直径10.5m井式退火炉技术方案

φ10500×3500mm数字温控井式退火炉

技

术

方

案

一、设备简述

1、设备名称：φ10500×3500mm数字温控井式退火炉

2、设备用途：本型炉系周期作业式电阻炉，主要用于风力发电机定转子支架及相关机加工件（焊接结构件）的焊后根据该结构件的热处理工艺对产品消应退火处理用。

二、主要技术参数

三、井式炉计算书

3.1炉子功率、分区及升温时间计算

已知装炉最大重量W=50*1000=50000kg

垫铁重量W1=10%W=5000kg（按装炉量的10%计算）

井式电阻炉综合热效率η=80%

炉子最大升温速度A=100℃/h

钢的比热容C=0.46KJ/℃/kg

最高工作温度T=900℃

井式炉空炉功率损耗18%

1KW.h=3600KJ

炉子需求功率P1=(W+W1)*A*C/3600*η=878KW

炉子实际设计功率P=1400kw（≤1400kw智能可调）

实际升温速度A1=(1-0.18)P*A/P1=140℃/h

大于招标文件100℃/h的最大升温速度要求

因此，根据炉子结构、尺寸、功率布置、装载量、升温速度等一系列参数综合，炉子确定设计功率1400kw，分10个温区。

3.2热风循环风量计算

已知炉膛尺寸φ10.5*3.5m

炉子有效容积S=10.5/2*10.5/2*3.14*3.5=303m³

炉子热风循环次数t=0.2-0.3次/S，查询工业炉设计手册（炉温均匀性±10℃，循环次数不小于0.2次/s）

最大风量需求：Q=0.2*3600*303=218160m³/h

设计风机数量10台，冷却方式风冷，风叶结构焊接轴流风叶，转速1460r/min，风叶直径700mm，最大风量21000-24500m³/h。

10台风机合计风量210000-245000m³/h＞最大风量需求218160m³/h

设计合理。

3.3降温冷却计算

最大降温速度按100℃/h设计（招标文件未明确要求）

降温排烟温度按300℃设计

已知空气比热容1kj/℃/kg

空气密度1.3kg/m³

钢的比热容C=0.46KJ/℃/kg

最大装炉量55000kg（含垫铁）

根据热平衡计算

工件降温热量Q1=100*0.46*55000/0.8=3162500kj/h

降温风机风量W1=3162500/1*1.3*300=8108m³/h

取1.3倍的工作系数

实际风量W=8108*1.3=10540m³/h

查询风机手册选用4-72型高温离心风机，型号7.1A，功率11kw，风量12676-20513m³/h。

四、设备结构简介

本井式退火炉主要由炉壳、炉衬、炉盖、加热元件、热风搅拌装置、炉底板、冷却降温装置及智能电气控制系统组成；

4.1、炉壳：

4.1.1、本井式退火炉体为圆形结构。RJ3-1400-9井式退火炉采用分体化设计，将炉体均等分生产，每片两边采用高强度螺栓固定，并标注编号便于现场安装及拆除工作，此种方法是我们大型设备成熟制作工艺。根据技术质量要求炉体采用钢结构，由型钢和优质钢板焊接而成的钢结构框架，作为整体炉体的支承结构。炉壳框架分炉底钢结构、炉体四周侧墙钢结构组成。

4.1.2、为保证炉子整体的保温性能，防止热量的散失，在炉盖与炉体之间设置采用柔性密封装置。为保证炉子使用的安全性，在炉壳的侧面安装有保护接线棒及热电偶的金属保护罩。

4.1.3、炉壳焊接检验后，再进行防锈处理，先除氧化皮，再刷二次红丹底漆，然后进炉筑炉、安装完成后再制作二次面漆（根据客户要求颜色喷涂）。4.2、炉衬：

4.2.1、为了保证炉衬既有良好的保温性能达到节能并降低成本又能有一定的结构强度满足使用条件，炉衬采用全纤维高效节能炉衬，炉衬总厚度300mm。

采用复合式全纤维结构，山东鲁阳高纯耐火纤维棉块+纤维毯棉。保温层为300mm。通过平铺与叠铺的方法制成300mm×300mm×250mm厚的模块，内铺设三层20mm厚纤维毯棉。然后用标准锚固件收紧固定在钢骨架上。纤维层叠模块具有优良的弹性，由于纤维折叠模块处于预压缩40%状态，安装时拆掉预压固定木板其膨胀可使块与块之间的间隙紧密贴合和补偿纤维收缩，提高纤维炉衬的绝热气密性能。贴靠钢板处层铺错缝粘结有利于炉墙密封；交错的内层叠铺便于上下、左右方向的压紧，增大纤维受力强度；结合处以迷宫式结构有利于密封，由于纤维模块相互挤压形成整体，可以整体浮动吸收热应力引起的变形。

穿杆固定法施工规范，炉墙板热短路少，且穿杆埋藏于纤维层中，不外露，整体性好。这种方法施工的炉衬牢固可靠，外表平整美观，使用寿命长。

折叠块的排与排之间铺有与折叠块相同材质的补偿纤维层，解决折叠块之间的膨胀和收缩，避免内衬出现局部间隙，影响隔热效果。

采用陶瓷耐火纤维重量轻（约为耐火砖的1/10），可减少承载型钢的截面尺寸，使整体钢结构轻盈。另外，纤维的导热系数极低，热惰性小，耐热温度高，隔热性好，可降低炉衬的热量吸收和散失，减少炉体热变形。是目前较为理想的炉衬材料。

陶瓷纤维毯棉主要技术性能指标：

陶瓷纤维折叠模块主要技术性能指标：

纤维导热率下的热流计算：

4.2.2、炉底部分：炉底采用耐火砖砌筑，在炉子底部找平后铺设一层10mm 厚的硅酸钙板做隔热；然后砌两层轻质隔热砖，缝隙处填充耐火熟料；上部加耐火泥浆铺设重质粘土砖。

为保证炉温均匀性在炉子底部布置加热元件，炉底耐火砖砌筑成条槽结构，里面放置加热元件，再在加热元件上方铺有材质为1Cr18Ni9Ti不锈钢板，防止