年产120万吨双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计-规格建议书.doc

120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 120 万吨万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉年双高线双蓄热步进梁式加热炉 初步设计初步设计 规格建议书规格建议书 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 目目 录录 1 加热炉设计条件及基本参数加热炉设计条件及基本参数 5 1 1 设计条件 5 1 1 1 生产规模 5 1 1 2 产品大纲 5 1 1 3 原料及金属平衡 6 1 1 4 生产工艺流程 7 1 1 5 1 4 工作制度及年工作时间 8 1 1 6 原料 8 1 2 加热炉基本参数 8 1 2 1 加热炉形式 数量 8 1 2 2 燃料及其发热量 8 1 2 3 钢坯加热温度 8 1 2 4 加热加热质量要求 8 1 2 5 加热炉单耗 8 1 2 6 加热能力 9 1 2 7 装出炉方式 9 1 2 8 冷却方式 9 1 2 9 加热炉控制水平 9 1 3 公用设施条件 单炉 9 1 4 地质气候条件 12 2 加热炉工艺过程简述 平面布置及土建加热炉工艺过程简述 平面布置及土建 13 2 1 工艺过程简述 13 2 2 加热炉区域平面布置 15 2 3 加热炉区土建 15 3 加热炉设备及设施 单炉 加热炉设备及设施 单炉 17 3 1 炉型结构 17 3 2 加热炉的主要结构尺寸 17 3 3 炉体钢结构 17 3 3 1 炉底钢结构 17 3 3 2 侧墙钢结构 18 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 3 3 3 端墙钢结构 18 3 3 4 炉顶钢结构 18 3 3 5 平台 走廊 楼梯 栏杆 18 3 4 加热炉砌体结构 18 3 4 1 加热炉不同部位耐火材料选用结构 18 3 4 2 选用耐火材料的主要性能 19 3 5 支撑梁及垫块 21 3 6 水封槽及刮渣机构 22 3 7 炉门及观察孔 22 3 7 1 装料门 22 3 7 2 出料门 23 3 7 3 检修门 23 3 7 4 排渣管 23 3 8 加热炉燃烧系统 23 3 8 1 供热能力配置及烧嘴型式 23 3 8 2 蓄热体 25 3 8 3 换向系统 26 3 8 4 助燃空气系统 27 3 8 5 煤气系统 27 3 8 6 排烟系统 28 3 8 7 氮气吹扫及放散系统 29 3 8 8 氮气仪表用气系统 30 3 8 9 点火烘炉系统 30 3 9 水冷系统 30 4 加热炉汽化冷却系统加热炉汽化冷却系统 31 4 1 循环系统特性与组成 31 4 1 1 特点 31 4 1 2 系统参数 31 4 1 3 系统组成 32 4 2 主要设备 34 4 3 设备布置 38 4 4 热力管道 38 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 4 5 汽化冷却系统检测 控制项目 38 5 加热炉区机械设备加热炉区机械设备 39 5 1 装料悬臂辊道 39 5 2 出料悬臂辊道 39 5 3 缓冲挡板 40 5 4 装料推钢机 40 5 5 炉底步进机械 41 5 6 液压系统 44 5 7 干油集中润滑系统 49 6 加热炉一级自动化系统加热炉一级自动化系统 50 6 1 概述 50 6 2 自动化控制系统的结构设计 50 6 3 加热炉仪表控制系统 51 6 3 1 炉温控制 51 6 3 2 煤气总管压力控制 54 6 3 3 空气总管压力控制 54 6 3 4 炉膛压力的调节 54 6 3 5 蓄热换向控制 55 6 3 6 水封槽液位测量 56 6 3 7 仪控安全保护系统设计 56 6 3 8 设备故障处理对策 57 6 3 9 报警等级一览表 57 6 3 10 仪表检测与控制项目 58 6 4 汽化冷却控制系统 59 6 4 1 主要检测项目 59 6 4 2 汽化冷却仪表控制系统功能 59 6 4 3 汽化冷却电气控制系统 60 6 5 加热炉区传动及供电 61 6 5 1 电气设备的适用规范 61 6 5 2 技术条件 61 6 5 3 低压供电系统 62 6 5 4 操作设备 63 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 6 5 5 低压配电系统的保护 64 6 5 6 防雷接地与工作接地 64 6 5 7 炉区检修电源 64 6 5 8 主要设备选择 64 6 6 加热炉电气基础自动化 65 6 6 1 装料部分 65 6 6 2 炉内运动部分 66 6 6 3 出料部分 66 6 6 4 加热炉其它电气控制 67 6 6 5 一座加热炉本体现场传感器表 67 6 7 操作站画面设置 67 6 7 1 流程图监控功能 67 6 7 2 实时趋势监视功能 69 6 7 3 参数操作 调整功能 69 6 7 4 报警管理功能 70 6 7 5 历史数据管理功能 70 6 7 6 报表功能 70 6 7 7 操作等级功能 70 7 节能 环保 安全措施节能 环保 安全措施 72 7 1 节能措施 72 7 2 环保措施 72 7 3 安全措施 73 7 4 防护安全措施 73 8 加热炉技术性能表加热炉技术性能表 75 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 1加热炉设计条件及基本参数加热炉设计条件及基本参数 1 1 设计条件设计条件 1 1 1 生产规模生产规模 新建双高速线材生产线设计规模 120 万 t a A 线具有国际先进水平 其中关键设备 17 18 顶交预精轧机 3 剪 10 架精轧机组 夹送辊吐丝机 水冷模型 吐丝前测径仪及打捆机等 引进 设计 年产 5 5mm 22mm 的光面线材盘卷及 6 0 mm 16mm 的螺纹钢线材盘卷 70 万 t 生产的钢种主要有普碳钢 低合金钢 优质碳素结构钢 焊条钢 冷镦 钢和弹簧钢等 B 线具有国际先进水平 其中关键设备 17 18 顶交预精轧机 3 剪 10 架精轧机组 夹送辊吐丝机 水冷模型 吐丝前测径仪及打捆机等 引进 设计 年产 5 5mm 22mm 的光面线材盘卷及 6 0 mm 16mm 的螺纹钢线材盘卷 70 万 t 生产的钢种主要有普碳钢 低合金钢 优质碳素结构钢 焊条钢 冷镦 钢和弹簧钢等 1 1 2 产品大纲产品大纲 两线产品大纲见表 1 和表 2 表 1 A 线产品大纲 产品规格及计划年产量 t 合计比例 序号钢种代表钢号 5 5 6 5 7 12 13 16t 1普碳钢Q195 Q27570000900007000023000046 00 2低合金钢20MnSi 30MnSi45000800004000016500033 00 3焊条钢H08A40000400008 00 4一般冷镦钢ML10 ML402000025000200006500013 00 t175000195000130000500000 合计 35 0039 0026 00100 0 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 表 2 B 线产品大纲 规格范围 mm 合计比例 序号钢种代表钢号 5 5 6 5 7 12 13 16 17 22t Q195 Q2351000045000300008500012 1 1普碳钢及低合金钢 20MnSi 30MnSi1000050000200008000011 4 制品用硬线45 65 80300002000010000100007000010 0 胎圈钢丝72A B20000200002 92 优质碳 素结构 钢 预应力钢丝钢绞线72A 82A200002000010000500007 1 3焊条钢H08A50000500007 1 汽车用优质冷镦钢 B35VB SCM435 SCR440 B20MnTiB 40000300004000011000015 7 4冷镦钢 一般冷镦钢 SWRCH10 20A SWRCH10 35K 500040000400004000012500017 9 汽车用途 50CrV 55SiCr 60Si 2Cr 1000020000300004 3 5弹簧钢 一般用途65Mn 65Si2Mn100002000020000500007 1 6轴承钢GCr15 GCr15SiMn1000020000300004 3 t155000275000170000100000700000 合计 22 139 324 314 3100 0 注 预留的线材减定径机组实施后 且上游炼钢具备相应的精炼设施后 可 生产表中的高端线材产品 产品规格范围可扩大至 5 0mm 22mm 本次设计 考虑预留线材减定径机组 高线以盘卷状态交货 捆扎 4 道 卷重 2 3t 执行标准 光面线材产品尺寸 外形 重量按标准 GB T 14981 2004 执行 产品尺寸精度保证达到国家标准 C 级 产品大纲所列钢种按相应的中国国家标准 执行 1 1 3 原料及金属平衡原料及金属平衡 高线所需原料为本公司连铸车间提供的合格连铸坯 A 线年需要坯料量约 52 084 万 t B 线年需要坯料量约 72 916 万 t 综合成材率 96 原料规格 160mm 160mm 12000mm 单重 2365kg 坯料尺寸及外形允许偏差满足国家标准 YB T2011 2004 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 1 1 4 生产工艺流程生产工艺流程 图 1 工艺流程图 线材测径 冷 热 坯入库 上 料 目视检查 废钢坯剔除 入 库 卸 卷 称重挂标牌 压紧打捆 检查 修剪 取样 钩运机运送 挂 卷 集 卷 散卷冷却 夹送 吐丝成 圈 钢坯称重测长 发 货 加 热 高压水除鳞 粗轧机组轧制 飞剪切头 中轧机组轧制 飞剪切头 预精轧轧制及预水冷 飞剪切头 精轧机组轧制 水 冷 合格钢坯 减定径机组轧 制 事故碎断 减定径后水冷 精轧前水冷 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 1 1 5 工作制度及年工作时间工作制度及年工作时间 每条高线车间均采用三班连续工作制 节假日不休息 轧机有效年工作时间 6800 小时 车间年工作时间见表 3 表表 3 车间年工作时间车间年工作时间 非工作日规定工作其它停工时间 日历 天数 大 中修小修合计时间交接班 换辊及 其它 合计 年工作 时间 dddddhhhhh 365151732333799233385911926800 1 1 6 原料 原料全部为连铸坯 坯规格如下 规格 160 160 12000mm 单重 2 365t 钢坯装炉温度 常温装炉或 600 热装 1 2 加热炉基本参数加热炉基本参数 1 2 1 加热炉形式 数量 一座步进梁式 空煤气双蓄热式连续加热炉 1 2 2 燃料及其发热量 高炉煤气 发热值 800 4 18kJ Nm3 接点压力 8 11kPa 转炉煤气 发热值 1700 4 18kJ Nm3 接点压力 18 20kPa 1 2 3 钢坯加热温度 根据不同钢种的加热要求 钢坯的加热温度为 1050 1150 1 2 4 加热加热质量要求 钢坯黑印温差 15 钢坯断面温差 15 钢坯长度温差 15 氧化烧损 0 7 1 2 5 加热炉单耗 普碳钢冷坯额定产量下的单耗 1 1GJ t 坯 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 1 2 6 加热能力 额定能力 150t h 冷坯 标准坯料 160t h 热坯 600 标准坯料 1 2 7 装出炉方式 悬臂辊道侧进恻出 1 2 8 冷却方式 加热炉内支撑梁 立柱采用强制循环汽化冷却方式 其它设备 重要水冷构件采用净环水冷却 1 2 9 加热炉控制水平 1 顺控系统 钢坯从装料炉门到出料炉门的生产过程实现计算机自动控制 2 燃控系统 采用改进型双交叉限幅燃烧 炉温 炉压自动控制计算机系统 1 3 公用设施条件 单炉量 公用设施条件 单炉量 1 燃料 高炉煤气或高转混合煤气 低发热值 800 4 18KJ m3 接点流量 49300Nm3 h 座 接点压力 8000 11000 Pa 接点管径 DN1200 水份 20mg Nm3 灰尘含量 10mg Nm3 2 冷却水 净环水 有压回水 用途 用于鼓 引风机 汽化循环泵 液压系统 高温工业电 视等 供水压差 0 2MPa 夏季最高供水温度 35 出水温度 55 炉子用量 nor 60m3 h 座 接点管径 DN100 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 安全用水量 30m3 h 座 接点管径 DN80 水质 净环水和安全水 PH 7 2 8 2 SS 15mg l C1 80mg l 全硬度 150mg l 腐蚀速度 15mdd 油 无 电导率 1000 s cm 颗粒尺寸 0 2mm 污垢系数 15mcm 软水 用途 用于炉内水梁 立柱汽化冷却 水压 0 35MPa 补充水用量 nor5 10m3 h 座 接点管径 DN50 安全用水量 20m3 座 用于满足汽化冷却系统正常补水量 1 2h 软水水质指标 符合 工业锅炉水质标准 GB1576 2001 总硬度 0 03me L 悬浮物 5mg L PH 25 7 含油量 2mg L 浊环水 用途 水封槽内灌水 供应压力 0 25MPa 夏季最高温度 35 温度升高 12 15 正常 最高出水温度 48 一座炉子用量 nor 10m3 h 一次注入量 30m3 h 接点管径 DN50 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 水质 PH 7 2 8 2 SS 20mg l C1 80mg l 全硬度 150mg l 油 25 次 9尺寸允许偏差及外形应 符合 YB T5083 93 表 2 的规 定 10尺寸及外形检测方法按 GB T10326 88 的规定进行 11烘烤要求温度 300 下烘干或在 1350 下烧成 8 高铝砖 应符合国标 GB2988 87 之规定 9 粘土砖 应符合国标 GB4415 84 之规定 10 轻质粘土砖 应符合国标 GB3994 83 之规定 3 5 支撑梁支撑梁及垫块及垫块 为了支撑和移送钢坯 炉内设 5 根固定梁和 4 根活动梁 活动梁通过立柱穿 过炉底固定在平移框架上 固定梁通过立柱由炉底钢结构支撑和固定 纵向支撑梁采用上下双层管结构 厚壁无缝钢管制造 支撑梁立柱采用套管结构 外管采用热轧厚壁无缝管 芯管采用普通无缝管 立柱顶部与纵梁焊接在一起 立柱管与纵梁采用刚性焊接结构连接 立柱管在安装时考虑纵梁受热时的膨 胀量 以使其在炉子工作状态下保持与纵梁的垂直受力 水梁立柱内层采用硅酸铝耐火纤维毯 外层采用流动性能良好的自流浇注料 双层绝热方式 在水梁及立柱上焊接 Y 型锚固构 保证浇注料的使用寿命 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 为减少被加热坯与水冷梁接触处的 低温黑印 在加热炉的钢坯和水冷梁之 间 在不同的温度段设不同材质 高度的耐热垫块 以消除钢坯和水冷梁之间接 触处水冷黑印 并缩小接触处和两个支撑梁中间钢坯表面的温差 各段水冷梁的 耐热垫块见下表 各段水冷梁的耐热垫块表 使用部位耐热垫块材质耐热垫块高度备注 加热段Cr25Ni2070mm 均热段Co20100mm 100mm 高的 Co20 垫块顶面和钢坯接触面的温度可达 1100 与出钢温度接 近 因此 水管黑印 的影响较小 Co 合金垫块采用合金钢卡块固定在纵梁上 垫 块之间设有挡块 同时允许垫块有一定的膨胀 Co20 垫块采用卡固式安装 Cr25Ni20 垫块焊接在水梁上 加热炉水梁上垫块左右错位布置 垫块之间拉开一定距离 有效减小钢坯出 炉时的钢坯加热过程中产生水梁 黑印 3 6 水封槽及刮渣机构水封槽及刮渣机构 步进梁的立柱穿过炉底并固定在平移框架上 为了使活动立柱与炉底开孔处 密封 在活动梁下部设有水封槽 水封槽固定在平移框架上 炉内钢坯加热生成的少量氧化铁皮 一部分经炉底开口部进入水封槽 随步 进梁的运动被固定在炉底钢结构上的刮板送至装料端 形成干渣后 送入装料辊 道下冲渣沟内 活动梁的立柱穿过炉底固定在平移框架上 根据活动梁的平移距 离 炉底开有长圆型开孔 为防止冷空气吸入炉内 在炉底钢结构和平移框架之 间设计了水封槽 在炉底钢结构和水封槽之间还设计了裙式水封刀和支撑梁管头 端盖 插入水封槽内进行密封 立柱管穿过炉底开孔的四周 用浇注料捣制成一圈高于炉子底面的围墙 以 防止炉渣掉入水封槽 由于会有少量的氧化铁皮掉入水封槽内 在裙式水封刀下 部安装有刮渣板 这样在活动梁上升和前进的过程中 将氧化铁皮自动刮向炉尾 装料端 炉尾部分的水封槽和刮渣板是逐渐升高的 这样 可以使刮上去的氧化 铁皮处于干燥状态 并由刮渣板不断刮入炉尾冲渣沟 水封槽由船板钢板制造 刮板由不锈钢制造而成 槽内面涂沥青 3 7 炉门及观察孔炉门及观察孔 3 7 1 装料门 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 装料炉门采用耐热铸铁无水冷结构 内衬浇注料 每扇炉门设有一套气动升 降系统 3 7 2 出料门 装料炉门采用耐热铸铁无水冷结构 内衬浇注料 每扇炉门设有一套气动升 降系统 3 7 3 检修门 在炉子炉墙上设 2 个 供检修时出入炉内和运送材料用 平时用砖干砌以减 少散热 3 7 4 排渣管 加热炉出料端悬臂辊道下方炉底设置排渣孔和排渣管 坯料掉落的氧化铁皮 可以从此清理和收集 溜渣口下接溜渣管 并设有手动插板阀 定期将积存在溜 渣管内的氧化铁皮排入渣斗 3 8 加热炉燃烧系统加热炉燃烧系统 加热炉燃烧系统主要包括 蓄热式烧嘴 助燃空气系统 高炉煤气系统 排烟系统 点火烘炉系统 氮气吹扫和放散系统 其它辅助设施 3 8 1 供热能力配置及烧嘴型式 加热炉设 3 个供热段 炉温自动控制 通过设定各部分加热的温度值 控制 各段燃料量的输入 保证出钢温度及温度的均匀性 1 加热炉烧嘴型式及能力配置 按照高炉煤气热值计算 名称一加热段二加热段均热段合计 烧嘴个数20201656 供热比例 363628100 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 煤气量 Nm3 h17763177631381649342 煤气管道直径DN700DN700DN700DN1200 助燃空气 Nm3 h1225712257953434046 空气管道直径DN600DN600DN500DN1000 煤烟量 Nm3 h16607166071291646130 煤烟管道直径DN800DN800DN700DN1300 空烟量 Nm3 h1145911459891231830 空烟管道直径DN600DN600DN500DN1000 2 蓄热式烧嘴密封措施 采用蓄热式烧嘴形式 蓄热体放置在烧嘴内 烧嘴的设计经过多次的优化设 计之后 已彻底解决了冒火问题 蓄热式烧嘴的分体结构 避免温差过大而开裂 蓄热式烧嘴壳体的散热结构 保护内衬 接口处双面密封 保证足够严密的密封 预拉紧处理 保证足够严密的密封 烧嘴与炉墙的整体浇筑 保证足够严密的密封 烧嘴周围处的膨胀缝留设 减少膨胀开裂泄漏 炉墙浇注料的选择 减少膨胀开裂泄漏 烧嘴壳体与钢结构之间的全密封结构 烧嘴处钢结构的加强处理 3 蓄热式烧嘴结构 采用左右组合交叉式烧嘴 由于钢坯在高温区与氧气的反应十分快速 因此尽量缩短钢坯在高温区的停 留时间和减少钢坯表面的氧气含量对降低烧损十分重要 烧嘴结构及材质要保证有足够长的使用寿命 烧嘴与炉墙之间的结合部处理 得当 既要方便安装 又要杜绝冒火事故的出现 煤气 空气蓄热式烧嘴截然分 开 避免空煤气之间的互窜 燃烧喷口是燃烧系统的关键部位 合理的燃烧组织有赖于此 在燃烧组织上 蓄热式烧嘴的设计既要考虑低热值燃气的燃烧混合问题 即要保证煤气的完全燃 尽 又要实现炉膛温度的均匀性 合理促成低氧燃烧的实现 避免出现局部的高 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 温过热 既强化炉温的均匀性 减少 NOX等有害气体的生成 又减小高温下脱碳 情况的发生 因此 在喷口设计上要选择最优的气体出口速度以及混合喷射角度 本方案烧嘴流速较高 可以强烈扰动高温炉气 强化高温炉气与钢坯之间的 对流传热 有利于提高钢坯的加热质量 3 8 2 蓄热体 蓄热体采用陶瓷蜂窝体 从高温到低温分别配置电熔刚玉挡砖 刚玉质陶瓷 蜂窝体 堇青石质蜂窝体 各种蓄热体性能指标 种类 电熔刚玉挡砖 序号指 标 名 称性能指标 1最高使用温度 1650 2长期使用温度 1450 3真比重 g cm2 2 8 Al2O3 82 2 0 SiO2 15 2 0 MgO 微量 4化学成分 其它 4 0 5热膨胀系数 10 6 6 5 8 0 6导热系数 W m k 1 1 轴向 25 0 7耐压强度 Mpa 纵向 6 0 种类 刚玉质陶瓷蜂窝体 序号指 标 名 称性能指标 1最高使用温度 1600 2长期使用温度 1700 3真比重 g cm2 2 4 Al2O3 72 2 0 SiO2 27 2 0 MgO 微量 4化学成分 其它 2 0 5热膨胀系数 10 6 4 6 5 2 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 6导热系数 W m k 1 1 轴向 26 0 7耐压强度 Mpa 纵向 10 5 种类 堇青石蜂窝体 序号指 标 名 称性能指标 1最高使用温度 1300 2长期使用温度 1200 3真比重 g cm2 2 4 Al2O3 35 2 0 SiO2 29 2 2 0 MgO 微量 4化学成分 其它 2 0 5热膨胀系数 10 6 2 0 3 0 6导热系数 W m k 1 1 轴向 23 0 7耐压强度 Mpa 纵向 5 5 注 以上成分性能仅为此类材料的代表值 实际选用的材料性能和指标可以 有相应的差异 3 8 3 换向系统 1 换向系统的组成 本方案全部采用分段分侧控制 换向阀门全部为气动 以洁净的氮气作为动 力源 全炉共 6 台煤气大型双执行器三通换向阀和 6 台空气大型双执行器三通换向 阀 正常工作时换向周期 40 60 秒左右 以时间为控制参数 2 工作方式 蓄热燃烧器换向周期可调 以时间和排烟温度为控制参数 换向系统采用 PLC 可编程控制器控制 可完成自动程序换向控制 手动强制 换向控制 并设有功能显示 工作状态显示等 使操作者对蓄热燃烧系统工作情 况一目了然 操作和监视十分方便 每套烧嘴均设有烟温显示 烟温变化由各系 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 统烟管上的调节阀调节 设有烟温超温报警及换向超时报警功能 发出声光报警 信号 并显示故障位置及原因 此时 其他加热段均正常工作 充分保证生产操 作具有可靠的连续性 3 8 4 助燃空气系统 1 助燃风机 加热炉配置 2 台离心通风机 一工一备 数量 2 台 型号 风量 40000Nm3 h 风压 9000Pa 转数 1450r min 电机功率 200kW 380V 50Hz 消声器 2 台 安装在风机进风口 插板阀 2 台 安装在风机出风口 2 空气管道系统 空气总管 空气总管压力检测 1 套 各段空气流量检测 3 套 各段空气流量调节 3 套 烧嘴前支管 调节手阀 1 个 3 8 5 煤气系统 高炉煤气 转炉煤气从车间煤气接点引出至燃气分配箱内 转炉煤气出口设 置旋流强化混合 各总管上设有一道气动切断阀 一道电动盲板阀和一道手电动 碟阀 在煤气超低压或其它事故需要停炉 PLC 系统发出指令自动关闭快速切断 阀 煤气总管设置疏水器 由于煤气中水含量对蓄热体的使用寿命以及坯料的加 热质量都存在较大的负面影响 因此在设计中 必须从整个流程进行全面考虑 在煤气接点前力争将煤气中的游离水降到最低 在加热炉接点内 总管设置疏水 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 器 分支管设置定期排水器 以进一步降低煤气含水量 煤气总管 手 电动蝶阀 1 台 手 电动盲板阀 1 台 气动快速切断阀 1 台 疏水器 1 台 煤气总管压力检测 1 套 各段煤气流量检测 3 套 各段煤气流量调节 3 套 烧嘴前支管 调节手阀 1 个 在煤气管道上设置了吹扫 放散系统 当开炉时用氮气吹扫煤气管道中的空 气 防止煤气管道中形成爆炸浓度气体 当停炉时吹扫煤气管道中的煤气 防止 煤气管道中残存煤气泄漏 吹扫气体通过放散系统放散 放散管接至各煤气管道 末端和最高点 放散管放散高度高出周围 20m 内构筑物排气口 4m 煤气安全使用措施 吹扫放散系统 开炉 停炉时用氮气吹扫管道内的残存煤气 在空气分段管道上设置必要的防爆阀 煤气总管快速切断阀 防止停电 风机故障或空气和煤气低压引起的事故 设置放水点 设置煤气总管平台 方便检修操作 设置固定式 CO 报警仪 3 8 6 排烟系统 蓄热式燃烧系统空 煤气排烟系统分别有独立的排烟系统 从各空 煤气蓄 热室排出的烟气经换向阀后汇集至各段空 煤气排烟支管 各段排烟支管汇成空 煤气排烟总管经空气及煤气侧引风机排至空气侧及煤气侧钢烟囱内 各段排烟支管上均设有电动调节阀 以便自动 精确控制各段排烟温度 1 空气侧排烟用引风机性能如下 暂定 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 数量 1 台 型号 转数 1480 r min 全压 4500 Pa 流量 57200m3 h 功率 160 KW 电压 380V 2 煤气侧排烟用引风机性能如下 暂定 数量 1 台 型号 转数 1480 r min 全压 4500 Pa 流量 83000m3 h 功率 220 KW 电压 380V 3 烟囱 空烟烟囱 烟囱为金属结构 D上口直径 1200mm 高度24m 暂定 煤烟烟囱 烟囱为金属结构 D上口直径 1500mm 高度24m 暂定 烟囱高度须满足国家相关规范的要求 满足高于其周围 100m 范围内建筑物 4m 3 8 7 氮气吹扫及放散系统 煤气系统切断后和冷炉点火前 为确保安全 煤气管道内必须用氮气进行吹 扫放散 吹扫放散系统由氮气吹扫管道系统和煤气放散管道系统组成 从各分段管道上接出放散支管 在车间适当位置汇入放散总管 放散总管接 出厂房外 厂房外放散管高出周围 20m 内最高建筑 4m 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 3 8 8 氮气仪表用气系统 从车间接点引入的气源管道上设有一只 1m3储气罐 以便稳定供气压力 以 及在发生突然停电事故时 使全炉气动阀门处于设定的安全状态 气源的最大消 耗量为 2m3 min 每炉 3 8 9 点火烘炉系统 采用转炉煤气作为点火烘炉用煤气 炉头 炉尾端墙各放置 4 个点火烘炉烧 嘴 冷炉启动时先利用这部分独立的烧嘴将炉子加热至 700 后再将蓄热式烧嘴 打开 待炉子完全启动后再将点火烧嘴关闭 另外在加热炉的端部共设置 2 台高炉煤气点火烘炉烧嘴 3 9 水冷系统水冷系统 加热炉冷却水系统分浊环水系统和净环水系统 浊环水用于水封槽内的灌水 水封槽的溢流水直接通过炉底的积水坑抽出进 入出料端的冲渣沟内 净环水用于风机轴承座等重要水冷构件及设备的冷却 还需设置一路事故水源 当净环水断水或低压时 事故水自动投入 事故水 由甲方提供 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 4加热炉汽化冷却系统加热炉汽化冷却系统 单座加热炉数据 单座加热炉数据 汽化冷却装置包括水平梁 固定梁 活动梁 及立柱等冷却构件 汽水循环 设备 给水系统 补给水系统 蒸汽系统及排汽系统 排污系统 非标压力容器 管道及附件 阀门及检测控制仪表等 4 1 循环系统特性与组成循环系统特性与组成 为保证水循环的可靠及稳定 防止冷却构件超温等现象发生 汽化冷却系统 采用强制循环方式 通过利用饱和温度的水 对冷却构件进行强制循环冷却 保 证炉底支承构件能承受强热负荷 维持高机械强度 确保炉底支承构件安全可靠 同时 可降低能耗 回收利用余热 4 1 1 特点 1 确保水平梁及立柱安全可靠 2 步进梁式加热炉汽化冷却系统的冷却介质为经除氧的软水 因冷却介 质水质好 温度稳定 系统强制循环 所以 冷却构件不会产生结垢和冷却不均 现象 从而确保冷却构件的运行安全可靠 且延长了冷却构件的使用寿命 同时 可改 善采用水冷系统钢坯产生的 黑印 现象 另一方面 汽化冷却采用强制循环 配有柴油驱动循环水泵和电动循环水泵 在电力系统发生供电故障或供水不足等紧急状态时 可通过柴油泵维持冷却系统 的强制循环 有效地保证冷却构件的安全 同时汽包给水由备用柴油给水泵供给 3 回收利用余热 节约能源 降低能耗 4 加热炉的冷却构件采用汽化冷却强制循环系统 与水冷系统比较 水 量小 电动循环水泵功率小 节约能源 降低能耗 同时 生产的蒸汽并入全厂 蒸汽管网 从而达到能源综合利用 降低成本 提高经济效益 4 1 2 系统参数 工作压力 1 27 MPa 设计压力 1 47 MPa 工作温度 194 产汽量 平均 5 10t h 最大 10t h 最大用水量 10t h 炉 为保证汽化冷却系统可靠运行 炉底支撑管绝热层脱落率整体不得大于 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 10 局部不得大于 40 4 1 3 系统组成 汽化冷却系统的组成 包括炉底冷却构件 汽水强制循环系统 给水 除氧 系统 蒸汽系统 排汽系统 排污系统 炉内加药系统 取样冷却系统等主要部 分组成 1 炉底冷却构件 炉底冷却构件由活动梁 固定梁以及立柱组成 立柱为上部垂直供水的套管 系统 水平梁为强制循环的双管系统 固定梁和活动梁的每个回路的进水总管道 均设有流量监测装置 每个分回 路的进水管道 均设有调节阀和流量监测装置 每个分回路的出水管道 均设有 逆止阀 活动梁的主回路 动静连接部分 采用旋转接头组供回水 旋转接头组具有 2 个自由度 可以与步进梁同步运动 加热炉的步进梁 共配有 2 套旋转接头联箱 每套包括 3 组旋转接头组 每 组由 3 个旋转接头构成 每套旋转接头组的任意 1 组 均可作备用 由旋转接头 组两端的手动切断阀控制 炉底支撑水管活动梁和固定梁共组成 8 个回路 为保证加热炉炉底梁汽化冷却系统的安全 每个强制循环回路的汽水混合物 温度 压力和流量 以及汽包水位等 均进行严密监测 调节和控制 为了监测炉水水质 汽包的排污管道上设有取样冷却器 可以随班取水分析 2 强制循环回路系统 进入汽包的给水 由下降管经循环水泵加压后 进入各炉底冷却构件吸热 饱和水变成饱和的汽水混合物 由上升管回到汽包 经过分离 蒸汽送至管网 分离后的饱和水继续参加循环 加热炉汽水强制循环系统 包括 1 台汽包 3 台强制循环水泵组 1 套循环 供水管组和 1 套循环回水管组 1 套给水调节阀组 2 套蒸汽压力调节阀组 汽包 将汽水强制循环冷却系统产生的蒸汽从汽水混合物中分离 输出至管 网 并接受给水 维持强制循环冷却系统的汽水质量平衡 同时 汽包具有一定 的有效水容积 紧急需要时 可利用存水维持一定时间的连续供水 保证加热炉 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 炉底梁的必要冷却 确保系统安全 此外 汽包设有排污接管 可以去除炉水中 的部分含盐量和沉渣 汽包水位采用三冲量 液位 给水流量和蒸汽流量 控制 汽包配备必要的安全装置 直读水位计 远传水位计 安全阀 压力表均为 两套 电动排汽阀和排汽消音器 紧急放水用排水阀 强制循环水泵组共 3 台 其中两台采用电机驱动 1 台采用柴油机驱动 正 常情况下 1 台电动泵运行 1 台电动泵和柴油泵备用 当运行的电动泵出现故 障时 备用电动泵自动投入运行 必要时 如紧急停电或循环水泵进出水母管压差 持续过低等 柴油泵自动投入运行 确保汽化冷却系统的循环动力 运行水泵和备用水泵的自动切换 主要根据强制循环水泵的进出水母管压差 监测控制 每台强制循环水泵的进水管道设有手动闸阀 出水管道设有逆止阀和闸阀 且进出水管道均设有压力指示 汽包给水根据汽包水位和蒸汽产量 通过 1 套给水调节阀组控制 汽化冷却 系统产生的蒸汽 通过 2 套蒸汽压力调节阀组分别送往蒸汽母管和排向大气 3 除氧系统 加热炉采用 1 套给水除氧系统 从软水站接点送来的软水进入软水箱 软水 经软水泵送除氧器进行除氧 除氧水经给水泵补充到加热炉汽包内 软水箱存水量保证汽化冷却装置 1 小时的用量 另接 1 路新水供应管路 以 备软水供应出现事故时 直接用新水向汽包供水 保证系统的安全需要 设软水泵 2 台 1 台泵运行 1 台泵备用 当运行泵出现故障时 备用泵自 动投入运行 设给水泵 3 台 1 台电动泵运行 1 台电动泵和 1 台蒸汽泵备用 当停电时 蒸汽泵启动 由于调节阀也停电 此时自动控制系统无法运行 汽包给水和蒸汽 排放均需采用手动旁通阀控制 除氧器这时停用 控制无法进行 同时也会造成 软水的浪费 蒸汽给水泵直接从软水箱取水 汽包给水水质 总硬度 0 03me L 悬浮物 2mg L PH 25 7 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 含油量 2mg L 溶解氧 0 1mg L 4 主蒸汽系统 系统产生的饱和蒸汽直接供入厂区蒸汽管网 供用户使用 主蒸汽系统主要 包括主蒸汽阀 主蒸汽压力调节阀组等 汽包出口装有 2 套蒸汽压力调节阀 1 套控制蒸汽送往厂区管网 另 1 套控 制蒸汽放散 无论哪种情况均使汽包压力保持恒定 5 磷酸盐加药系统 加热炉的汽化冷却系统用 1 套磷酸盐加药系统 磷酸盐加药系统 采用 2 泵 1 罐型成套加药装置 加药泵 1 运 1 备 单元制 运行 磷酸盐加药装置 设有 1 个电动搅拌溶液箱 经过过滤的药液经加药泵直接 供入汽包给水泵入口母管 6 排污系统 汽化冷却系统设置排污系统 主要设备是 1 台定期排污扩容器 汽包设有连续排污和定期定期排污接管 连续排污 定期排污均接至定期排 污扩容器 汽化冷却系统的高温疏排水 均排至定期排污扩容器 污水排入集中排水系 统 乏汽排空 7 取样冷却系统 取样冷却系统主要用于汽化冷却装置中检测汽水介质的指标是否达到汽水标 准要求 对炉水进行取样检测 除氧水可直接从热力式除氧器上取样 4 2 主要设备主要设备 1 汽包 汽包数量 1 台 炉 工作压力 1 27Mpa 设计压力 1 47Mpa 工作温度 194 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 汽包内径 1600 容器类别 二类 其它 带就地及远传水位计 压力表 安全阀等 2 电动循环水泵 型式 卧式 多级离心 流量 400m3 h 扬程 45m 电动机功率 75kW 电机转速 1480rpm 数量 2 台 炉 3 柴油机循环水泵 型式 水冷 直排烟式 流量 400m3 h 扬程 45m 柴油机功率 75kW 电机转速 1480rpm 控制方式 全套带自动控制 10s 内启动并达到工况全负荷 蓄电池 全免维护蓄电池 数量 1 台 炉 4 旋转接头组件 活动梁循环冷却回路通过旋转接头组件配合活动冷却构件的运动 这种运动 是由加热炉的步进机构带动的 主要由上集箱 闸阀 旋转接头组件 下集箱 排气管等组成 上集箱固定在步进机构的金属框架上 它将随金属框架作矩形周 期性运动 下集箱固定不动 旋转接头组件的上端随上集箱作矩形周期性运动 而下端则与下集箱相连接是固定不动的 每组旋转接头组件由三个球体转动接头 管件及连接管道组成 依靠三个球 体转动接头的转动来完成要求的动作 为了达到动作灵活 平稳 可靠 设置了 防震装置 导向装置及弹簧吊架等 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 旋转接头规格 型式 组合件 柔性接管 DN100 公称压力 4 0MPa 工作温度 250 数量 6 组 5 排汽消声器 型式 小孔喷射 减压式 排汽能力 10t h 消声能力 20 25dB A 数量 1 台 炉 6 软水泵 型式 离心 流量 15m3 h 扬程 32m 电动机功率 5 5kW 电机转速 2950rpm 数量 2 台 7 电动给水泵 型式 卧式 多级离心 流量 20m3 h 扬程 210m 电动机功率 30kW 电机转速 2950rpm 数量 2 台 8 柴油机驱动给水泵 流量 20m3 h 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 扬程 210m 数量 1 台 9 软水箱 型式 卧式 外形尺寸 2000 4000 容积 20m3 数量 1 台 10 定期排污扩容器 数量 1 台 型式 扩容 降温 型号 DP 1 5 型 直径 1500 工作压力 0 2Mpa 容积 3m3 11 取样冷却器 型号 273 工作压力 2 45MPa 工作温度 225 冷却面积 0 38m2 数量 1 台 4 3 设备布置设备布置 加热炉汽化冷却系统设循环水泵站 泵站分两层布置 地坑主要布置分配联箱 入口步进装置 出口步进装置 泵站一层布置电动 热水循环泵 柴油热水循环泵 软水泵 给水泵 磷酸盐加药装置 取样冷却器 除氧器及排污水系统的定期排污扩容器 二层主要布置汽包 汽包排汽消声器布 置于第二层屋顶 4 4 热力管道热力管道 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 加热炉汽化冷却系统热力管道主要包括蒸汽管道 放散及排放管道 软水管 道 给水管道 排污管道 循环回路管道等 水泵间和炉子地坑部分的保温绝热 管道主保温材料采用复合硅酸盐板 其他部位保温绝热管道主保温材料采用岩棉 管壳 4 5 汽化冷却系统检测 控制项目汽化冷却系统检测 控制项目 控制功能 采用 PLC 控制 汽化冷却 汽包水位自动调节 通过检测汽包蒸汽流量 汽包给水量 汽包水位进行控制 调节给水流量大 小来使汽包水位保持在设定值要求的范围内 确保汽包安全 汽化冷却 汽包蒸汽压力自动调节 检测汽包蒸汽压力 通过调节蒸汽调节阀 稳定汽包蒸汽压力 蒸汽调节阀 共配备 2 个 当汽化冷却系统正常工作时 送往蒸汽管网的蒸汽调节阀控制汽包 压力稳定在设定值附近 如汽包压力继续升高 放散蒸汽调节阀打开 将蒸汽通 过放散消音器排向大气 保证汽包压力的恒定 放散蒸汽调节阀也可作为停炉放 净汽包蒸汽用 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 5加热炉区机械设备加热炉区机械设备 单座加热炉数据 单座加热炉数据 炉区机械设备及液压系统主要包括 装料悬臂辊道 出料悬臂辊道 缓冲挡板 炉底步进机械 装料推钢机 自由辊 加热炉液压系统 干油集中润滑系统 5 1 装料悬臂辊道装料悬臂辊道 炉内装料辊道由 1 组交流变频调速电机单独驱动的悬臂辊组成 辊子为弧型 自定位辊面 可使进料的中心线与辊道中心线尽量重合 以利于钢坯上步进梁 辊轴为空心水冷式 采用净环水冷却 在辊轴上安装耐热钢辊套 并用螺母固定 辊轴通过键带动轴套传动钢坯到达指定位置 电机 减速机套装在辊轴上 直接传动辊轴带动轴套 辊轴通过轴承 支撑在 底座上 其中一台电机带脉冲发生器 在辊轴与炉壳之间设有隔热挡板以减少热损失 防止轴承过热 在不停炉的情况下可以拆除一个辊道 当发生电源故障时 需要用应急电源 来保持辊道的运转 辊子性能 数量 9 外形 环轴圆筒式 冷却 轴水冷 直径 290 mm 功率 5 5 KW 辊子材质 ZGCr25Ni20Si2 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 5 2 出料悬臂辊道出料悬臂辊道 炉内出料辊道由 2 组交流变频调速电机单独驱动的悬臂辊组成 辊子为弧型 自定位辊面 可使出料的中心线与辊道中心线尽量重合 以利于钢坯上步进梁 辊轴为空心水冷式 采用净环水冷却 在辊轴上安装耐热钢辊套 并用螺母固定 辊轴通过键带动轴套传动钢坯到达指定位置 电机 减速机套装在辊轴上 直接传动辊轴带动轴套 辊轴通过轴承 支撑在 底座上 在辊轴与炉壳之间设有隔热挡板以减少热损失 防止轴承过热 在不停炉的情况下可以拆除一个辊道 当发生电源故障时 需要用应急电源 来保持辊道的运转 辊子性能 数量 9 外形 环轴圆筒式 冷却 轴水冷 直径 300 mm 功率 5 5 KW 辊子材质 ZGCr28Ni48W5Si2 5 3 缓冲挡板缓冲挡板 在炉内上料辊道中心线 进料炉门对侧设有终端水冷挡板 挡板由支座 水 冷轴和缓冲器等部件组成 单独固定在炉外混凝土基础上 挡板在上料系统出现 故障时保护炉墙 以维持正常生产 挡板为净环水冷却 挡板端部时水冷的 材 质为 2Cr25Ni20 5 4 装料推钢机装料推钢机 1 概述 推钢机位于加热炉装炉端正前方 用于将装炉辊道上已定位好的钢坯推正以 使其与炉子中心线垂直 并调整钢坯的初始位置 推钢机设 4 根推杆由一个液压缸驱动 推钢机的行程根据方坯的尺寸变化 使用多个行程开关来控制推钢臂的行程 该推钢机为地上布置式 一个液压缸带动四个推杆 推钢机的液压缸与加热 炉的步进机械用一个液压系统驱动 推钢机与炉内装料悬臂辊道和步进机械的运 动连锁 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 2 主要技术性能 最大钢坯 160 x160 x12000 液压缸 80 56x280 液压缸前后带有缓冲 推钢周期为 前进 2 秒 后退 2 秒 接近开关 2 线式常开型 DC24v 3 控制 推钢机运行由电气控制系统 PLC 完成 并与装炉辊道 装料炉门 炉底机械 等连锁控制 5 5 炉底步进机械炉底步进机械 炉底机械用来支撑加热炉平移框架和框架上的水梁立柱及炉内的坯料等 并 使钢坯在炉内沿炉长方向作步进移动的设备 其机构具有 正循环 逆循环 踏步 中间保持 步进等待等功能 所有功能均由电磁比例阀控制实现液压缸动作 安装 在液压缸 升降缸和平移缸 上的线性位移传感器监测每一个移动的到位率 设定的 移动距离 并在下一个相同的移动中进行修正或补偿 要求自动控制和手动操作 主要技术性能 型式 全液压传动滚轮斜台面式 平移行程 250 可调 升降高度 200mm 设有中间减速 步进周期 45s 提升液压缸 250 180 710 共 2 套 平移液压缸 200 140 350 共 1 套 平移滚轮 650mm 10 个 提升滚轮 650mm 10 个 平移导向轮 300mm 2 2 个 45 HRC40 45 提升导向轮 300mm 2 2 个 45 HRC40 45 1 结构形式及设备组成 为使坯料能实现良好受热 对于本加热炉所采用钢坯 布料钢坯间距为 50 150mm 可根据钢坯情况适当调整 步进梁上升和下降的距离为 200mm 即步 进梁上升的最高点高于坯料运行线 100mm 步进梁下降的最低点低于坯料运行线 120 万吨 年双高线双蓄热步进梁式加热炉初步设计 规格建议书 100mm 采用双轮斜轨式步进机构 炉底机械为液压缸驱动 双滚轮 双层框架 斜 轨式结构 由平移框架 提升框架 平移导向装置 提升导向装置 平移液压缸 提升液压缸 平移滚轮 提升滚轮以及提升斜轨座等设备组成 2 特点及功能简述 钢坯的运送是通过步进梁的升降和平移来完成的 为防止步进梁在接触到坯 料由于速度过快 震落坯料的氧化铁皮以及由于冲击而损坏炉