台车式燃气退火炉技术附件

台车式燃气退火炉技术附件
甲方：攀钢集团江油长城特殊钢有限公司
乙方：
12t真空感应炉、自耗炉项目部
2018年2月
目录
附件1 基础技术数据
附件2 设备说明书
附件3 供货和服务范围分割
附件4 卖方工程和文件准备
附件5 买方工程和文件准备
附件6 买卖双方之间的设计联络附件7 备件清单
附件8 检验
附件9 设备安装与调试
附件10性能指标和验收方法
附件11项目进度参考方案
附件12技术服务和培训
附件13方案图
附件1 基础技术数据（单台炉）本次建设炉子数量：2台
附件2 设备说明书
本天然气台车式热处理炉主要由炉体及其炉衬、炉门及其炉衬、台车及其炉衬、密封装置、燃气供给系统、供风系统、天然气及压力自控系统、炉压自控及排烟余热回收系统、温度控制及记录系统、电气控制系统等主要部分组成。

2.1炉体
2.1.1炉体采用Q235钢结构焊接，炉体立柱及横梁由工字钢或槽钢焊接而成，骨架内部铺设钢板（厚度5mm以上），两侧、后端及顶部框架内层焊接钢板，厚度5mm以上。

钢结构材料在焊接前进行除锈处理，涂可焊防锈漆。

钢结构施工完成后喷涂面漆。

2.1.2在炉体、炉顶上需要操作、检修和维护的部位，设有平台和扶梯。

在平台边设置的踢脚板。

检修平台符合安全标准的要求。

2.1.3在侧墙设置有控温热电偶插入孔，并在合理的位置开设工件温度检测孔。

不测量工件温度时检测孔用耐火纤维塞严，在测量工件温度时，将热电偶从孔内引入，与工件需测量温度部位相固定，进行工件温度检测。

2.2炉衬
2.2.1炉衬整体材质是高纯全纤维模块及纤维毯（山东鲁阳或同等品牌），用耐热钢锚固件固定在炉体钢板上，炉顶采用穿透螺钉铆固。

在不同的部位，区别设计。

所使用的纤维及其制品均符合相关国家标准，炉衬砌筑达到相关标准，牢固无缝隙，确保使用期内不会发生炉壁脱落和坍塌情况。

2.2.2侧墙保温层厚度根据温度设计厚度为350mm(其中纤维毯50mm,纤维模块厚度为300mm)。

2.2.3在炉壳钢板上焊接纤维模块不锈钢锚固件，后错缝平铺两层耐火纤维毯作为绝热垫层。

再将纤维模块用锚固件固定。

2.3台车及牵引机构
台车主要由车架、耐火砌体、传动机构等组成。

台车结构的设计充分考虑了台车运行平稳、可靠，操作、维修方便，防止台车变形等问题，具有整体稳定性好、强度大、密闭性好等特点。

车轮采用ZG35#材料。

台车整体钢结构保证有足够的钢度和热强性,台车的驱动考虑到台车的进出位置。

2.3.1台车车架由横梁及纵梁组成的框架结构，由钢板和型钢焊接而成，选用的横梁及纵梁的刚性确保在冲击载荷及长期满负荷重载情况下不变形。

2.3.2台车四周采用耐热铸铁边框，以保证其使用寿命。

在铸铁边框下方设计有密封刀。

2.3.3台车耐火砌体：台车面为高强度高铝砖铺设，使用寿命≥2年，边框砖为异形高强度高铝砖，其下为轻质粘土砖（r=1.0）及轻质保温砖（r=0.8）。

沿台车纵向及横向均留有膨胀膖，以防止面耐火砖外涨。

易碰撞部位和承重部位采用重质高铝耐火砖砌筑(砌筑时泥浆内加入高温粘结剂调和)，增强炉衬结构强度。

2.3.4台车运行采用电动结构，移动速度: 3～12 m/min，通过变频器来调节速度，以减小台车启动和到位的冲击。

2.3.5为防止台车失控撞击炉后墙，在轨道上设置机械限位器。

台车双限位保护机构与炉门互锁，并设有台车运动声光警示讯号，确保安全操作。

2.3.6台车上铺设垫铁，具体规格双方确定，初次垫铁配置由卖方负责。

2.4炉门及升降机构
2.4.1炉门由炉门壳体、炉门砌体、限位装置、升降装置等组成。

2.4.2炉门骨架采用优质钢板和方钢、20#以上的型钢等焊接而成，外涂防火漆，保证炉门的整体刚性和强度，结实耐用，长期正常使用不变形。

2.4.3炉口面板采用耐热铸铁（RQT Si5.5或更优材料）材料，炉门及炉门框所有耐热铸铁应方便维修时更换。

当炉门关闭时，炉门与炉体应确保闭合密封，保证炉气不外溢和炉门不变形。

2.4.4炉门内衬采用山东鲁阳或同等品牌生产高纯全纤维模块。

施工方式采用锚固件固定方式，铺砌平整，能有效地保证炉门频繁启闭纤维的牢固性和密实性。

2.4.5炉门升降系统主要由立柱、升降平台、炉门导向机构、升降机构等组成，炉
门架采用Q235钢结构焊接而成。

2.4.6炉门预留两个加盖观察孔，用于观察炉膛内工作温度。

2.4.7炉门采用电动升降，电动装置安装在靠近炉门立柱的炉顶面上，方便检修和更换。

炉门升降控制器和点火控制器设置在方便操作的位置。

2.4.8炉门升降采用减速器带动，炉门两侧上、下各有一个滑轮，炉门升降时沿着导向装置上升或下降。

设计时留有合适的膨胀间隙，保证炉门、炉门导轨不出现热膨胀卡死现象。

炉门开启时，通过导向槽的斜槽使炉门与炉口边框钢板脱开间隙为50mm，以保证炉门升降过程中与炉口的相关部位不刮不碰，且保证在打开和关闭时平稳运动。

2.4.9台车与炉体间侧隙采用气动或电动柔性密封装置，其机构形式为杠杆气动或电动方式，当台车进炉后,装有耐火纤维的柔性密封块在气动或电动的推动下压紧炉体和台车的耐热铸铁（不锈钢）护板上的密封刀口, 从而封住两护板间的缝隙, 防止炉内热气的外溢。

2.4.10炉门的升降操作，由操作工手动按钮完成开门、关门动作。

炉门上下行程位置，装有双保险限位开关，防止因炉门超行程动作而发生意外。

2.5密封
炉子密封状况直接影响炉内温度的均匀性和燃料消耗。

本炉在炉子的各结合部都应采取相应的密封措施。

2.5.1炉门与炉体、炉门与台车
采用可调纤维裙边结构和轻型防变形钢门框结构，密封是通过自重压紧炉门和炉门四周的软裙边结构实现的。

实践证明采用这种密封结构密封效果良好，且宜于调整、维修。

2.5.2炉体与台车两侧
由于台车与炉体有相对运动，炉体和台车加热后会膨胀，所以在炉体的下部在台车面以下的部位采用纤维模块，此模块根据炉体要求定做，使模块与台车侧面相接触，不留间隙，由于纤维模块柔软性，既与台车侧面紧密接触而起到良好的密封效果，又不干涉台车的运行，同时台车上的边框上带有密封刀，密封刀在炉体下部的纤维模块上压出一个密封槽，起到迷宫密封的作用。

所以密封方式可靠、简单、宜于调整和维修。

2.5.3台车与炉体后墙
台车尾部与炉体后墙的密封采用与侧墙相同的结构。

2.6降温系统
降温系统组成及工作原理
组成
由鼓风系统+温度传感器+温度模块+电动阀+烧嘴+排气管路等组成，实现闭环自动控制，满足工艺降温的要求。

工作原理：
本系统通过智能温控模块控制，实现了全自动冷却控制功能，当工艺进入冷却段后，通过计算机、PLC、鼓风系统、温度传感器、温度模块、电动
阀、排气管路，实现闭环自动控制烧嘴的加热或降温，以保证炉膛温度按降
温曲线运行。

2.7炉前管道系统
炉前管道系统包括炉前天然气管路系统，助燃空气供应系统。

2.7.1天然气管路系统
2.7.1.1天然气进气总管上装有燃气过滤器、燃气稳压器、安全放散阀和紧急切断阀，选型时充分考虑了粉尘杂质和流量等因素。

自动调节阀门可根据燃烧情况自动调节天然气压力和供气量，在调压装置前装有手动闸阀，停炉后将其关闭。

总管上安装有智能一体化涡轮流量计，用于统计天然气耗量，可以显示瞬时和累积流量。

2.7.1.2烧嘴采用广州施能或同等品牌，点火器、烧嘴控制器、执行器、电磁阀、比例阀等采用德国霍科德或同等品牌。

2.7.1.3炉前天然气管路上装有自动测压装置，数字显示天然气压力。

当天然气欠压、风机故障、突然停电、烧嘴熄火时紧急切断阀能立即切断天然气供应并报警，确保安全生产。

2.7.1.4天然气管路设超压放散阀。

2.7.2助燃空气供应系统
2.7.2.1配置高压离心风机为本炉供风，风机由变频器控制，可根据燃烧情况自动调节供风压力，从而自动调节空气系统压力和供风量，控制合理的燃烧比。

2.7.2.2有空气压力自动检测、显示，欠压报警功能。

2.7.2.3空气分配管末端安装防爆片，并安装有钢丝网防护罩。

2.7.2.4风机底座安装减震器，风机进风口安装消声器，风机进、出口装有橡胶软
接头，能降低噪音污染及保护电动阀等。

鼓风机设隔音室，确保车间噪音符合《工业企业噪声卫生标准》的要求。

2.7.2.5热风管路采取有效的保温隔热措施，外表面用铝箔包扎，有关标准按GB4272-2008《设备及管道保温技术通则》执行。

2.7.3各管路仪表控制系统
2.7.
3.1炉压、天然气压力和风压通过采用智能控制仪表和相应的执行机构构成单独的闭环回路来控制。

2.7.
3.2控制室仪表柜和控制屏上设有炉压控制和显示系统、风压控制和显示系统、天然气压力控制和显示系统，可分别设定炉压、天然气压力和风压控制值。

在控制室控制柜上设有各系统压力异常的声、光报警系统，安全连锁系统。

2.8燃烧系统
本炉高速烧嘴采用脉冲控制，烧嘴均匀交错布置在炉子两侧下部。

燃烧系统为可控调温系统，由高速烧嘴、烧嘴控制器、天然气和空气自动调节阀、点火器和火焰监测器组成。

2.8.1该烧嘴由烧嘴壳体及安装法兰，烧嘴芯，及碳化硅管等部分组成。

烧嘴芯中的烧嘴头依据喷射原理将空气与天然气充分混合，燃气在碳化硅管中完成混合燃烧。

2.8.2该烧嘴具备电极直接点火、火焰监控、连续调节式脉冲加热等功能，调节比为1：10。

2.8.3当烧嘴采用脉冲燃烧方式时，在大火状况，燃烧后产生的高速度的热气流强化了炉内气体的循环和对流传热，提高了炉温的均匀性和传热效率，因而提高了加热质量，缩短了加热时间。

在小火状况时，因具有很好的小火稳焰性能可有效地防止炉内温度失控导致超温，提高了保温性能。

2.8.4烧嘴须燃烧充分，污染物排放水平极低。

2.8.5本系统采用专用烧嘴控制器，具有点火、熄火报警及再点火等全过程的自动控制等功能。

同时控制器具有手动/本机自动/系统自动不间断切换功能。

在“系统自动”方式时，控制器能接受外部命令自动对烧嘴实现点火启动，控制器可以与PLC或智能温控仪表联接，形成闭环控制，实现高精度自动控制温度。

在“本机自动”方式时，控制器按设定程序对烧嘴进控制。

在手动操作时，可在现场进行手动调节。

2.8.6燃烧系统具有可靠的安全保护装置，具有点火前自动吹扫、自动点火程控、熄
火自动监测保护及报警等多项安全保护措施。

2.9排烟、余热回收系统及炉压控制
2.9.1排烟系统
本炉排烟方式为炉后墙排烟。

1个排烟口布置在炉子后墙，烟气通过烟道内的空气预热器，再经过自动调节的烟道阀门，最后进入烟囱。

烟囱高于周围建筑物2～4m。

排风烟道根据设备定置区域布置，烟道沿厂房立柱间空隙穿出屋面外排废气。

为提高钢质烟囱的寿命和降低环境温度，内壁做防锈防腐处理，外表包有保温层。

烟囱顶部设有防雨帽和避雷装置。

2.9.2余热回收系统
烟道内设有空气预热器，当炉温大于800℃以上时，预热空气温度大于350℃，且能对换热器后烟气进行自动掺冷风，保证烟道及烟管的寿命。

在热风管道上装有膨胀节，以便钢管热胀冷缩，热空气管道上设有温度测量热电偶，数字显示预热空气温度。

热风管外敷设隔热层，以防烫伤。

2.9.3炉压控制系统
炉压控制系统由炉内取压装置、压力变送器、自动控制仪表和自控高温烟阀组成。

炉压可随着供热量的变化，自动控制和调节，并始终处在最佳状态，既充分利用了炉内热气流又保证了炉外冷空气不会大量吸入，炉子正常工作时，炉膛压力（台车面处）能有效控制在±10Pa。

从而达到工作面处于微正压状态。

控制阀门系统具有电气和机械限位功能。

高温烟阀设有自动和手动两种方式，当出现断电时，可采用手动方式将烟阀关闭。

2.10控制系统方案
炉内的温度控制系统采用西门子S7系列PLC与智能控制仪表组成的集散控制系统。

控制仪表包括智能温度控制仪、监视控制及记录仪表；工控机采用高性能可靠的工控机，工控机与PLC之间采用串口通讯方式通信；用户可以通过工控机对设备操作，智能控制仪表执行具体的测量和调节。

传动控制系统中的位置、压紧、炉门的开合、密封、联锁及机械、电气、仪表安全报警的信号采集由西门子PLC通过现场总线实现数据采集和实时控制。

并且有完善可靠的手动操作对炉温进行调节。

热处理炉的控制系统以S7系列 PLC为核心，配置一套S7系列 PLC及过程控制柜，过程控制柜放在主操作控制室，燃烧系统控制、助燃风机控制、压力系统控制、联锁控
制以及故障检测系统都由它配合智能温控仪完成。

上位机采用台湾研华或同等品牌工控机，并具有网络功能：CPU为市场主流产品，内存4G以上，硬盘500G以上，19”液晶显示器，配置UPS不间断电源（续航30分钟以上）、交流参数稳压器和A4激光打印机各一台。

智能控温仪能与工控机通讯。

2.11自动控制系统组成
本炉的自动控制系统由温度控制及记录系统、压力自控系统、燃烧控制系统、炉门台车传动系统及故障检测报警系统等五个部分组成。

整个系统共同完成装炉、出炉、加热等生产工序，以及实施设定和采集工艺、运行参数、数据等功能。

本系统同时具备PLC—仪表两级控制和仪表独立控制两种控制方式。

PLC还可以自动点火和配合仪表自动控制烧嘴的输出能力，提高控温精度。

炉区自动化控制系统、燃烧控制系统、电气自动化控制系统由1套西门子S7系列 PLC组成。

主要完成通讯、数据的采集、重要的逻辑控制等，例如：切断、吹扫、点火正常/故障等。

在炉前操作控制炉门的升降、台车的进出，并能实现电气联锁。

在控制室内能手动启、停鼓风机，鼓风机启动联锁烧嘴控制器的电源。

该系统采用立式柜操作台，工控机镶嵌在操作台的立面上，配电柜亦采用立式柜。

该系统具有设置、修改、存储、下载参数和工艺曲线功能（数据能保存三年以上），并能显示、记录、打印实时工艺曲线、历史工艺曲线和生产报表。

具有天然气流量显示，炉膛压力显示等功能。

计算机显示界面显示系统全貌、工况、报警界面、PLC状态界面等，所有界面中文显示。

2.12温度控制系统
炉温控制系统采用集散式控制系统，为了保证炉内温度均匀性，采用“一控二”控制方式，每2个烧嘴作为一个独立的温区进行控制，每区1只控温热电偶，自动控制炉内各区的温度，并保持全炉膛内温度均匀一致。

控温热电偶与智能温控仪，烧嘴控制器形成控制闭环，自动控制炉内各区的温度。

智能温控仪可分别设定每段的升（降）温速度，保温温度和保温时间，能满足设置复杂工艺曲线的需要。

温控仪可实时显示理论值和实测值，具有自调谐、自整定、自适应功能。

温控仪可与PLC通讯组成集散式温度控制系统，具备“本机自动”、手动二级控制方式。

此外，该系统设有排烟降温系统：当需要降温冷却时，可按生产工艺要求按照20~80℃/h的平均速度（可控）进行降温。

2.13温度记录系统
记录仪与热电偶采用软补偿线连接，记录仪所记录数据打印到记录纸上时有温度、时间坐标。

记录纸可归档保存。

热电偶采用K分度热电偶（双芯电偶，一路接控制，一路接记录仪），热电偶的安装位置应既能正确的反映炉内被加热工件的温度，又不易被损坏。

热电偶引线应和动力线分开穿管。

补偿导线采用的是与热电偶对应分度号的补偿导线。

2.14压力控制系统
要保证燃烧装置的稳态燃烧，提高和保证炉温的均匀性，必须有稳定的供风及燃气系统，为此采用了压力控制系统。

压力控制系统包括天然气压力控制系统，炉膛压力控制系统，燃烧空气压力控制系统。

2.14.1天然气压力测量、调节系统
2.14.1.1采用燃气减压阀对炉前天然气总管上的燃气压力进行稳压，减压阀前、后的压力现场用压力表显示，监测天然气压力是否正常，保证烧嘴正常燃烧，天然气压力由机械式自力式调节阀控制。

2.14.1.2快速切断用于在接点天然气压力过低或风机故障的情况下，迅速切断天然气，确保系统安全生产。

并在天然气总管上设压力检测点一点，通过差压变送器将压力值传回压力数显仪，压力异常时报警。

2.14.2炉膛压力测量、调节系统
2.14.2.1炉膛压力采用自动调节方式，用压力变送器进行检测，用智能数字调节器与电动单元组合仪表组成闭环的自动调节系统，控制烟道阀门的开度，以实现炉底面零压或微正压。

2.14.2.2电动执行机构确保工作过程的稳定性和可靠性。

此外，烟道采用碟阀，运动灵活、工作可靠、开和关的位置标志明显。

2.14.3燃烧空气压力、控制系统
2.14.
3.1为保证调节系统正常工作，风机的选择保证足够的全压。

2.14.
3.2助燃空气压力控制由压力变送器、压力调节器和变频器组成，构成双闭环随动调节系统，自动调节助燃空气的压力和流量，其调节性能好，可靠性高。

使风压稳定在4Kpa左右，保证烧嘴的最佳燃烧，同时根据供烧嘴输出的个数作为前馈阶段式控制。

测定信号经压力数显仪进行监控和记录报警，风压设定值可在数显仪修改、设定。

风压正常工作范围为：3Kpa-5Kpa。

2.14.
3.3此外，还设有压缩空气压力显示，报警系统，天然气欠压和风机故障、压缩空气欠压时紧急切断气源并报警系统。

2.15燃烧控制系统
燃烧控制有“系统自动”“本机自动”和“手控”三级控制方式，在“系统自动”状态下，智能温度控制仪与烧嘴控制器及PLC系统构成闭环自控系统，可达到较高的准确度。

烧嘴的开关、大小火调节由PLC系统和现场智能仪表控制。

一旦系统出现故障时，切入“本机自动”状态下，由智能温度控制仪实现自控，并能按设定的程序对烧嘴实现大小火自动交替。

在PLC出现故障时，具有手动应急控制，“手动控温”手动调节温度调节器输出模拟量信号，控制每区的热风电动蝶阀（电动执行器为开关信号控制），每区烧嘴的大/小火状态随加热区温度变化；温控器具备PID调节功能，并可以存储热工曲线。

烧嘴控制箱以烧嘴控制器为核心，能自动完成高压放电、天然气阀打开、火焰检测等点火过程，并具有自动火焰监控和断电关阀保护功能，一旦烧嘴熄火或燃烧不好，控制系统会立即切断天然气阀并报警。

同时，所有阀门采用电控式，一旦停电就自动切断阀门，防止产生安全事故。

另外，烧嘴熄灭一次后，必须在复位确认后才能再次点火，防止产生安全事故。

2.16故障检测报警系统
本炉设有完备的故障检测、报警、诊断和安全保护功能，实时检测诊断炉温、炉压、风压、热风温度、烟气温度，具有超温（炉温、热风、烟温）、空压、风压等压力超限声光报警功能和燃气紧急切断安全保护功能；燃烧器熄火报警等功能。

当出现以上任何情况时都立即发出声、光报警信号并提示故障位置。

2.16.1温度检测
2.16.2压力检测
2.16.3其他检测
2.16.4事故报警
在各种能源介质正常、设备状况正常的生产情况下，系统处于稳定的自动化工作状态。

当出现局部的不正常，但是又不影响生产的情况下，系统发出报警。

用于引起操作人员注意。

提醒操作人员去改变炉子的工作状态，使之工作进入正常状态。

事故报警项目
当发生上述报警时，蜂鸣器发出声音。

2.16.5炉子急停
当炉子整体设备发生以下任何一种情况时，本自动化控制系统将自动地执行快速停炉动作。

操作员也可以通过操作台上紧急停炉按钮，停止炉子的生产。

◆急停按钮被按下
◆不可及时恢复的致命故障
◆或者工作介质不能满足生产要求以至可能造成重大设备及人身事故
◆生产调度要求尽快停止炉子的工作
在以下事故状态下自动停炉或紧急手动停炉：
2.17电气控制系统
电气控制完成助燃风机、炉门台车传动控制、燃烧系统配电、仪电系统配电等部分的控制均在控制柜内完成。

电气控制系统含炉区范围内的电气控制和低压配电。

炉区全部采用低压（380V/220VAC）供电。

设备电器柜正面印有“有电危险”标识，柜内有照明、有检修电源插座（带漏电保护器）。

在需要屏敝的场合，并配置屏蔽线缆。

炉体周围采用耐高温（160℃～200℃）线缆。

所有线缆的绝缘强度符合国家标准要求。

2.17.1控制范围
2.17.1.1台车驱动控制：台车为自行走方式。

台车前进、后退、前到位、后到位报警并指示，台车上装有声光警报装置以提示人员避让。

2.17.1.2炉门升降控制：采用点动控制，设炉门限位开关，上升、下降、上到位、
下到位报警并指示，炉门设有在开启过程中灯光和声响警示装置。

2.17.1.3台车、炉门、密封设备相互连锁；
进料：进台车－降炉门－密封
出料：升炉门－开密封－出台车
2.17.1.4吹扫程序
开风机后自动进入吹扫程序，此时控制系统不允许点火，吹扫完成后，具备点火条件，可以实施点火，并进入温控。

2.17.2电控系统包括动力控制系统、电线电缆、现场电气安装等部分。

该炉电控系统采用PLC控制。

2.17.3该系统具有严格的逻辑判断能力，炉门和密封操作系统，炉门的升降、台车的进出、密封的开闭等各动作之间相互连锁，保证每一步操作不会引起系统故障或设备损坏。

2.17.4在炉旁设有运行按钮箱，以便操作人员现场操作控制炉门的升降和台车的进出,并能实现电气连锁，手动优先。

2.17.5在控制室内能手动启、停风机，风机启动连锁燃烧器控制的电源，开风机后自动进入吹扫程序，此时控制系统不允许点火，吹扫完成后，具备点火条件，可以实施点火，并进入温控。

鼓风机采用变频器软启动，根据烧嘴的工作状态，控制鼓风机电机转速的自动调整，达到节能目的。

2.17.6限位开关均采用进口元器件，并设有双保险，所有电机具有热保护，热电偶补偿导线和通讯线采用屏蔽线，以确保测量可靠。

2.17.7强电、弱电线路分开敷设。

电缆沟内敷设线路也有线槽盒，所有的布线美观、安全、合理和便于维修。

2.17.8热工设备有额外的照明设施，照明开关就地设置。

2.17.9控制柜
柜体采用数控加工，带玻璃门，具有防腐、防尘、隔热的功能。

前后均可开门，便于维修。

每个电控柜设有1个散热风扇，柜内温度小于45℃，延长元器件的使用寿命。

电控柜的空间大，便于维修。

电控柜内部配备自动照明装置和电源插座。

在各电气控制柜上均设置紧急停止开关，以方便在突发事件时能及时关断所有电源。

控制柜外部喷涂防锈底漆。