燃热发生炉煤气80th推钢加热炉技术方案.doc

华南工业炉 技术资料 80t/h轧钢加热炉工程总承包燃热发生炉煤气80t/h推钢加热炉技 术 方 案 及 工 程 量2011.05华南工业炉企业宗旨：倾力打造最节能的工业炉 造最环保的酸洗生产线以精心的设计、合理的成本、严谨的施工、完善的服务建设用户最放心的工程是我们永恒的追求。1. 前言华南工业炉公司始建于二十世纪八十年代初期，是集工业炉窑及炉用机械设计、安装、制造于一体的专业化公司。下属佛山市南海区豫窑工业炉厂、新乡市华凯机械制造有限公司，及耐火材料分厂。现有高、中级技术人员20余名，专业涉及工业炉、连续酸洗生产线、非标设备以及自动控制等与工业炉有关的多个领域。为保持技术上的先进性，我们还长期与国内高等院校通力合作共同进行新产品的研制与开发，将最新的科研成果迅速转化为生产力。目前，我公司拥有各类技术工人100名，并拥有8个专业安装队伍，具有工业炉成套设备的制造、安装能力。由于坚持走设计、制造、安装一体化的工程总承包之路，我们近几年设计、施工的所有工业炉设备都顺利通过验收并交付用户使用。其中一大批项目以卓越的品质，稳定的性能受到用户的广泛赞誉，均被评为当地的样板工程。“质量第一、用户至上”是我公司的质量方针，也是我们赖以生存与发展的基石。无论项目大小、难易程度如何，我们都设身处地地为用户着想。用户的需要就是我们奋斗的目标。工业炉属于热加工设备，炉子性能的好坏、稳定性如何直接影响着工厂的产品质量与产量。因此，在设计、制造、安装调试的整个过程中，我们不敢有丝毫懈怠。用我们百分之百的努力换取设备安全、高效的运行是我们长期的工作方针。近年来，通过大量的工程实践及科学研究，并不断吸收、借鉴国内外同行业的先进经验技术，华南工业炉研制开发的各类工业炉窑均具有明显的先进性与创新性，在国内同行业中一直处于先进地位。我们的技术特点主要包括以下几个方面：(1) 根据用户要求优化炉型结构： 根据用户要求，在进行多方案比较的前提下，采用最合理的炉型结构及燃烧组织方案，并充分考虑炉子的性价比。(2) 合理采用各类温控技术：在生产过程中采用自动化燃烧技术，根据不同的炉温制度及燃料方式采用相应的控制方式,保证了炉温的准确性及操作的灵活性；(3) 炉体保温：根据不同的炉型及炉温制度，采用复合保温措施，加强炉体保温，炉子表面温升达到国家标准gb/t3486-93；(4) 余热利用： 采用多种余热回收技术，充分利用烟气余热，高效节能。钢坯加热是整个轧钢工序的龙头和重要环节，其加热质量直接关系到产品的质量，起着非常重要的制约作用。而加热工序又是整个流程的能耗和材耗重点，轧钢加热炉的能耗指标和氧化烧损指标直接关系到钢材产品的成本，从而影响到钢材产品在市场上的竞争力。因此，设计、建造一座既符合国家标准、节能降耗，又满足产量、质量要求的现代化加热炉是非常紧迫的、也是非常重要的。为满足坯料的加热质量和产量，适应轧线的装备水平，并结合用户的要求,本方案在充分研究了业主技术要求的前提下进行了多方案比较，在综合考虑了技术先进性与可靠性的基础上，最终方案确定为：热发生炉煤气、换热器预热空气、端进、侧出烧嘴式加热炉。炉 型：端进侧出推钢式轧钢加热炉；燃 料：热发生炉煤气；供热方式：炉子两侧交叉专用烧嘴供热上述方案是目前成熟的技术，以稳定、实用为基本设计原则，使用稳定，维修量小，简单、经济、可靠。2通用技术原则与技术标准2.1 工业炉设计技术原则(1) 工业炉以节能为中心进行设计，综合考虑工艺、结构、设备和余热回收设施，提高炉子热效率，达到低耗、优质、高产和长寿，改善炉子的操作环境与环保条件；(2) 充分利用一次能源，最大限度地提高空气预热温度，回收余热。能耗指标应达到国内先进水平。(3) 设计中采取的主要节能措施是：采用合理的炉型及热工制度；改善炉料的传热效果；减少排烟带走的热量；提高炉子的严密性，严格控制炉体上的开孔，减少炉门数量；加强炉体和热管道的绝热。(4) 环保与安全采用低噪音风机、燃烧器，噪音超过标准的应采取有效的消声措施；低压煤气和助燃空气管道上应留有防爆孔；炉用设备的运转部分、平台、梯子均设置防护措施。(5) 工业炉各部分的砌体，必须采取有效的绝热措施，按照不同接触面温度，使用不同材料的复合砌体，绝热后的炉体外表温度（以环境温度20为基础）应符合gb/t3486-93；(6) 根据燃料种类、炉子形式、加热工艺和热负荷的要求，合理选择燃烧设备的型式和规格，使其经常处于最佳状态的范围内运行，并力求提高燃烧效率；2.2 工业炉管道设计技术原则 (1) 管路系统力求简单,线路短和流动阻力小，并保证不防碍交通、吊车运输物料和炉子操作等；(2) 管道系统设计应满足分段控制和操作的要求，并要符合安装热工测量及控制装置的要求；(2) 煤气、空气管道一般都架空敷设，管道底面距车间地坪不应小于2.5米，煤气管道需要布置在地下时，应敷设在地沟内，并保证通风良好和检修方便；(5) 炉前煤气管道一般不考虑排水坡度，但应在水平管段末端和容易积水的部位设排水管或水封；(6) 为保证管道系统的严密性，除管道和附件的连接采用法兰外,其它部位应尽量采用焊接；(7) 炉前煤气管道应设有下列装置:炉前煤气总管道上应设有可靠的水封切断装置，以便停炉或检修时切断煤气。煤气总管末端设置防爆装置。 (8) 为避免管道内积水流入烧嘴，煤气支管从总管的侧面或上面引出；(9) 确定管径选用的流速如下:冷煤气、冷空气管道：812 m/sec；热煤气、热空气管道：36 m/sec；冷却水管道：1 m/sec。2.3 工业炉钢结构设计技术原则工业炉钢结构计算中拱顶推力应乘以下列温度系数：炉 温90010001300温度系数2.02.53吊挂炉顶炉子钢结构计算可适当考虑砌体膨胀产生的温度应力的影响。吊挂炉顶梁和炉底应进行强度和刚度的设计计算，要求挠度不大于1/500。2.4 工业炉砌筑技术原则工业炉砌筑必须按设计施工，砌筑材料应按设计要求采用，并应符合现行材料规定。砌筑的安全技术、劳动保护必须符合有关规定。砌筑耐火制品用泥浆的耐火度和化学成分应同所用耐火制品的耐火度和化学成分相适应，泥浆的种类、牌号及其性能指标，应根据炉子温度和操作条件由设计选定。耐火砌体、整体浇注或捣制的耐火内衬膨胀缝的位置、构造、数值及分布位置均由设计决定。2.5 本工程采用的技术标准yb905198 钢铁企业设计节能技术规范gb1234890 噪音抑制标准gb907888 工业炉窑烟尘排放标准gbj21187 工业炉砌筑工程施工及验收规范tj23175 机械设备安装工程施工及验收规范gbj7885 烟囱工程施工及验收规范gbj23582 工业管道工程施工及验收规范gb5020595 钢结构工程施工及验收规范3加热炉总体设计方案3.1 工艺技术参数3.1.1 炉子用途普碳钢、低合金钢轧前加热。3.1.2 炉子形式端进侧出。3.1.3 生产能力80吨/小时（冷坯）；50万吨/年。3.1.4 钢坯规格15026000mm。3.1.5 出钢温度1100-1200。3.1.6 燃 料热脏发生炉煤气，qd=12504.18=5225kj/nm3。原煤：弱粘结块状烟煤，粒度1325mm，2550mm，原煤的质量标准应符合常压固定床煤气发生炉用煤质量标准gb9143-88。3.1.7 冷却方式汽化冷却。 3.1.8 炉子表面温升(1) 侧炉墙表面温升90；(2) 炉顶表面温升115。3.2 设计原则与技术特点3.2.1本技术方案遵循的设计原则是： “实用、经济、可靠” 充分考虑业主对该项目的要求 采用国家规定的公制计量单位 设计、管理质量保证体系采用is09001标准 各项技术经济指标均符合国家颁发的有关的环保、安全、消防、卫生的要求。技术特点： 采用空气预热器把助燃空气预热至400c左右。 采用热滑道和均热床综合技术，有效地减少钢坯的水管黑印。 采用优化设计的整体浇注的复合层炉子砌体。加强炉子砌体的绝热，减少散热损失，提高炉子寿命。 全炉底水管（纵、横、立炉底水管）全部采用低汽包自然循环汽化冷却系统。立管采用 “t ”字形水管。3.2.2 采用两侧交叉燃烧技术根据坯料确定的炉子宽度为6500mm，该宽度使用专用的侧燃热煤气专用烧嘴非常理想，炉内温度非常均匀，烧嘴在炉子两侧上、下交错布置，炉子端头设置反向均温烧嘴。3.2.3 供热方式和热负荷配备加热炉分为预热段、加热段、均热段三段。采用一台助燃风机，灵活控制炉子各段炉温、炉压以及炉子各段热负荷。热负荷按满足加热炉80t/h产量配备，热脏煤气消耗量为19200nm3/h，配备量为23000 nm3/h。热负荷分配比例为：均热段：40%，加热段：60%，上部供热比例为42%，下部供热比例为58%，全炉共设32个烧嘴，其中加热段19个，均热段13个。3.2.4 加热炉砌体加热炉炉墙、炉顶采用整体浇注的复合砌体结构。炉底采用复合砌筑结构。 炉顶材料组成： 炉顶用高铝质锚固砖 lz-55 超低水泥浇注料 230mm高纯纤维 50mm 硅酸铝纤维毯 60mm 总厚度 340mm 炉墙材料组成： 炉墙用高铝质锚固砖 lz-55超低水泥浇注料 280mm 轻质耐火砖 116mm 硅酸铝纤维毯 100mm 炉皮钢板 5mm 总厚度 501mm 炉底材料组成：高铝砖（立砌）lz-55 116mm 耐火粘土砖 n-3a 204mm轻质耐火砖 136mm红砖 300mm总厚度 756mm 炉底水管：水管自流浇注料 厚度：70mm 均热床及出钢槽纵水管滑道采用国内非常成熟的消除炉底水管黑印的热滑道结构，热滑道材质为zgcr25ni20si2+1cr18ni9ti。均热段滑轨砖采用铬刚玉砖，厚度为230mm。3.2.5 汽化冷却系统加热炉的纵、横立炉底管采用汽化冷却，自然循环系统。汽化冷却的设计遵守“蒸汽锅炉安全技术监察规程”及其实施细则。汽化冷却的锅筒进水使用当地的自来水经软化处理后的软水，水质按低压容器水质标准。锅筒间为钢平台，四周设金属栏杆，锅筒给水和蒸汽压力均采用自动控制。汽化冷却装置产汽约为24t/h(根据炉筋管的破损情况将会有所变化)。锅筒、水箱、管道均需保温，保温层采用岩棉绝热材料，厚度为100mm，外部以玻璃丝布包扎。汽化冷却水泵供电为交流三相四线380v，二台水泵一用一备。考虑到加热炉与煤气发生炉使用周期的变化，本方案特地为煤气发生炉另配备一台小型水泵供煤气发生炉专用。加热炉内采用4根133x20的纵水管，材质为厚壁无逢钢管，由炉尾至出料端呈喇叭口形，可使“水冷黑印”偏移，达到均匀钢坯断面温差的目的。炉底水管使用复合炉底水管包扎措施，使用寿命长，绝热效果好，减少水冷管带走的热量。纵水管、横水管均采用厚壁无逢钢管。加热炉横水管直径为159x20, 间距为2320mm。3.2.6 空、煤气管路系统加热炉供风系统主要由鼓风机、空气管道、空气预热器等组成。为防止因煤气压力低等因素造成回火事故，在空气分配管的末端设置防爆阀。根据加热炉生产能力为80t/h的设计要求，加热炉每小时需要空气量为23000nm3/h。风机选型时风机的额定风量应为管道系统最大供风量的1.21.3倍，则鼓风机额定风量为230001.2=27600nm3/h。鼓风机型号：9-26no.11.2d 数量： 1台风机风量：2412633173nm3/h风机风压：72647747pa风机电机型号：y315s-4 电机功率110kw进风口配备调节阀门和消音器各1件。煤气出口温度一般在350450，为减少煤气热焓损失，煤气管道采取保温复合措施。煤气主管道采用内保温结构，材质为漂珠轻质保温砖+硅酸铝纤维毯，密度为0.81.09g/cm3，厚度为114+20mm。煤气支管道采用矿渣棉包扎，厚度为4050mm。3.2.7 排烟系统加热炉排烟系统主要由烟囱、烟道、空气预热器等组成。烟囱采用钢制结构，高度45米，出口直径约1.8米。换热器技术性能：换热面积： 约400m2空气侧阻力损失： 1500pa烟气侧阻力损失： 200pa材料组成： 1cr18ni9ti + 渗铝管 +20g3.2.8 过程检测与控制系统由于热脏发生炉煤气含有一定量的焦油、粉尘，并且温度高、压力低、流速低，一般在煤气管道上无法安装流量检测装置，加上热值不稳定，通常这种炉子的炉温自动控制较为困难，即使安装控制系统也形同虚设。根据长期的实践经验，我们采用空气计量并远程手操结合温度显示的办法对炉温进行监控。3.2.8.1 主要检测显示与控制项目(1) 自动控制项目 汽包压力自动控制 汽包水位自动控制 (2) 温度检测项目 预热段、加热段、均热段三点炉温检测、显示 发生炉煤气总管温度检测、显示 换热器前温度检测、显示(3) 压力测量项目 发生炉煤气总管压力检测、显示 助燃空气总管压力检测、显示 汽包锅筒压力检测、指示(4) 流量测量项目 汽包给水流量显示 (5) 水位测量项目 汽包锅筒水位测量 软水箱水位测量3.2.9 能源介质(1) 发生炉煤气低发热值：12504.18kj/nm3（按普通煤气发生炉配置）接点压力：1200pa消耗量：19200 nm3/h；配备量：23000 nm3/h（按普通煤气发生炉配置） (2) 管道吹扫用氮气用量： 400600 m3/次压力： 0.25 mpa(3) 冷却水消耗量：1520t/h压力：0.2mpa温度：35水质：ph:79悬浮物：100mg/l(4) 软水消耗量：10t/h总硬度：0.03mg/l水质：ph（25）:7(软水水质要求按低压容器水质标准gb15761996)悬浮物：5mg/l含油量：2mg/l (5) 电鼓风机配用电机一台，功率 110kw ac380 v汽化冷却用供水泵：112=22kw(一用一备)， ac380 v煤气发生炉用水泵： 功率 5.5kw ac380 v 3.2.10 炉子主要尺寸 有效长度： 28000 mm内 宽： 6500 mm上炉膛高度： 1250 mm下炉膛高度： 1750 mm总砌体长度： 29580mm轧制辊道标高: +800mm (根据工艺初定)3.2.11 主要技术参数表序号项目名称数 值备注1炉子产量80 t/h2钢 种普碳钢、低合金钢3出钢温度11001200 4燃料种类热脏发生炉煤气5煤气接点压力800pa6煤气耗量19200 nm3/h7空气耗量23000nm3/h8烟气生成量37700 nm3/h9煤气低热值12504.18kj/kg10进出料方式端进侧出11有效炉长28000mm12炉内宽6500mm13有效炉底强度476kg/m2h14炉子分段三段15烧嘴型式热脏煤气专用烧嘴16烧嘴数量32只17吨钢能耗小于60公斤标煤 18氧化烧损1.019炉管冷却方式汽化冷却4 煤气站 煤气发生炉的选型与数量依据本轧钢加热炉的设计条件和我公司多年来在轧钢加热炉方面的设计及生产实践经验，加热炉煤气消耗量为19200m3/h，选择2台3.2m的煤气发生炉即可满足要求。为保持生产的连续性，建议另备用一台煤气发生炉，以便在单台煤气炉发生故障时维持正常的生产。煤气发生炉配备量以3台为宜。需要说明的是：由于煤气发生炉所产生的煤气含有一定量的焦油及粉尘等，近年来，两段式煤气发生炉得到了迅速的推广。两段式煤气发生炉上部煤气出口不含焦油，下部煤气出口含有焦油，经过电捕焦油器除焦后与上部煤气出口的煤气汇合，即可基本消除煤气中的焦油，给生产带来极大的方便。但二段式煤气发生炉投资较高，一般为一段式煤气发生炉的两倍左右。业主可根据投资情况灵活选择，也可与我方商榷，以高性