钢坯加热炉规格说明.doc

100t/h推钢炉项目 附件1附件1：技术规格书1.概述有限公司拟为 mm热轧生产线配套新建一座推钢加热炉，新建加热炉满足40吨/时的生产能力。加热炉建设范围包括：1)工程包括推钢加热炉本体：加热冷钢坯能力为40吨/时。具体内容包括加热炉砌体、钢结构、常规式燃烧系统设备、工艺管道等等；2）工程包括一套加热炉汽化冷却系统，具体内容包括汽包、循环管道和软化水箱、软化水泵；3）工程包括加热炉热工检测控制系统和控制系统，包括现场仪表及阀门、控制站、操作站。4）工程不包括加热炉土建及风机房、电气室、汽化冷却平台等附属构筑物。2.设计条件2.1炉型：推钢加热炉2.2加热能力：冷装，40t/h2.3加热钢种：碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢2.4坯料：厚度： 150mm宽度：150mm长度：6000mm2.5燃料种类：发生炉煤气发热量：12504.186kJ/m32.6加热温度：105012502.7炉底水管却方式：汽化冷却 3.本项目采用的主要技术措施和节能措施本加热炉的用途是普碳钢和低合金钢钢坯的轧制前加热。建成后加热炉的生产符合高产、优质、低耗、节能、无公害的工艺要求。加热炉燃烧系统以及热工仪表自动化控制系统技术措施成熟可靠、指标先进、技术实用。设备采购与供货立足国内，只引进必要的少量关键元件，以降低工程造价，节约投资，加快工程建设进度。3.1本加热炉采用的主要技术措施如下：（1）加热炉实行三段加热制度，加热能力大，能源利用率高，建设投资最合理。在低产量情况下，也可以实行两段加热制度，减少能源供应，保证加热质量。（2）采用常规式燃烧技术，将助燃空气温度同时提高到400以上，废气排放温度小于600，降低燃料消耗。（3）额定加热能力确定为40t/h。炉温均匀，能满足钢坯对温度均匀性的要求。（4）合理配置加热炉两侧操作及检修炉门，减少炉气外溢和冷风吸入的热损失。（5）每个烧嘴可以单独调节，上、下加热烧嘴的功率可以合理搭配，使加热炉各段上下加热温度的调节非常方便。（6）采用性能良好的耐火浇注料进行整体浇注炉顶和炉墙，采用复合绝热层结构完善炉体绝热，确保炉墙表面温度和炉顶上表面温度符合国家标准，减少炉体散热，改善操作环境。（7）配备完善的热工控制系统，严格控制炉膛温度、煤气/空气比例和稳定的炉膛压力，使热损失减少到最小，保证加热炉的安全正常生产。（8）为了确保安全生产，在加热炉结构上、辅助设施的布局上、生产操作及设备的维护上，充分考虑了人身、设备与生产的安全。3.2本加热炉采用的节能技术措施（1）采用三段加热制度，合理组织炉内供热，提高燃料合理利用率。（2）采用性能良好的耐火浇注料对炉顶、炉墙进行整体浇注，采用复合绝热层结构完善炉体绝热保温措施，确保炉墙表面温度和炉顶上表面温度达到国家标准，减少炉体散热，改善操作环境。（3）采取合理的水管及其立柱的配置，在保证所有钢坯运行平稳的条件下，力求减少水冷管的表面积，同时对水管及其立柱采用自流浇注料与硅酸铝纤维毡复合结构进行绝热包扎，以减少冷却水的吸热损失和冷却水的用量。（4）采用均热段实炉底，减少水管黑印，同时也达到了不因减小钢坯断面温差而延长均热时间，从而减少了燃料消耗。（5）合理配置炉子装、出料炉门及检修炉门，结构设计做到开启灵活，关闭严密，减少炉气外溢和冷风吸入的热损失。（6）配备完善的热工自动化控制系统，确保严格的空燃比和合理的炉压控制，使加热炉热损失减少到最小。（7）入炉空气预热，回收部分烟气预热。4加热炉的主要尺寸炉膛内宽 6500 mm砌砖总宽度 7000 mm砌砖总长度 14604 mm炉子内长 14090mm炉顶厚度 350 mm侧墙厚度 502 mm端墙厚度 502 mm炉底厚度 544 mm5炉型结构及说明本方案采用3段炉温控制，即均热段，加热段，预热段。各段间有压下，保证各段温度独立可控。炉子主要部分的说明如下。5.1加热炉钢结构炉子钢结构是普碳钢板和型钢焊接件，它分为两个主要分部：(1) 炉子上部钢结构：它是用中小型工字钢和大型工字宽边梁及其支撑立柱焊接而成，用以吊挂炉顶的锚固砖，铺设操作和检修平台和支撑上部管道。(2)炉子两端和两侧钢结构：它由5mm的炉墙钢板与工槽钢立柱焊接而成，用以安装炉门、常规烧嘴以及支撑上部钢结构的总量。5.2耐火材料的组成耐火材料主要应用在炉体、炉门。因此整个炉墙和炉顶的工作层选用低水泥浇注料，且炉墙、炉顶、炉底均是耐火层和绝热层的复合结构，各部分组成如下：1）炉顶低水泥浇注料厚 度：230mm轻质浇注料（r1.0）厚 度：120mm总厚度：350mm2）两侧墙及装出料端墙低水泥浇注料厚 度：288mm轻质隔热耐火砖NG0.8厚 度：114mm隔热板厚 度：100mm总厚度：502mm3）炉底砌筑高铝质耐火砖厚 度：116mm粘土砖厚 度：136 mm粘土质隔热耐火砖NG1.0厚 度：136mm粘土质隔热耐火砖NG0.6厚 度：136mm隔热板厚 度：20mm总厚度：544mm4）水梁绝热包扎自流浇注料厚 度：50mm硅酸铝纤维毡厚 度：20mm总厚度：70mm 5）炉门绝热轻质耐火浇注料，重度为1500Kg/m35.3常规燃烧系统加热炉的燃烧系统包括常规烧嘴、助燃风机、空气管道、煤气管道及其吹扫用的氮气管道。常规烧嘴布置于加热炉端部。加热炉设2个供热段，分别为均热段、加热段，加热段分为上加热和下加热。5.3.1单位热耗本设计方案采用常规烧嘴，当加热炉产量为40t/h（冷装）时：煤气消耗量：9350Nm3/h； 接点煤气供应量：11500 Nm3/h空气最大供应量：16000Nm3/h； 烟气生成量：26000Nm3/h。5.3.2供热能力配置加热炉设有3段，可灵活调节供热量，这样炉子的供热段长度可根据需要灵活调整。当热装钢坯时，可根据不同坯料的加热制度调整炉子的供热制度，使高温区向均热段移动，保证钢坯的加热质量或在热装时降低热耗。同时供热能力较需要量留有一定富裕。5.3.3常规烧嘴本方案使用套筒式热脏煤气烧嘴，专用于热脏煤气系统。具有结构简单、燃烧稳定等特点。借助高压空气的引射作用可将低压热煤气成比例吸入，非常适合燃烧发生炉热脏煤气。加热炉烧嘴型式及能力配置均热段加热段上部端烧上部端烧下部端烧下部侧烧烧嘴数量（支）5552烧嘴型式DXR-8DTR8 DXR-9 DTR-9烧嘴能力（m3/h）80080010001000 5.5煤气供应系统本加热炉燃料为热脏煤气，煤气经厂区煤气管道引至炉子煤气总管接点处。煤气总管上安有切断阀（含盲板阀）。由煤气总管分出三路，分别接至上加热段、下加热段和均热段，再接两侧分配管,再供至嘴前。烧嘴前的连管上安装有手动调节阀和膨胀器。5.6空气管路系统助燃空气由一台鼓风机供给。从空气总管分三路，接两侧分配管,再供至嘴前。各段支管上安有调节阀。烧嘴前的连管上安有调节蝶阀和膨胀器。鼓风机设进风阀，用以调节风压和风机无负荷起动。每段空气管道末端设泄爆阀。风机进口设消音器出口设隔震软管，满足环保对噪声的要求，降低进风阻力、防止风机偏载振动。鼓风机功率为75KW。5.7排烟系统预热段下部设有下排烟道，经地下烟道由烟囱排出。烟道内设空气管式预热器，用来回收部分烟气余热。换热器采用错逆流形式，多行程结构 。5.9吹扫放散系统煤气管路配有吹扫和放散系统，吹扫介质为氮气。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10m内最高建筑屋面4m。当风机停电、煤气低压或其它紧急情况而切断煤气时，氮气吹扫管道系统对煤气管道系统进行吹扫（手操）。当炉子长时间停炉后再点火前，应先对煤气管道进行吹扫。手动打开放散阀，再打开氮气阀对管道进行吹扫。管道吹扫是否符合要求，可通过取样阀取样分析，检验合格后可点火使用。6加热炉区工艺描述6.1 概述 本方案中新建推钢式加热炉采用端进侧出方式，辊道中心距为15500mm，炉子内宽定为6500mm。根据加热钢种及最终产品要求的不同，钢坯一般加热至10501150。 装料时，钢坯通过上料台架炉区输送辊道炉前装钢辊道，完成称重、测长后，在输送辊道上等待装炉指令。 装炉指令到达后，装料炉门提升、推钢入炉；借助金属检测器的信号和脉冲发生器的计数，PLC根据内存的布料图和测出的坯长，将装炉钢坯按布料图停止在装料辊道上的指定位置，此后装料炉门下降关闭，同时在定位推钢机推杆的推动下，入炉钢坯被推正并被推到梁上的合适位置，完成装出炉。 6.2钢坯在炉内的传输 钢坯在炉内是通过推钢机推动，从炉尾传输至炉头并获得满足要求的加热效果。6.3 加热炉主要设备的连锁关系6.3.1装出料炉门处于上极限，待允许钢坯装入信号发出后，升降挡板下降，推钢机才能向炉内输送钢坯。7炉子及其附属设备的工艺性能及结构说明炉子的钢结构是由炉顶钢结构、侧墙钢结构和炉底钢结构组成一个箱形框架结构，用以保护炉衬、安装烧嘴、固定水梁立柱及各种炉子附件。主要由型钢和钢板组成。立柱是双层套管结构，使用无缝钢管制作。立柱与纵向梁焊接连接，安装时根据纵梁的热膨胀量加反变形力倾斜连接，使其在热状态下保持垂直受力。梁上安装耐热垫块。垫块用卡件固定。垫块高度70mm，宽度30mm。8.冷却系统8.1 冷却方案A）净环水从加热炉附近的交接点开始，供给下述（1）（4）的各冷却水使用点，并设有回水管。排水排到加热炉附近的排水交接点后靠余压送到冷却塔循环使用。在下述（1）（）的排水系统中，每一个回路上设有流量开关1个，温度开关1个。B）软水配管：从加热炉附近的交接点开始，供应给加热炉水梁及立柱的冷却用。主要冷却部位：（2）装、出炉辊道 （净环水）（3）液压油冷却 （净环水）（4）水梁及立柱冷却 （软水）9.3公辅能源介质消耗9.3.1净环水 正常生产使用时40m3/h，最大50m3/h。9.3.3软水如何 正常用量：5m3/h ，最大用量10t/h 水质按GB15762001。9.4 煤气生产用热脏煤气，其发热值为：Q低=14004.18kJ/Nm3接点压力：1500Pa煤气接点流量：11500 m3/h9.5 压缩空气（偶尔）接点压力：0.5MPa仪表及设备用量：50Nm3/h9.5 氮气（或蒸汽）（间断）接点压力：0.3MPa吹扫用量：400 Nm3/h（每次 20分钟）9.6 炉区设备的供电加热炉设备总装机容量为 150kW；采用AC380V，50HZ，两路电源，一用一备。仪表供电：交流220 V；50HZ，单相，容量20kW。10加热炉冷却系统 3.4汽化冷却系统3.4.1概述加热炉采用汽化冷却系统具有以下特点：汽化冷却的给水都是经化学处理的软水，可延长支撑梁和立柱的使用寿命，减少停炉时间，节约维修费用。可减轻钢坯黑印、改善钢坯温度的均匀性。可回收蒸汽，具有显著的节能效益和节水效益。可节省水冷却所需的冷却塔、事故水塔等设施，节约用地。汽化冷却比水冷却的投资要高，但高出的投资可在12年内从回收的蒸汽效益和节水效益中全部收回。由于汽化冷却的这些突出优点，现已被广泛的应用。 3.4.2设计条件 给水品质（软化水）： PH值 78 悬浮物 5mg/l 总硬度 0.3mmog/l （以1/2Ca+ 1/2Mg+计） 全铁 0.5mg/l 全压 0.5Mpa 水温 20 蒸汽参数： 汽包压力 1.27Mpa 饱和蒸汽温度 194 汽化冷却系统冷却能力的设计依据以下条件： 全炉水梁保温脱落 最大10% 单冷却回路水平梁保温脱落 最大40% 单冷却回路立柱保温脱落 最大10%3.4.3系统描述 汽化冷却系统由给水系统、软水箱、汽包、支撑梁冷却回路等组成。（1）给水系统由厂区来的符合低压锅炉水质的软化水进入软水箱，通过给水泵升压经给水调节阀送入汽包。软水泵共2台，1台运行1台备用。系统采用加药装置向汽包内加入磷酸三钠（NaPO4.12H2O）溶液，使炉内水中经常维持一定量的（PO43-），炉水中的钙离子与磷酸根发生反应生成碱式磷酸钙。碱式磷酸钙是一种松软的水渣，易随汽包排污排除，且不会粘附在支撑梁内转变成水垢。加药装置设置1个溶液箱，2个柱塞式加药泵，1台运行，1台备；磷酸盐溶液箱的有效体积满足加热炉汽化冷却一昼夜的药液消耗量。（2）汽包各冷却回路的冷却水在水梁中吸热后，部分水汽化，汽水混合物通过上升管进入汽包，在汽包内汽水分离，蒸汽送入蒸汽管网或通过放散管排入大气。汽包的蒸汽主管设有流量计、压力调节阀，汽包水位和汽包压力均为自动控制。汽包水位采用蒸汽流量、给水流量和汽包水位三个信号组成的三冲量调节；汽包压力由双调节阀控制，运行中使汽包压力保持在0.8Mpa。汽包设有双色玻璃板就地水位计，同时设有两套独立的远传水位信号指示。当汽包水位过低时，发出联锁停炉信号。（4）水梁冷却回路每一单冷却回路的进水管上均设置了流量测量及调节装置，调节每一回路循环流量。运行中，当某一回路的循环水量低于设定值时，发出警报，通过调整流量调节装置，使该回路的流量恢复正常。（7）汽包有较大的水容积汽包有较大的水容积，当全厂停电或给水系统故障时，汽包的储水可以提供处理事故的条件，同时，较大的汽包容积对稳定系统压力、减轻系统管道振动起到积极的作用。（9）设置汽化冷却用事故冷却水正常生产时，当软化水供应发生故障时，由接至软水箱的工业新水补充，确保汽化冷却系统的冷却水不间断。（10）汽包给水采用双母管供水汽化冷却系统采用两根独立的给水母管向汽包供水，当一根给水母管发生故障时，另一根母管可满足加热炉的供水要求。3.4.5主要性能参数冷却构件：炉子的冷却构件有支撑梁和立柱。炉子支撑梁有4组纵梁、4组横梁，多组支撑立柱，横梁采用双水管结构。汽化冷却系统主要数据： 汽包最高蒸汽压力 1.27MPa汽包蒸汽温度 194水梁保温完好时蒸汽产量 5 t/h蒸汽产量（最大） 10 t/h给水量：最大 15 m3/h 正常 5-8 m3/h3.4.6主要设备选择汽化冷却系统配置下列主要设备：汽包加热炉汽化冷却系统配一个汽包，汽包的设计、制造符合中华人民共和国劳动部颁发的蒸汽锅炉安全技术监察规程的要求。电动给水泵 给水系统设置2台电动给水泵，正常生产时，1台运行，1台备用。水泵采用中低压锅炉上广泛采用的DG型工业锅炉给水泵，该泵为单吸、多级、节段式离心水泵。水泵规格如下： 型号 参照车间现有 流量 10m3/h 扬程 2.45MPa 转速 2900r/min 功率 15kw 给水泵出口均设有最小流量阀（或称自动回流三通阀），保证汽包给水自动调节时，给水泵至少有最小流量通过以使其安全运行。（7）柴油机给水泵 作为电动给水泵的事故、停电备用泵，柴油机给水泵要具备启动和运行可靠的特点。其规格如下： 流量 1025 m3/h 扬程 2.45MPa 转速 2970r/min 功率 30kw 该机组的水泵采用多级泵。给水泵出口设有最小流量阀（或称自动回流三通阀），保证汽包给水自动调节时，给水泵中至少有最小流量通过以使其安全运行。在除氧箱无水时，该泵可直接从软水箱吸水向汽包供应。 柴油机配带1000升油箱，能够满足柴油机给水泵不加油连续运行24小时以上。 （8）加药装置 采用组合式加药装置，其中包括 1个500升溶液箱 。 3.4.7主要设备布置 汽化冷却系统的汽包布置在加热炉侧面，汽包中心线标高8.500米（以车间内地坪为0.000米）。汽包平台下设置水泵间，水泵间分上下两层，下层放置给水泵、软水泵、软水箱等，上层设汽化冷却控制室，并放置加药装置、化验设备。3.4.11自动化控制系统 为保证汽化冷却系统的正常运行、节约能源、保证供汽质量及生产安全，设汽化冷却自动化控制系统 主要的控制项目 汽包压力自动调节系统：为保证生产安全及供汽质量，设汽包压力 控制系统。该系统根据汽包压力，调节主蒸汽阀门，保证供汽压力。当压力超过一定值时，打开放散阀门。 汽包水位自动调节系统：为保证供汽质量及生产安全而设。根据汽化冷却的性质，采用三冲量调节较为合适。因此本设计采用水位、蒸汽量、水量三冲量自动调节系统。 11机械设备本方案的机械设备由装料炉门提升装置、出料炉门提升装置、组成。装料炉门提升装置用于辊道向炉内装坯时装料炉门的开启和关闭。在等待装钢的过程中，炉门关闭，以防止过多的冷空气进入炉内。出料炉门提升装置用于向炉外出坯时出料炉门的开启和关闭。在等待出钢的过程中，炉门关闭，以防止过多的冷空气进入炉内。12.加热炉自动化仪表控制系统12.1概述根据工业炉工艺对自动化控制的要求，本次自动化仪表控制系统设计能满足加热炉设备的运行要求。12.2检测控制系统的特点炉子设有预热段、加热段、均热段3个控制段，常规的控制项目是：每段设有温度检测，空、煤气、烟气各项参数的测量。以及炉压控制。仪表检测控制系统的设置以加热炉的高效率、低损耗、安全为目的。设置先进的，在其他类似加热炉上使用具有成功经验的控制系统和检测控制仪表。控制系统是一个集监视、操作、管理的综合性数字化系统，操作人员通过设在操作室内的CRT上的监控画面及键盘、鼠标即可进行操作、监控。必要的数据可通过PLC内部存贮或打印机打，保存数据。控制系统的监控集中管理，操作容易，操作人员经简单的培训后即可掌握生产操作。处理问题快捷方便。系统能稳定运行。安全性能高，连续长时间工作，故障少，故障的恢复时间快，即使在上位计算机故障时仪表系统也能正常监控。控制系统设置UPS不停电电源，工厂区域停电时UPS系统留有充足的时间进行故障处理，完成必要的安全工作。12.2.2.2主要控制功能描述温度控制：在各控制段的顶部或者侧壁上各设置两支S分度热电偶，两支热电偶同时工作，分别将信号送给PLC，每支热电偶的运算平均值在CRT上显示，通过选择其中一支热电偶信号或两支热电偶的高选值进行燃烧控制。热电偶的自动切换：每段设置的两支热电偶自动选择。温度超限报警。温差超限报警。热电偶其中一支断偶报警。每段设置两支热电偶，当在断偶及温度超限报警时进行热电偶自动切换燃烧控制：由炉内温度调节器输出信号连接到煤气和空气调节回路作为煤气和空气调节器的设定值，进行燃烧的串级比值调节。煤气支管设置煤气调节切断蝶阀，故障、停炉时煤气管路自动切断，煤气总管切断蝶阀同时快速切断。燃烧空气压力控制：在空气总管上设置取压点。加热炉共设置台助燃风机送风，在风机入口管上设置压力调节阀。煤气总管压力检测、控制及快速切断 煤气总管设置压力检测。煤气总管设置切断阀，当停炉、故障时切断总管煤气。安全和保护： 每个供热段的煤气、空气管道上设有事故报警。每个供热段换向阀后的烟气温度设报警和控制功能，在烟气温度高于上限时自动强迫换向，烟气温度高于上上限时发出报警，并自动切断煤气。空气和烟气换向阀后烟气温度在一定时间内低于下限时发出报。燃烧安全装置：各种介质的压力用压力开关检测，当检测压力异常时进行报警，必要时进行燃烧切断。为了防止压力开关的误动作，进行压力检测延时控制。各种故障分为重故障和轻故障。轻故障时进行报警，重故障发生时进行燃烧切断。 序号故障项目重故障轻故障备注1燃烧空气总管压力低2燃烧煤气总管压力低3冷却水总管压力低4冷却水总管流量低5仪表气源压力低6UPS故障7N2总管压力低8炉内温度超限9烟气温度高10温度超限11其 它燃烧风机的启动及保护：加热炉风机的启动、停止和风机的运行逻辑及加热炉的安全连锁构成的控制回路。当风机启动时打开对应的切断阀。当停炉时自动停止风机运行。12.2.2.4 用电源和气源（1）仪表电源仪表PLC装置设置不停电电源 UPS，停电后维持供电时间不小于15分钟。（2）仪表气源仪表空气源为除油、除尘、脱湿后的洁净压缩空气，供气动调节阀、气动切断阀及其它仪表装置使用。空气源系统设有储气罐，在紧急情况下供气时间不小于20分钟。气源压力0.50.6 MPa。仪表气源装置及设备不包括在本报价范围内。12.2.5控制室加热炉设置一个控制室，该室中安放CRT操作站、打印设备、PLC系统控制单元的控制柜及 UPS不停电电源。控制室为仪表和电气PLC控制设备共用。控制室内设有空调系统。控制室设置活动地坪，走线、布线、检修、维护都方便。13电气传动13.1概述本方案的范围为推钢式加热炉本体及加热炉区的电气设备（包括基础自动化硬件设备及配套软件，操作设备，装料炉门至出料炉门之间的全部检测器等）和施工材料。加热炉区主厂房照明设备和材料、加热炉区吊车供电设备和材料、加热炉区主厂房防雷接地设备和材料以及加热炉区操作室小房及小房内的照明、空调等不包括在本方案范围内。加热炉本体低压动力/检修电源均引自主轧线，故轧线供电系统需向加热炉馈送二路独立AC380V低压动力电源。此外，须由车间统一向加热炉区提供照明电源、检修电源各一路。13.1.1电气设备的适用规范电气设备和施工材料原则上应符合下列标准和规范：（1）中华人民共和国的设计标准和规范（2）IEC标准13.1.2 技术条件a）环境条件除电气设备规格说明书里特别注明外，均按下列所示。允许环境温度 -5C至40C相对湿度 40C时，不超过50% 20C时，不超过90%海拔高度 小于1000米b）电压等级高压动力电源： AC 6kV 5 0 Hz一般低压动力电源 AC 380V、220V，50Hz电压波动 额定电压的-10%，+10%频率波动 49.0-50.