燃熱發(fā)生爐煤氣80th推鋼加熱爐技術(shù)方案

1、燃熱發(fā)生爐煤氣80t/h推鋼加熱爐技 術(shù) 方 案 與 工 程 量2011.05華南工業(yè)爐企業(yè)宗旨：傾力打造最節(jié)能的工業(yè)爐造最環(huán)保的酸洗生產(chǎn)線以精心的設(shè)計、合理的成本、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕?、完善的服?wù)建設(shè)用戶最放心的工程是我們永恒的追求。1. 前言華南工業(yè)爐公司始建于二十世紀(jì)八十年代初期，是集工業(yè)爐窯與爐用機械設(shè)計、安裝、制造于一體的專業(yè)化公司。下屬市南海區(qū)豫窯工業(yè)爐廠、市華凱機械制造，與耐火材料分廠?，F(xiàn)有高、中級技術(shù)人員20余名，專業(yè)涉與工業(yè)爐、連續(xù)酸洗生產(chǎn)線、非標(biāo)設(shè)備以與自動控制等與工業(yè)爐有關(guān)的多個領(lǐng)域。為保持技術(shù)上的先進性，我們還長期與國高等院校通力合作共同進行新產(chǎn)品的研制與開發(fā)，將最新的科研成果迅

2、速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。目前，我公司擁有各類技術(shù)工人100名，并擁有8個專業(yè)安裝隊伍，具有工業(yè)爐成套設(shè)備的制造、安裝能力。由于堅持走設(shè)計、制造、安裝一體化的工程總承包之路，我們近幾年設(shè)計、施工的所有工業(yè)爐設(shè)備都順利通過驗收并交付用戶使用。其中一大批項目以卓越的品質(zhì)，穩(wěn)定的性能受到用戶的廣泛贊譽，均被評為當(dāng)?shù)氐臉影骞こ??！百|(zhì)量第一、用戶至上”是我公司的質(zhì)量方針，也是我們賴以生存與發(fā)展的基石。無論項目大小、難易程度如何，我們都設(shè)身處地地為用戶著想。用戶的需要就是我們奮斗的目標(biāo)。工業(yè)爐屬于熱加工設(shè)備，爐子性能的好壞、穩(wěn)定性如何直接影響著工廠的產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量。因此，在設(shè)計、制造、安裝調(diào)試的整個過程中，我們不敢

3、有絲毫懈怠。用我們百分之百的努力換取設(shè)備安全、高效的運行是我們長期的工作方針。近年來，通過大量的工程實踐與科學(xué)研究，并不斷吸收、借鑒國外同行業(yè)的先進經(jīng)驗技術(shù)，華南工業(yè)爐研制開發(fā)的各類工業(yè)爐窯均具有明顯的先進性與創(chuàng)新性，在國同行業(yè)中一直處于先進地位。我們的技術(shù)特點主要包括以下幾個方面：(1) 根據(jù)用戶要求優(yōu)化爐型結(jié)構(gòu)： 根據(jù)用戶要求，在進行多方案比較的前提下，采用最合理的爐型結(jié)構(gòu)與燃燒組織方案，并充分考慮爐子的性價比。(2) 合理采用各類溫控技術(shù)：在生產(chǎn)過程中采用自動化燃燒技術(shù)，根據(jù)不同的爐溫制度與燃料方式采用相應(yīng)的控制方式,保證了爐溫的準(zhǔn)確性與操作的靈活性；(3) 爐體保溫：根據(jù)不同的爐型與爐

4、溫制度，采用復(fù)合保溫措施，加強爐體保溫，爐子表面溫升達到國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3486-93；(4) 余熱利用： 采用多種余熱回收技術(shù)，充分利用煙氣余熱，高效節(jié)能。鋼坯加熱是整個軋鋼工序的龍頭和重要環(huán)節(jié)，其加熱質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量，起著非常重要的制約作用。而加熱工序又是整個流程的能耗和材耗重點，軋鋼加熱爐的能耗指標(biāo)和氧化燒損指標(biāo)直接關(guān)系到鋼材產(chǎn)品的成本，從而影響到鋼材產(chǎn)品在市場上的競爭力。因此，設(shè)計、建造一座既符合國家標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能降耗，又滿足產(chǎn)量、質(zhì)量要求的現(xiàn)代化加熱爐是非常緊迫的、也是非常重要的。為滿足坯料的加熱質(zhì)量和產(chǎn)量，適應(yīng)軋線的裝備水平，并結(jié)合用戶的要求,本方案在充分研究了業(yè)主技術(shù)要求的前

5、提下進行了多方案比較，在綜合考慮了技術(shù)先進性與可靠性的基礎(chǔ)上，最終方案確定為：熱發(fā)生爐煤氣、換熱器預(yù)熱空氣、端進、側(cè)出燒嘴式加熱爐。爐 型：端進側(cè)出推鋼式軋鋼加熱爐；燃 料：熱發(fā)生爐煤氣；供熱方式：爐子兩側(cè)交叉專用燒嘴供熱上述方案是目前成熟的技術(shù)，以穩(wěn)定、實用為基本設(shè)計原則，使用穩(wěn)定，維修量小，簡單、經(jīng)濟、可靠。2通用技術(shù)原則與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2.1 工業(yè)爐設(shè)計技術(shù)原則(1) 工業(yè)爐以節(jié)能為中心進行設(shè)計，綜合考慮工藝、結(jié)構(gòu)、設(shè)備和余熱回收設(shè)施，提高爐子熱效率，達到低耗、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和長壽，改善爐子的操作環(huán)境與環(huán)保條件；(2) 充分利用一次能源，最大限度地提高空氣預(yù)熱溫度，回收余熱。能耗指標(biāo)應(yīng)達到國先進水

6、平。(3) 設(shè)計中采取的主要節(jié)能措施是：采用合理的爐型與熱工制度；改善爐料的傳熱效果；減少排煙帶走的熱量；提高爐子的嚴(yán)密性，嚴(yán)格控制爐體上的開孔，減少爐門數(shù)量；加強爐體和熱管道的絕熱。(4) 環(huán)保與安全采用低噪音風(fēng)機、燃燒器，噪音超過標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)采取有效的消聲措施；低壓煤氣和助燃空氣管道上應(yīng)留有防爆孔；爐用設(shè)備的運轉(zhuǎn)部分、平臺、梯子均設(shè)置防護措施。(5) 工業(yè)爐各部分的砌體，必須采取有效的絕熱措施，按照不同接觸面溫度，使用不同材料的復(fù)合砌體，絕熱后的爐體外表溫度（以環(huán)境溫度20為基礎(chǔ)）應(yīng)符合GB/T3486-93；(6) 根據(jù)燃料種類、爐子形式、加熱工藝和熱負(fù)荷的要求，合理選擇燃燒設(shè)備的型式和規(guī)格

7、，使其經(jīng)常處于最佳狀態(tài)的圍運行，并力求提高燃燒效率；2.2 工業(yè)爐管道設(shè)計技術(shù)原則(1) 管路系統(tǒng)力求簡單,線路短和流動阻力小，并保證不防礙交通、吊車運輸物料和爐子操作等；(2) 管道系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)滿足分段控制和操作的要求，并要符合安裝熱工測量與控制裝置的要求；(2) 煤氣、空氣管道一般都架空敷設(shè)，管道底面距車間地坪不應(yīng)小于2.5米，煤氣管道需要布置在地下時，應(yīng)敷設(shè)在地溝，并保證通風(fēng)良好和檢修方便；(5) 爐前煤氣管道一般不考慮排水坡度，但應(yīng)在水平管段末端和容易積水的部位設(shè)排水管或水封；(6) 為保證管道系統(tǒng)的嚴(yán)密性，除管道和附件的連接采用法蘭外,其它部位應(yīng)盡量采用焊接；(7) 爐前煤氣管道應(yīng)設(shè)有

8、下列裝置:爐前煤氣總管道上應(yīng)設(shè)有可靠的水封切斷裝置，以便停爐或檢修時切斷煤氣。煤氣總管末端設(shè)置防爆裝置。 (8) 為避免管道積水流入燒嘴，煤氣支管從總管的側(cè)面或上面引出；(9) 確定管徑選用的流速如下:冷煤氣、冷空氣管道：812 m/sec；熱煤氣、熱空氣管道：36 m/sec；冷卻水管道：1 m/sec。2.3 工業(yè)爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)原則工業(yè)爐鋼結(jié)構(gòu)計算中拱頂推力應(yīng)乘以下列溫度系數(shù)：爐 溫90010001300溫度系數(shù)2.02.53吊掛爐頂爐子鋼結(jié)構(gòu)計算可適當(dāng)考慮砌體膨脹產(chǎn)生的溫度應(yīng)力的影響。吊掛爐頂梁和爐底應(yīng)進行強度和剛度的設(shè)計計算，要求撓度不大于1/500。2.4 工業(yè)爐砌筑技術(shù)原則工業(yè)爐

9、砌筑必須按設(shè)計施工，砌筑材料應(yīng)按設(shè)計要求采用，并應(yīng)符合現(xiàn)行材料規(guī)定。砌筑的安全技術(shù)、勞動保護必須符合有關(guān)規(guī)定。砌筑耐火制品用泥漿的耐火度和化學(xué)成分應(yīng)同所用耐火制品的耐火度和化學(xué)成分相適應(yīng)，泥漿的種類、牌號與其性能指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)爐子溫度和操作條件由設(shè)計選定。耐火砌體、整體澆注或搗制的耐火襯膨脹縫的位置、構(gòu)造、數(shù)值與分布位置均由設(shè)計決定。2.5 本工程采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)YB905198 鋼鐵企業(yè)設(shè)計節(jié)能技術(shù)規(guī)GB1234890 噪音抑制標(biāo)準(zhǔn)GB907888 工業(yè)爐窯煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)GBJ21187 工業(yè)爐砌筑工程施工與驗收規(guī)TJ23175 機械設(shè)備安裝工程施工與驗收規(guī)GBJ7885 煙囪工程施工與驗收規(guī)GB

10、J23582 工業(yè)管道工程施工與驗收規(guī)GB5020595 鋼結(jié)構(gòu)工程施工與驗收規(guī)3加熱爐總體設(shè)計方案3.1 工藝技術(shù)參數(shù)3.1.1 爐子用途普碳鋼、低合金鋼軋前加熱。3.1.2 爐子形式端進側(cè)出。3.1.3 生產(chǎn)能力80噸/小時（冷坯）；50萬噸/年。3.1.4 鋼坯規(guī)格15026000mm。3.1.5 出鋼溫度1100-1200。3.1.6 燃 料熱臟發(fā)生爐煤氣，Qd=12504.18=5225kJ/Nm3。原煤：弱粘結(jié)塊狀煙煤，粒度1325mm，2550mm，原煤的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合常壓固定床煤氣發(fā)生爐用煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB9143-88。3.1.7 冷卻方式汽化冷卻。3.1.8 爐子表面溫升(1)

11、 側(cè)爐墻表面溫升90；(2) 爐頂表面溫升115。3.2 設(shè)計原則與技術(shù)特點3.2.1本技術(shù)方案遵循的設(shè)計原則是：“實用、經(jīng)濟、可靠” 充分考慮業(yè)主對該項目的要求 采用國家規(guī)定的公制計量單位 設(shè)計、管理質(zhì)量保證體系采用IS09001標(biāo)準(zhǔn) 各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)均符合國家頒發(fā)的有關(guān)的環(huán)保、安全、消防、衛(wèi)生的要求。技術(shù)特點：采用空氣預(yù)熱器把助燃空氣預(yù)熱至400C左右。采用熱滑道和均熱床綜合技術(shù)，有效地減少鋼坯的水管黑印。采用優(yōu)化設(shè)計的整體澆注的復(fù)合層爐子砌體。加強爐子砌體的絕熱，減少散熱損失，提高爐子壽命。 全爐底水管（縱、橫、立爐底水管）全部采用低汽包自然循環(huán)汽化冷卻系統(tǒng)。立管采用“T ”字形水管。3

12、.2.2 采用兩側(cè)交叉燃燒技術(shù)根據(jù)坯料確定的爐子寬度為6500mm，該寬度使用專用的側(cè)燃熱煤氣專用燒嘴非常理想，爐溫度非常均勻，燒嘴在爐子兩側(cè)上、下交錯布置，爐子端頭設(shè)置反向均溫?zé)臁?.2.3 供熱方式和熱負(fù)荷配備加熱爐分為預(yù)熱段、加熱段、均熱段三段。采用一臺助燃風(fēng)機，靈活控制爐子各段爐溫、爐壓以與爐子各段熱負(fù)荷。熱負(fù)荷按滿足加熱爐80t/h產(chǎn)量配備，熱臟煤氣消耗量為19200NM3/h，配備量為23000 NM3/h。熱負(fù)荷分配比例為：均熱段：40%，加熱段：60%，上部供熱比例為42%，下部供熱比例為58%，全爐共設(shè)32個燒嘴，其中加熱段19個，均熱段13個。3.2.4 加熱爐砌體加熱爐

13、爐墻、爐頂采用整體澆注的復(fù)合砌體結(jié)構(gòu)。爐底采用復(fù)合砌筑結(jié)構(gòu)。 爐頂材料組成：爐頂用高鋁質(zhì)錨固磚 Lz-55超低水泥澆注料230mm高純纖維50mm硅酸鋁纖維毯 60mm總厚度 340mm 爐墻材料組成： 爐墻用高鋁質(zhì)錨固磚 Lz-55超低水泥澆注料 280mm輕質(zhì)耐火磚116mm硅酸鋁纖維毯100mm爐皮鋼板5mm總厚度501mm 爐底材料組成：高鋁磚（立砌）Lz-55 116mm耐火粘土磚 N-3a204mm輕質(zhì)耐火磚136mm紅磚 300mm總厚度 756mm 爐底水管：水管自流澆注料 厚度：70mm 均熱床與出鋼槽縱水管滑道采用國非常成熟的消除爐底水管黑印的熱滑道結(jié)構(gòu)，熱滑道材質(zhì)為ZGC

14、r25Ni20Si2+1Cr18Ni9Ti。均熱段滑軌磚采用鉻剛玉磚，厚度為230mm。3.2.5 汽化冷卻系統(tǒng)加熱爐的縱、橫立爐底管采用汽化冷卻，自然循環(huán)系統(tǒng)。汽化冷卻的設(shè)計遵守“蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程”與其實施細(xì)則。汽化冷卻的鍋筒進水使用當(dāng)?shù)氐淖詠硭?jīng)軟化處理后的軟水，水質(zhì)按低壓容器水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。鍋筒間為鋼平臺，四周設(shè)金屬欄桿，鍋筒給水和蒸汽壓力均采用自動控制。汽化冷卻裝置產(chǎn)汽約為24t/h(根據(jù)爐筋管的破損情況將會有所變化)。鍋筒、水箱、管道均需保溫，保溫層采用巖棉絕熱材料，厚度為100mm，外部以玻璃絲布包扎。汽化冷卻水泵供電為交流三相四線380V，二臺水泵一用一備?？紤]到加熱爐與煤氣發(fā)

15、生爐使用周期的變化，本方案特地為煤氣發(fā)生爐另配備一臺小型水泵供煤氣發(fā)生爐專用。加熱爐采用4根133x20的縱水管，材質(zhì)為厚壁無逢鋼管，由爐尾至出料端呈喇叭口形，可使“水冷黑印”偏移，達到均勻鋼坯斷面溫差的目的。爐底水管使用復(fù)合爐底水管包扎措施，使用壽命長，絕熱效果好，減少水冷管帶走的熱量?？v水管、橫水管均采用厚壁無逢鋼管。加熱爐橫水管直徑為159x20, 間距為2320mm。3.2.6 空、煤氣管路系統(tǒng)加熱爐供風(fēng)系統(tǒng)主要由鼓風(fēng)機、空氣管道、空氣預(yù)熱器等組成。為防止因煤氣壓力低等因素造成回火事故，在空氣分配管的末端設(shè)置防爆閥。根據(jù)加熱爐生產(chǎn)能力為80t/h的設(shè)計要求，加熱爐每小時需要空氣量為23

16、000Nm3/h。風(fēng)機選型時風(fēng)機的額定風(fēng)量應(yīng)為管道系統(tǒng)最大供風(fēng)量的1.21.3倍，則鼓風(fēng)機額定風(fēng)量為230001.2=27600Nm3/h。鼓風(fēng)機型號：9-26No.11.2D 數(shù)量： 1臺風(fēng)機風(fēng)量：2412633173Nm3/h風(fēng)機風(fēng)壓：72647747Pa風(fēng)機電機型號：Y315S-4 電機功率110kW進風(fēng)口配備調(diào)節(jié)閥門和消音器各1件。煤氣出口溫度一般在350450，為減少煤氣熱焓損失，煤氣管道采取保溫復(fù)合措施。煤氣主管道采用保溫結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為漂珠輕質(zhì)保溫磚+硅酸鋁纖維毯，密度為0.81.09g/cm3，厚度為114+20mm。煤氣支管道采用礦渣棉包扎，厚度為4050mm。3.2.7 排煙系

17、統(tǒng)加熱爐排煙系統(tǒng)主要由煙囪、煙道、空氣預(yù)熱器等組成。煙囪采用鋼制結(jié)構(gòu)，高度45米，出口直徑約1.8米。換熱器技術(shù)性能：換熱面積： 約400M2空氣側(cè)阻力損失： 1500Pa煙氣側(cè)阻力損失： 200Pa材料組成： 1Cr18Ni9Ti + 滲鋁管 +20g3.2.8 過程檢測與控制系統(tǒng)由于熱臟發(fā)生爐煤氣含有一定量的焦油、粉塵，并且溫度高、壓力低、流速低，一般在煤氣管道上無法安裝流量檢測裝置，加上熱值不穩(wěn)定，通常這種爐子的爐溫自動控制較為困難，即使安裝控制系統(tǒng)也形同虛設(shè)。根據(jù)長期的實踐經(jīng)驗，我們采用空氣計量并遠(yuǎn)程手操結(jié)合溫度顯示的辦法對爐溫進行監(jiān)控。3.2.8.1 主要檢測顯示與控制項目(1) 自

18、動控制項目 汽包壓力自動控制 汽包水位自動控制 (2) 溫度檢測項目 預(yù)熱段、加熱段、均熱段三點爐溫檢測、顯示 發(fā)生爐煤氣總管溫度檢測、顯示 換熱器前溫度檢測、顯示(3) 壓力測量項目 發(fā)生爐煤氣總管壓力檢測、顯示 助燃空氣總管壓力檢測、顯示 汽包鍋筒壓力檢測、指示(4) 流量測量項目 汽包給水流量顯示 (5) 水位測量項目 汽包鍋筒水位測量 軟水箱水位測量3.2.9 能源介質(zhì)(1) 發(fā)生爐煤氣低發(fā)熱值：12504.18KJ/Nm3（按普通煤氣發(fā)生爐配置）接點壓力：1200pa消耗量：19200 Nm3/h；配備量：23000 Nm3/h（按普通煤氣發(fā)生爐配置） (2) 管道吹掃用氮氣用量：

19、400600 m3/次壓力： 0.25 MPa(3) 冷卻水消耗量：1520t/h壓力：0.2MPa溫度：35水質(zhì)：PH:79懸浮物：100mg/L(4) 軟水消耗量：10t/h總硬度：0.03mg/L水質(zhì)：PH（25）:7(軟水水質(zhì)要求按低壓容器水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB15761996)懸浮物：5mg/L含油量：2mg/L (5) 電鼓風(fēng)機配用電機一臺，功率 110kw AC380 V汽化冷卻用供水泵：112=22kw(一用一備)， AC380 V煤氣發(fā)生爐用水泵： 功率 5.5kw AC380 V3.2.10 爐子主要尺寸有效長度：28000 mm寬： 6500 mm上爐膛高度： 1250mm下爐膛高

20、度：1750mm總砌體長度： 29580mm軋制輥道標(biāo)高: +800mm (根據(jù)工藝初定)3.2.11 主要技術(shù)參數(shù)表序號項目名稱數(shù) 值備注1爐子產(chǎn)量80 t/h2鋼 種普碳鋼、低合金鋼3出鋼溫度11001200 4燃料種類熱臟發(fā)生爐煤氣5煤氣接點壓力800pa6煤氣耗量19200 Nm3/h7空氣耗量23000Nm3/h8煙氣生成量37700 Nm3/h9煤氣低熱值12504.18KJ/kg10進出料方式端進側(cè)出11有效爐長28000mm12爐寬6500mm13有效爐底強度476kg/m2h14爐子分段三段15燒嘴型式熱臟煤氣專用燒嘴16燒嘴數(shù)量32只17噸鋼能耗小于60公斤標(biāo)煤 18氧化燒

21、損1.019爐管冷卻方式汽化冷卻4 煤氣站 煤氣發(fā)生爐的選型與數(shù)量依據(jù)本軋鋼加熱爐的設(shè)計條件和我公司多年來在軋鋼加熱爐方面的設(shè)計與生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，加熱爐煤氣消耗量為19200m3/h，選擇2臺3.2m的煤氣發(fā)生爐即可滿足要求。為保持生產(chǎn)的連續(xù)性，建議另備用一臺煤氣發(fā)生爐，以便在單臺煤氣爐發(fā)生故障時維持正常的生產(chǎn)。煤氣發(fā)生爐配備量以3臺為宜。需要說明的是：由于煤氣發(fā)生爐所產(chǎn)生的煤氣含有一定量的焦油與粉塵等，近年來，兩段式煤氣發(fā)生爐得到了迅速的推廣。兩段式煤氣發(fā)生爐上部煤氣出口不含焦油，下部煤氣出口含有焦油，經(jīng)過電捕焦油器除焦后與上部煤氣出口的煤氣匯合，即可基本消除煤氣中的焦油，給生產(chǎn)帶來極大的方便。但二段式煤氣發(fā)生爐投資較高，一般為一段式煤氣發(fā)生爐的兩倍左右。業(yè)主可根據(jù)投資情況靈活選擇，也可與我方商榷，以高性價比為原則綜