发生炉煤气镁还原炉技术方案

双段煤气发生炉平安监控系统说明书一．蓄热式镁复原炉技术简介1.蓄热式镁复原炉技术蓄热式高温空气燃烧技术〔HTAC〕，是20世纪90年头以来在兴盛国家起先普遍推广应用的一种全新燃烧技术，它具有高效烟气余热回收和高温预热空煤气以及低污染排放等多重优越性。我公司首次将HTAC蓄热式燃烧技术与金属镁冶炼相结合，从根本上克制传统金属镁复原炉燃烧效率低下、热量奢侈紧要、炉内温度不均一、炉内温度不好限制、污染紧要的缺点，供应一种能耗低、炉内温度均一、利于限制炉温、提高生产效率及产品品质的高效节能环保型金属镁复原炉。新型的蓄热式镁复原炉技术在各个方面都有着无可比较的优势，现已成功应用于宁夏华源镁业集团，投产后节能效果特殊显著。其优点主要表现为:接受高效蓄热回收技术，空、煤气双〔单〕预热到1000℃；蓄热燃烧技术可应用于各种气体燃料；●炉内温度匀整，无局部高温点、低氧化烧损，延长复原罐的运用寿命；●比目前通用金属镁复原炉可节约能源达50%以上；●具有专利技术的换向和燃烧系统；●接受灵敏的PLC限制方式；●提高反响速度，增加产量；●系统排烟温度：≤150℃；●降低NOx物和CO等有害气体的排放，可明显改善现场生产环境；●投资回收周期短，效益高；传统金属镁复原炉一般接受返热加热复原罐的构造。这种传统构造的复原炉中的火焰和烟气翻过挡火墙进入炉膛，自上而下经过复原罐，很快的由过火孔排出炉膛，排烟温度可以高达1200℃左右，不能很好的回收利用，能源奢侈紧要。此外，传统的金属镁复原炉运用原煤作为燃料，燃烧效率低下，污染紧要。而且这种燃烧方式导致金属镁复原炉炉膛内部温度不均，燃烧温度限制不灵敏，造成了复原罐寿命普遍太短，生产出的成品金属镁品质不高。蓄热式镁复原炉克制了传统金属镁复原炉燃烧效率低下、热量奢侈紧要、炉内温度不匀整、炉内温度不好限制、污染紧要的缺点。供应一种能耗低、炉内温度匀整、利于限制炉温、提高生产效率及产品品质的新型高效的金属镁复原炉。可以说，蓄热式镁复原炉技术是金属镁复原炉的一次革命，必将成为金属镁复原炉系统改良的方向。蓄热式镁复原炉简洁示意原理图见下列图。其特征在于蓄热室〔II〕和蓄热室〔I〕中填充蓄热体——陶瓷蜂窝体或者陶瓷小球。炉外设置换向系统。炉体运用多种耐火材料分层砌筑。换向系统、风机、蓄热室〔II〕、蓄热室〔I〕由管路连成一体。换向系统限制空煤气的流向。管路上设置阀门限制其流量。复原罐的罐体设置于炉膛之内。〔见图1〕图1蓄热式镁复原炉原理图2.蓄热式镁复原炉原理由蓄热室〔I〕及蓄热室〔II〕构成的蓄热室单元在炉侧一端处于穿插排布状态，每种蓄热室上设有多个成排分布的烧嘴喷口，在另一端这种排布对称。空气或煤气经过换向系统、管路进入左侧蓄热室组被预热到1000℃预热后的空气和煤气猛烈燃烧产生大量的热量，加热复原罐的罐体。燃烧产生的烟气经由右侧的烧嘴喷口进入右侧的蓄热室组。此时右侧的蓄热室处于吸热状态，烟气经过时，烟气中携带的大量热量被右侧蓄热室中的蓄热体〔陶瓷蜂窝体或者陶瓷小球〕吸取，再经由管路，换向系统从烟囱排出到炉外。经过一个换向周期后，原先吸热的蓄热室组放热，原先放热的蓄热室组吸热。此时换向系统动作，变更空气和煤气进入炉膛的通路。煤气和空气的进入方向倒转到原来进入方向的相对侧。重复以上描述的燃烧过程，周而复始。经过此燃烧过程烟气温度大大下降，烟气温度由传统燃烧方式的1200℃左右下降到150℃以下，有效的利用了能源，削减损耗。换向示意图高效节能环保型蓄热式镁复原炉运用的燃料由传统的原煤可以转变为运用低热值发生炉煤气或转炉煤气、焦炉煤气、自然气等等。与传统的燃料相比，运用煤气不但燃烧效率提高，而且削减了对环境的污染。限制煤气，空气的流量可以很好的限制炉膛内的问题，幸免出现炉膛内温度波动大的状况，提高复原罐运用寿命，让炉膛内的温度只在最优的复原温度值旁边很小的波动，提高金属镁的产量和品质。燃烧方式为直燃幕墙式和扩散燃烧式，空气煤气进入炉膛后充分混合燃烧，高温气流沿炉侧壁—炉顶—另一端的炉侧壁的气路对流。节约炉膛内燃烧空间。炉膛中复原罐的罐体工作区域不干脆被高温气流吹扫。各罐体受热温度匀整，罐的耐久性提高。高效节能环保型蓄热式镁复原炉的运用，可以降低排出炉膛的烟气温度〔1200℃降低为150℃以下〕可以使复原炉的热利用率由传统的8-10%提高到50%以上，具有很好的节能效果和很高的经济和环保价值。而加强复原罐的运用寿命和对金属镁产量和品质的提高，北京恒拓能源与环境工程技术有限公司是从事各类工业炉窑，炉窑燃烧器，烤包器以及相关节能和环保设备探究、设计和制造的专业化高科技公司。北京恒拓能源与环境工程技术有限公司经过几年来坚持不懈的自主探究和开发设计，推出了有独特中国特色，国际领先的HTAC高效蓄热燃烧技术。北京恒拓能源与环境工程技术有限公司具有独特中国特色的HTAC高效蓄热燃烧先进技术将使高温蓄热燃烧技术在我国的推广更为简洁，本钱更低，效率更高。北京恒拓能源与环境工程技术有限公司愿通过自己的努力，为我国的能源环保事业作出奉献，同时使各企业获得可观的经济效益。3.蓄热烧嘴3.1蓄热烧嘴特点·现场施工、安装便利；·烧嘴局部或全部埋在炉墙内，保温效果好，密封性能好；·各烧嘴易于调整、维护，故障风险小；·垂直喷口内假设掉杂物不会堵塞小球通道，便于清理；·烧嘴设有检修孔，便于更换小球，维护便利；·煤气和空气喷口有较好掺混，适合焦炉煤气；·蓄热实力大，供热量大；·多点供热形成火幕，炉内温度匀整；3.2蓄热小球特点本系统所接受的蓄热体为高比重陶瓷小球，比外表积高达250m2/m3，众多的小球将气流分割成很小的气流通道，气流在蓄热体中流过时，形成猛烈的紊流区，有效地冲破了蓄热体外表的附面层，又由于球径很小，传热半径小、热阻小、密度高、导热性好。加之换向系统的独特设计可实现频繁且快速的换向，因此每小时蓄热体可利用20-30个周期，试验说明:高温烟气流经蓄热体后，在很短的行程(400-700mm)便可将烟气中90%的热量吸取，并能将接近于炉温的烟气降至150℃以下排放，下一周期常温气体〔空气、煤气〕流经蓄热室在一样路径内即可将气体加热至仅比烟气温度低100～120℃左右的温度二．复原炉设计总体方案及思路本复原炉设计接受空气单蓄热燃烧方式。依据厂方要求，八台蓄热式镁复原炉布置在两个车间内，每车间布置四台，呈一字排开，全部装出料都在四台炉子纵向的两侧。炉型接受全新设计，两端蓄热式加热，幕墙式喷入燃烧，复原炉内高温烟气流淌方向为横向流淌，传热以高温辐射为主。复原罐接受双层对称横式交织布置，每台炉子设有复原罐总数量为42支，每侧21支，上部10支，下部11支，每排罐体间隔必需的距离。复原罐规格为Φ370mm/Φ290mm×3000mm。冷凝器的上下水管道和真空管道在复原罐的端部。进料端和出渣端在同一侧。设计接受最经济和工艺可行的方案，每两台炉子共用一台鼓风机和两台引风机，烟气由引风机强制排放。限制接受自动化限制系统实现限制生产，四台炉子公用一个限制系统，两个限制系统间联网实现数据共享。三．复原炉本体构造1.炉体构造本炉体设计运用新技术、新材料、新工艺，提高炉体保温实力，大大提高燃料燃烧利用率。炉体接受钢架和耐火材料的混合构造。钢架以槽钢和工字钢为主体框架，并用角钢进展连接。炉体外表用钢板焊接罩住，在保证炉体强度和寿命的状况下大幅提高炉体的保温实力。炉顶接受整体浇注的复合砌体构造，由低水泥浇注料和轻质浇注料复合浇注而成。此种炉顶具有保温性能好，辐射效率高，节能效果突出等优点。炉墙接受整体浇注的复合砌体构造，由低水泥浇注料和粘土质隔热耐火砖加纤维板组合而成。此中炉墙隔热效果好，较原始的砖砌炉墙有更好的挡火效果。烧嘴部位接受耐火浇注料整体浇注，复原罐支撑构造是由低水泥浇注料和耐火砖组成的墙体。在复原炉端部设置2个煤气烘炉烧嘴，并为低温〔800℃以下〕的长明火。复原炉的设计考虑了各结合面的密封和隔热，以确保复原炉在运用中的密封性、平安性以及最小的散热损失，保证炉子的寿命和热效率。2.管道系统2.1煤气管道燃料种类：冷发生炉煤气低发热值：1300×4.18KJ/Nm3煤气温度：≤8接口压力：≥4000Pa含杂质量：≤20mg/m3含焦油量：≤10mg/m3单炉煤气管道接点处的最大流量按1600Nm3/h设计。煤气经煤气快切阀、总管电动调整阀、快切阀、手动蝶阀送到煤气烧嘴，经煤气蓄热式烧嘴预热以后，进入炉膛燃烧。煤气管道设置防爆阀板，保证煤气平安运用。2.2空气管道单炉空气管道接点处的最大流量按2400Nm3/h设计。空气从鼓风机供出，经电动调整阀、换向阀、手动蝶阀送到空气蓄热烧嘴，经预热后进入炉膛参与燃烧。2.3压缩空气管道蓄热燃烧系统的换向阀、快切阀接受压缩空气驱动。质量要求：含油量：＜15mg/m3含尘量：＜15mg/m3灰尘直径：＜20露点：5-10接点压力：0.45MPa。平均流量：2m3瞬时流量：5m平安贮存：事故状态下3秒钟内供应约2.02.4排烟系统复原炉烟气经强制排烟系统排出，强制排烟系统包括引风机、排烟管路和烟囱，每两台炉子设置一台空气排烟引风机，一台煤气排烟引风机。经蓄热烧嘴排出的烟气〔温度低于150℃〕，分别通过烧嘴上的管道流至三通换向阀，再经引风机2.5煤气放散系统复原炉在开炉前和停炉后须进展管线吹扫放散，吹扫介质可用氮气。氮气压力：0.4MPa；氮气纯度：99.9％。四．复原炉限制系统方案1.限制系统接受自动化限制系统实现生产，降低工人劳动强度，提高工作效率，提高产品质量，节能降耗。考虑到两个车间单独工作，生产不连续，中间环节状况变更较大，检修时间不固定，为削减相互间的影响，同时降低风险，现将两个车间单独做限制系统，然后再组成局域网，实现数据共享。此种方式既可以降低风险和本钱，给日后的检修供应便利，又到达了中心限制的目的。拟设置中心限制室，限制室内接受人性化办公室布置，厂区限制用电脑全部集中在中心限制室内，组成局域网，实现数据共享。在中心限制室实现限制级网络，可以依据将来须要向上层管理层网络传输数据。〔管理层网络可以通过局域网关实现，利用WINCC的OPC网络形式，通过TPC/IP网络协议传输数据，将限制电脑采集到的数据上传至局域网，形成管理层网络，在管理层网络中的计算机中形成报表，归档。〕监视系统集中放在中限制室内，在限制室内对转窑的火焰状况进展监视，限制高温摄像头的动作，对厂区的其他关键地区进展监视。为使得更加利于视察和形象，在中心限制室内加装大型模拟屏，形象得显示个车间得生产状况。换向系统的动作接受PLC限制。本方案中空气换向，煤气快切，限制点少，故障点少。限制柜接受按钮形式。换向限制系统主要功能有：定时换向：当换向系统处于自动运行状态时，换向阀以必需的时间间隔完成换向动作。定温换向：当排烟温度过高时，系统将强制换向阀换向，直至排烟温度下降到设定的温度范围内。手动换向：当系统处于手动状态时，可对系统中的每个换向阀进展手动换向，便于调试和故障处理。超温报警。动作异样报警：当换向阀阀位异样或长时间动作不到位时，上位机及限制柜上会出现报警，指示灯闪烁并指示故障点所在，蜂鸣器报警，系统做出相应的应急反响或人工干预。2.换向阀换向系统是蓄热式加热炉的关键系统，换向阀是关键核心设备。本方案对蓄热烧嘴接受我公司专利二位三通阀〔图3〕产品。分侧二位三通阀换向方式，是使复原炉的一侧烧嘴用一台二位三通阀对空气〔或煤气〕与烟气进展换向。空气、煤气同侧同时换向燃烧。本设计每台复原炉设两台空气换向阀，两台煤气换向阀。1、气缸2、阀体3、冷空气进口4、阀芯5、烧嘴管道连接口6、排烟出口图3换向阀示意图分侧二位三通阀换向的优点：设备运行牢靠，故障点少；换向阀和管道布置炉两侧对称，保证了加热炉两侧工作状态的平衡，供热量平衡；接受加厚加宽密封圈，换向阀密封性好，设备寿命长；换向周期长120～150秒一次，煤气奢侈少；换向速度快，阀板开、关到位时间＜1秒，大大削减炉内断火时间，削减空气掺入烟气中的数量；换向阀的阀板运用1Cr18Ni9Ti材质，保证换向阀有足够的抗高温性和抗腐蚀性。运用寿命确保150万次以上。阀体设检修盖，拆卸便利、密封圈的更换简洁，一次更换时间小于30分钟。二位三通阀设备质量的保证措施：·换向阀的汽缸、电磁阀、行程开关均选用进口高性能的元器件，接受符合防爆要求的电磁阀，设备运行平稳、牢靠。·换向阀的阀板、阀杆均接受不锈钢材料制作，接受合理焊接工艺，运用工程中，保证换向系统运行平稳，不变形不泄漏。·密封圈接受航空设备专用的耐高温橡胶材料制作，此种材料在350℃·加大密封圈宽度，进一步增加密封性，延长运用寿命。·换向阀的阀板与阀杆的连接接受的是球头连接的自找心构造，阀板与密封圈受力匀整，密封性好、寿命长。·气缸行程大于阀杆行程长度，气缸内有行程余量，保证阀杆受热膨胀不影响密封效果。五．复原炉技术性能表表1：金属镁传统复原炉与蓄热式复原炉数据比照表参数传统复原炉蓄热式复原炉燃耗〔燃料/吨镁〕7.5吨标煤＜8000Nm3发生炉煤气炉膛内温度〔℃〕1180～12701200～1220料镁比6.9＜6.2升温速度〔分钟〕9040周期〔小时〕1110排烟温度〔℃〕900＜150环保〔有害气体排放量〕〔Bm3/h〕2500极少量空气预热温度〔℃〕无1000复原罐寿命〔天〕40＞120罐次检修周期〔年〕0.52表2：蓄热式复原炉技术性能表序号项目单位数值1炉型蓄热式镁复原炉2炉膛温度℃1200～12203燃料种类冷发生炉煤气4燃料低发热值kJ/Nm31300×4.185最大燃料消耗量Nm3/h16006最大空气消耗量Nm3/h24007燃烧方式空、煤气双蓄热燃烧8供热方式端部供热9空、煤气预热温度℃≥100010排烟温度℃＜15011换向方式两位三通换向阀12限制方式PLC13换向阀运用寿命≥5年六．公辅设施条件1.电三相沟通电： 380V±10%，50Hz±1%限制用沟通电： 220V±10%，50Hz±1%全炉装机总容量：20kW〔不含水冷系统和真空系统的用电〕复原炉车间接受两路电源供电。2.燃料燃料类型：冷发生炉煤气。低发热值：1300×4.18kJ/Nm3接