浙江萬能達爐業(yè)有限公司
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燃氣臺車爐的技術(shù)方案
燃氣臺車爐主要由爐體(包括爐襯)、爐門、爐車及驅(qū)動機構(gòu)、燃燒系統(tǒng)、各管路及動力自控系統(tǒng)、爐壓自控及排煙余熱回收系統(tǒng)、密封裝置、溫度控制及記錄系統(tǒng)等主要部分組成。
各部分技術(shù)關鍵點分別介紹如下：
爐體：
燃氣臺車爐由于需要安裝中間閘門，考慮到其密封性，引進國外先進技術(shù)，對國外同型號燃氣爐分析與研究，制定以下方案：
1.1殼體：
(1)爐體框架：分前后剖兩段制作，前段框架基礎承重部位采用預埋鋼板形式，框架與基礎預埋鋼板采用焊接連接，后段框架底部安裝數(shù)對走輪，可以在預埋軌道上前后移動，框架采用槽鋼和鋼板焊接而成，柱間及柱頂之間用型鋼拉住，形成完整的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。爐子框架上設有平臺、扶梯。爐體上所有需要檢修、檢查、操作和維護的部分有平臺和安全扶梯。
(2)爐外壁采用鋼板焊接，厚度≥5mm。爐體外觀平直、美觀、沒有皺褶或凹凸不平現(xiàn)象。爐體外部按相關標準刷兩遍底漆，兩遍面漆。色標選擇按行業(yè)通用標準，關鍵部位用耐中溫漆。
1.2襯襯：爐襯為全纖維結(jié)構(gòu)，采用優(yōu)質(zhì)硅酸鋁耐火纖維構(gòu)筑，采用標準的錨固件及科學合理的鑲裝方法。纖維折疊塊鑲裝前進行再次預壓縮處理（壓縮容重≥230Kg/m3），用錨固件固定在殼體上，保溫材料安裝厚度大于300mm。
該結(jié)構(gòu)具有低導熱、低熱溶優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、抗熱振性、優(yōu)良的抗拉強度和抗腐蝕性。硅酸鋁纖維最高耐溫950℃，錨固件的材料選用304材料沖壓成型。襯體制作完成后，表面有一層固化劑，形成一層隔熱墻，增大襯體面的強度及熱輻射性能，并進一步減小襯體畜熱損失，達到快速升溫的效果，最大限度提高爐子的熱效率。
2．爐門、中間閘門
爐門、中間閘門結(jié)構(gòu)及開閉機構(gòu)直接影響爐子的使用壽命和爐子的氣密性、爐溫的均勻性及工件的加熱質(zhì)量。在設計中我方采用以下措施防止爐門、中間閘門變形及保 證爐門的整體密封。
2.1.爐門
a 爐門主體采用鋼板焊接連接，交匯處采用圓形鋼管與加強板焊接連接(國外爐子公司常在鍛造加熱爐上采用此技術(shù))，即為鋼板的膨脹留有余地，又保證了爐門的整體剛性；
b 爐門較大，采用分塊軟連接拼裝技術(shù)，有效防止爐門變形；
c 爐門密封的好壞是十分重要的，決定了爐內(nèi)的溫度場是否均勻，能量消耗的多少和廠房內(nèi)環(huán)境溫度，爐門上及左右三部分邊緣采用軟接觸密封，四邊采用型鋼與鋼板組合的框架結(jié)構(gòu)；
d 爐門壓緊機構(gòu)采用四聯(lián)桿機構(gòu)；采用電動葫蘆升降方式提升爐門
e 爐門設有上、下行程雙保險機構(gòu)及與臺車的連鎖機構(gòu)，保證爐門運行平穩(wěn)，安拿可靠。
2.2. 中間閘門
由于中間閘門兩面具可能受熱，因此鋼骨架必須設置在門體中部。為此纖維厚度增加至400mm，采用耐熱圓鋼作為鋼骨架主體。
閘門的開閉借助中間龍門架及滑輪組合，利用電動葫蘆帶動上下升降。
閘門密封：如果采用傳統(tǒng)的嵌入式密封，由于閘門的升降，勢必要與爐體爐襯有一定的間隙，從而導致爐內(nèi)氣壓下降，大量熱量外溢。本公司吸收國內(nèi)外先進經(jīng)驗，采用如下技術(shù)：當閘門關閉到位后，后端爐體在電動推桿作用下向前移動，將前段爐體（固定不動）、中間閘門、后段爐體緊緊頂成為一體（也即前后爐體夾緊中間閘門），消除了傳統(tǒng)密封的弊端，當中間閘門需要上升或下降時，后段爐體向后移動，形成一定間隙，以免擦傷閘門。
3. 爐 車
爐車有耐火材料、車架、拉車驅(qū)動機構(gòu)等組成。
3.1 爐車鋼架： ’
爐車鋼架由縱梁和橫梁組成。為盡量降低爐車高度，又要保證在重載沖擊情況下有足夠的強度和剛性，縱梁采用“組合式焊接梁”，減少縱梁跨度。橫梁采用“變截面魚腹式組合焊接梁”，可根據(jù)橫梁受力的大小合理的采用不同的斷面高度，確保橫梁剛性。
3.2 爐車行走機構(gòu)：
臺車行走機構(gòu)采用交流電機拖動，傳動方式為大小齒輪嚙合形式，臺車進出爐膛通過減速機直連的小齒輪與臺車車輪上的大齒輪嚙合而帶動臺車行走，并配有電磁制動器，運行平穩(wěn)、可靠。臺車的走輪采用鑄件經(jīng)加工成型，傳動軸采用45#鋼精加工制作，并做調(diào)質(zhì)處理，傳動軸承采用滾柱軸承，確保負載要求。為了降低臺車的輪壓，在臺車的底部安裝5對10只走輪（每只走輪輪壓≥30t），用來支承整個臺車。臺車行走設有極限限位，杜絕超行程行走的現(xiàn)象。
3.3爐車襯體
采用重質(zhì)耐火磚、輕質(zhì)耐火磚、保溫磚等制作成復合型襯體，表面平整，易碰撞部位和承重部位采用重質(zhì)耐火磚砌筑(砌筑時泥漿內(nèi)加入粘結(jié)劑調(diào)和)，增強爐襯結(jié)構(gòu)強度。在制作時留有膨脹縫，防止襯體在受熱后膨脹將襯體損壞。
3.4 安全保護：
燃氣臺車爐爐車設有進出行程雙保險限位機構(gòu)及與爐門的連鎖機構(gòu)，爐后裝有防止臺車失控撞擊爐后墻的機械緩沖器安全保護裝置。。
4．燃燒器及自控系統(tǒng)：
燃燒系統(tǒng)由高速燒嘴、控制器、電動調(diào)節(jié)閥、電磁閥、空氣／燃氣比例調(diào)節(jié)閥、點火變壓器、點火燒嘴和火焰監(jiān)測器組成。具備自動點火、火焰檢測、大小火脈沖加熱等功能(小火時火焰不軟弱無力，大小火有明顯的區(qū)別)。
燃氣臺車爐寬度較大，裝載量大，為保證爐內(nèi)溫度均勻性和供熱能力，采用廣東勢能制造的ZIO140II大容量高速調(diào)溫燃燒器。同時在每個供熱燒嘴上配置點火燒嘴，以保證可靠點火。
每套高速燒嘴因配有專用控制器，操作人員可現(xiàn)場進行操作各燒嘴的點火、大火和小火控制和觀察工況。
5. 管路及管路自控系統(tǒng)：
5．1 天然氣管路系統(tǒng)：
5．1．1天然氣管路安全系統(tǒng)：
總進口管上設有二道手動球閥(一道是業(yè)主已安裝好的)、減壓閥、壓力變送器、緊急關閉閥和天然氣流量計。在天然氣欠壓、風機故障、緊急斷電時，自動關閉氣源并報警。根據(jù)國家標準設置天然氣放散管及放散閥。放散系統(tǒng)考慮匯總后集中放散形式。
5．1．2 天然氣管路調(diào)壓系統(tǒng)：
天然氣管路供氣系統(tǒng)的總進口管上設有自動調(diào)節(jié)閥門(減壓供氣)、自動測壓裝置，可根據(jù)燃燒情況自動調(diào)節(jié)天然氣管路系統(tǒng)壓力和供氣量。
5．2 助燃空氣管路系統(tǒng)：
5．2．1助燃空氣采用熱風補償：
為合理組織燃燒，確保爐溫均勻，控制a值，助燃空氣采用熱風補償技術(shù)。當爐子運行時，隨著空氣預熱溫度的不斷提高，相同壓力下，空氣的流量將減小，空氣燃燒過剩系數(shù)x將隨之降低，火焰成欠氧燃燒狀態(tài)，C0含量增加，爐內(nèi)形成還原氣氛，可能造成工件表面滲碳；反之，爐溫降低時，空氣預熱溫度降低，同樣壓力下，空氣流量增加，空氣過剩系數(shù)x將隨之增加，火焰成過氧燃燒狀念，氧含量增加，爐內(nèi)形成氧化氣氛，造成工件表面氧化燒損和脫碳，產(chǎn)生大量的氧化皮。采用熱風補償系統(tǒng)可通過先導換熱器感知空氣預熱溫度的變化，帶動可變空燃比例調(diào)節(jié)閥自動、等比例調(diào)節(jié)燒嘴前的燃氣流量，實現(xiàn)在不同的預熱溫度和不同的燒嘴功率下空燃比例的恒定，達到最佳的燃燒狀念。
5．2．2 助燃空氣管路安全系統(tǒng)：
助燃空氣管路設有自動測壓裝置。一但風機故障，自動關閉天然氣源并報警�？諝夤苈飞显O有安全防爆裝置和氮氣(或蒸氣)吹掃接口。空氣管路端部及高點設有放散管及放散閥。
總管安全系統(tǒng)與燃燒安全系統(tǒng)、控制安全系統(tǒng)，組成完整的安全網(wǎng)，確保安全生產(chǎn)。
5．2．3 助燃空氣管路調(diào)壓系統(tǒng)：
總進口管上設有自動調(diào)節(jié)閥門、自動測壓裝置，可根據(jù)燃燒情況自動調(diào)節(jié)助燃空氣管路系統(tǒng)壓力和供氣量。
燃氣臺車爐專門配置高壓離心風機1臺，保證足夠的風量和風壓與天然氣配比，保證爐子完全均勻燃燒，保證空氣總管中壓力穩(wěn)定在4000—4500Pa。
風機進出口處各設有一個橡膠避震喉，以降低風機噪音。自動調(diào)節(jié)閥門和自動測壓裝置，可根掘燃燒情況，自動調(diào)節(jié)空氣系統(tǒng)壓力和供風量，控制合理的燃燒比例(空燃比控制在1．05—1.1)。
5.3 各管路自動控制系統(tǒng)：
管路上設有風壓控制和顯示系統(tǒng)、天然氣壓力控制系統(tǒng)、以及各系統(tǒng)壓力異常的聲、光報警系統(tǒng)，安全連鎖系統(tǒng)。
為確保自動控制系統(tǒng)長期運行可靠，各壓力控制的主要儀表均采用進口儀表。各壓力控制的主要執(zhí)行組件均采用進口產(chǎn)品，同時備有手動控制系統(tǒng)。以上各壓力控制系統(tǒng)保證了熱處理爐在最佳狀念工作，并且安全可靠。
6．爐壓控制、排煙及余熱回收系統(tǒng)：
6．1 爐壓控制系統(tǒng)： ’
爐內(nèi)壓力是否控制或控制的好壞，決定了爐內(nèi)溫度是否均勻和熱效率高低。
爐壓控制系統(tǒng)由爐內(nèi)取壓裝置、壓力變送器、自動控制儀表和大直徑自控高溫煙閥組成�？呻S著供熱量地變化，自動控制和調(diào)節(jié)爐內(nèi)壓力，使爐壓控制在最佳值，即保證了爐內(nèi)熱氣流充分利用又保證了爐外冷空氣不會大量吸入，達到節(jié)約能源及均勻爐溫的效果。高溫煙閥設有自動和手動兩種方式，當出現(xiàn)斷電時，可采用手動方式將煙閥關閉。高溫煙閥采用電子式執(zhí)行器，確保其使用性能和壽命。
6．2 排煙系統(tǒng)：
本臺車熱處理爐采用采用上排煙方式排煙，在爐頂前后開設兩個出煙口，利用管道交匯后進入車間主煙道，在煙道內(nèi)設置空氣換熱器，對高溫煙氣中的余熱進行回收，將助燃空氣加熱至350℃左右。
6．3 余熱回收系統(tǒng)：
煙囪下部設有空氣預熱器，通過煙氣與空氣的熱交換，回收煙氣部分熱量，以提高助燃空氣的溫度，溫度控制在350℃，節(jié)能約5％。
7． 密封：
整臺爐子必須在全密封狀態(tài)下運行，爐體與臺車兩側(cè)氣缸式密封，爐門與爐體、臺車的密封，采用四連桿壓緊加爐門軟邊機構(gòu)密封方式。密封裝置性能穩(wěn)定、使用可靠、壽命長、操作靈活、維修方便。
8．熱處理爐控制系統(tǒng)：
本爐控制系統(tǒng)由溫度控制及記錄系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、安全故障報警和動力控制系統(tǒng)等組成，其中溫度控制方式按進口智能儀表控制、手動控制兩種方式，它能按照熱處理工藝曲線的要求自動控制爐溫以達到爐內(nèi)工件溫度要求。
8．1 溫度控制
整個爐區(qū)分成10個加熱控溫區(qū)（前段6個、后端4個）,選用高速燒嘴和比例燃燒控制系統(tǒng)作為供熱方式。該燃燒系統(tǒng)共設置20個燒嘴，分成10個控溫區(qū)，每個區(qū)控制2個燒嘴，每個燒嘴配有燃氣電磁閥和1氣動雙位空氣蝶閥，每個區(qū)的控溫原理采用PID脈沖控制，經(jīng)PID運算轉(zhuǎn)為脈沖時序控制，分別控制各個燒嘴的啟閉時間，以達到控溫的目的。該系統(tǒng)非常適于熱負荷變化比較大和溫度均勻性要求很高的場合，燒嘴一直工作在最佳燃燒狀態(tài)下，以保證能耗低及排放物符合環(huán)保要求等指標，高速燒嘴的高速噴出氣流及特定工作時序可保證爐內(nèi)的溫度均勻性，達到較好的控溫目的。另外，每個燒嘴前使用空燃比例閥調(diào)節(jié)每個燒嘴的空燃配比，系統(tǒng)的可靠性大為提高。每個燒嘴還配有自動點火、自動保護功能，能實時顯示燒嘴狀態(tài)，以保證系統(tǒng)安全性。
8.1.1 控制功能介紹
燒嘴點火控制
點火程序：燒嘴在滿足小火條件下：控制器進入火焰模擬和自檢狀態(tài)，在此時間內(nèi)，如果沒有監(jiān)測到火焰信號，則進行下一步：打開點火電極以及燃氣閥，在安全時間內(nèi)，如果監(jiān)測到火焰信號， 則發(fā)送成功信號給PC或PLC，點火程序結(jié)束，控制器進入大火燃燒準備狀態(tài)，如果安全時間內(nèi)沒有監(jiān)測到火焰，那么天然氣閥關閉，控制器鎖定，發(fā)送報警信號給PLC 或PC，或者進行第二次自動點火程序
系統(tǒng)升溫保溫階段：
儀表PID自動調(diào)節(jié)：智能儀表根據(jù)設定升溫斜率，利用先進的無超調(diào)PID算法，自動進行開啟大小火的判斷，從而達到精確控溫
3）系統(tǒng)降溫控制
本系統(tǒng)如果對降溫有嚴格要求，那么設計時必須考慮降溫控制。
智能儀表要求有降溫曲線控制功能，雙通道控制輸出功能。爐體裝載量不同，自然冷卻時間也不同，因此要求降溫曲線也采用PID調(diào)節(jié)，當然，也可以手動來控制。
降溫主要介質(zhì)為冷風，即當自然降溫滿足不了降溫曲線時，要求打開風機進行灌吹
冷風管路使用助燃風管路系統(tǒng)，要求切換預熱管路至冷風管路，并且降溫時安全關閉天然氣閥！
在降溫段中，整個過程將不在使用明火控制，因為客戶要求的降溫曲線遠大于自然冷卻曲線，因此利用自然冷卻加風機功能來作為調(diào)節(jié)溫度的控制。
8．2 壓力控制系統(tǒng)
熱處理爐分別設有天然氣壓力自控系統(tǒng)、天然氣欠壓緊急切斷并報警控制系統(tǒng)、助燃空氣壓力自控系統(tǒng)、爐膛壓力自控系統(tǒng)連鎖控制系統(tǒng)。
助燃空氣壓力自控系統(tǒng)：隋著爐溫的不同，助燃空氣的預熱溫度也不同，助燃空氣調(diào)節(jié)的設定值可根據(jù)助燃空氣溫度自動給定，確保燒嘴在燃燒過程中空氣和天然氣比例達到最佳。
天然氣壓力系統(tǒng)還設有高低壓切斷、天然氣欠壓時自動關閉氣源并報警和風機和壓縮空氣欠壓故障時報警，并自動切斷天然氣的功能，以確保安全生產(chǎn)，
8．3 安全故障報警和動力控制系統(tǒng)
8．3．1 動作安全系統(tǒng)：
爐門、爐車移動、側(cè)密封的開閉的極限位置，都有限位開關，均采用名牌元器件，并設有雙保險。
8．3．2 燃燒安全系統(tǒng)：
每套燃燒系統(tǒng)都設有自動點火安全控制程序，火焰自動監(jiān)測、熄火、回火自動緊急關閉保護及現(xiàn)場和控制室同時報警。以確保各系統(tǒng)的安全運行。
8．3．3各管路系統(tǒng)安全：
各管路系統(tǒng)設有安全保護裝置，所有閥門采用電開式，一旦停電就自動切斷燃燒器電動燃氣閥和總管安全閥。防止產(chǎn)生事故。供電正常后，由人工確認啟動總管安全閥，并能正常吹掃后啟動點火程序。
當天然氣欠壓或風壓、壓縮空氣異常時自動報警，超過危險值時系統(tǒng)自動關閉天然氣總閥和切斷所有燒嘴前閥門。
8．3．4溫度系統(tǒng)安全：
爐溫、空氣預熱溫度超溫時報警。預熱器下部設有摻冷裝置確保預熱器安全使用。
8．3．5安全接地：
所有的電氣設備、電線埋敷管、儀表柜等都有安全接地裝置，燃料管路上設有防靜電接地裝置，煙囪設有防雷接地裝置。
8．3．6應急控制：
整套自控系統(tǒng)中各個控制系統(tǒng)均設有“自控”和“手控”二套控制模式，具有多種應急控制手段，以確保系統(tǒng)的安全運行，實現(xiàn)安全連續(xù)生產(chǎn)。
8．3．7動作控制系統(tǒng)：
(1)爐門升、降控制，及限位雙保險保護系統(tǒng)；并在爐門前設控制按鈕以方便操作；
(2)爐車的進出控制，及限位雙保險保護系統(tǒng)；并在爐門前設控制按鈕 以方便操作；
(3)側(cè)密封的開閉控制及定位聯(lián)鎖系統(tǒng)；
(4)爐門、爐車、側(cè)密封三者之間相互的聯(lián)鎖；
(5)風機肩動控制系統(tǒng)，及與天然氣緊急關閉閥、燒嘴控制器的連鎖；
(6)熱電偶補償導線采用屏蔽線，以確保測量可靠。
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