? ? 6×3.5×3.4m天然氣退火爐 節(jié)能天然氣燒嘴
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6×3.5×3.4m天然氣退火爐 節(jié)能天然氣燒嘴
一、設備用途：該設備主要用于焊接件及鑄造件的去應力退火。
二、主要技術參數(shù)
序號 名 稱 技 術 參 數(shù)
1 爐膛有效尺寸（m） 爐膛尺寸6x3.5x3.4m（L×W×H） 1臺
2 最高溫度 950℃
3 最大裝爐量 70T（含墊鐵）
4 爐溫均勻性 保溫期結束爐內各點≤±10℃
5 燒嘴型號 SIC140
6 燃料名稱 天然氣
7 燃料最低發(fā)熱量 8300Kcal/Nm3
8 加熱方式 高速脈沖（火焰速度80-100m/s）
9 燒嘴數(shù)量 6只
10 溫度控制 3區(qū)
11 控制方式 雙級脈沖控制，燃氣自動點火功能
12 壓縮空氣壓力 0.3～0.5MPa
13 燃料燒嘴前壓力 4～8KPa
14 助燃空氣壓力 4～5KPa
15 預熱空氣溫度 150℃--300 ℃
16 天然氣最大耗氣量 250Nm3/h
17 升溫速度 0℃～450℃/h可調（滿載時≤200℃/h）
18 降溫速度 0℃～120℃/h可控（500℃以下≤40℃/h）
19 臺車驅動功率 12Kw
20 爐門提升功率 5.5Kw
21 臺車運行速度 6～8m/min
22 爐門升降速度 7m/min
23 控溫儀表精度等級 0.3級
24 記錄儀表精度等級 0.5級
25 測溫熱電偶 鎳鉻—鎳硅（K分度號）
25 電氣自控系統(tǒng) 三菱公司PLC
26 爐體表面溫升 爐側≤45℃、爐頂≤55℃、
三．設備結構簡述
1．設備的組成
燃氣臺車式退火爐是由爐體、爐門、臺車、燃燒系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。
2．設備主要部件的結構特點及各系統(tǒng)功能描述
2．1爐體
爐體是由爐殼及爐襯組成的。
爐殼采用型鋼焊接制成框架結構的爐體骨架，在爐體骨架的表面貼焊爐殼鋼。由于爐殼體積較大，需要將爐殼分片制作，然后在使用現(xiàn)場以螺栓聯(lián)接進行拼裝。
爐殼的兩個側面布置天然氣燒嘴的位置開設相應的燒嘴座孔;在爐墻后部開設一個排煙管孔;爐側開爐膛壓力調整管路座孔和測溫熱電偶孔座。爐體設置適當數(shù)量窺視孔，能夠保證全方位觀測到爐內各個部位。
在爐殼的兩側設置爐底杠桿密封機構，采用壓縮空氣作為動力源，氣缸推動聯(lián)動杠桿軸，當此軸轉動時，帶動此軸上安裝的數(shù)個頂桿，平推密封壓條，使其執(zhí)行壓緊密封或脫離密封的動作。
爐殼的立柱與地面預埋鋼板焊接定位。
爐襯采用復合爐襯，由雙層耐高溫硅酸鋁纖維針刺毯和預壓緊40%的耐高溫硅酸鋁纖維針刺毯折疊塊組成，采用耐熱不銹鋼錨固件與爐外殼相連聯(lián)，爐襯的總厚度為270mm，耐火溫度高于1270℃。
2.2爐門
爐門是由型鋼焊接而成的爐門骨架并在其表面焊接鋼板制成的輕型防變形鋼結構。在爐門內部填充的耐火材料采用具有優(yōu)良隔熱保溫性能的耐高溫耐火纖維制品。
爐門與爐體結合部是臺車式爐難以密封，又是爐子泄漏大的部位，本爐子采用成熟的彈簧自動壓緊加爐門軟邊機構密封。這種密封可使這一部位密封很好，調整方便。
爐門周邊采用耐火纖維軟裙邊結構，可根據(jù)爐門和爐體的接觸面情況進行自動調節(jié)。裝在爐門口四周的密封面是動密封面，用螺栓通過固定槽鋼狀的分段密封槽，出現(xiàn)間隙可以分段調節(jié)。
爐門升降采用電動升降方式，為防止爐門邊密封條的損壞，爐門上下升降運動，爐門提升時與爐體分開約50mm。爐門升降速度為7m/min。爐門的上下行程終點設置雙保險限位機構，其動作與爐車和密封機構互鎖。
2.3臺車
臺車上負載較大，所以車架采用雙層車架結構。該結構車架提高了散熱效果，增加了強度。其周邊是耐熱鑄鐵的護板，以防熱變形。
在臺車車架上砌有耐火材料的保溫層。臺車邊沿用邊框磚制成，以防邊沿被撞擊受損。
臺車面上為重質耐火粘土磚砌筑并保證臺車面的平整。在各天然氣燒嘴之間有鑄造墊鐵（甲方自備）用于擺放工件和燒嘴氣流的通暢。
臺車與爐體的密封采用壓縮空氣氣缸帶動連桿機構，推動耐火纖維折疊毯予制塊平移的形式密封，臺車各邊分段密封，每段都可以單獨調整。
6×3.5×1.8熱處理爐臺車工作面高1100mm,軌道選用43Kg鐵道重軌（甲方自備）。臺車驅動是由兩組（4臺）擺線針輪減速機-電機實現(xiàn),每臺電機3kw。電機驅動電纜采用拖鏈防護。
爐車在進出爐時均設有聲光警示訊號，進出端部都設有雙保險限位裝置，爐車在行駛到終點時通過減速機可準確定位以防碰壞爐體。在控制上與爐門升降及側密封壓緊機構互相聯(lián)鎖，確保安全。
爐車進入爐體后，爐車周邊與爐體、采用氣缸壓緊密封機構，爐后采用彈簧自動壓緊，保證爐車在進出爐體的過程中能夠運行順暢，不能發(fā)生打滑、停頓現(xiàn)象。
2.4燃燒系統(tǒng)
由天然氣燒嘴、燃氣管路、空氣管路及各種先進的意大利進口電磁閥和電動執(zhí)行機構等組成。
2.4.1燒嘴
采用SIC140型高速燃氣燒嘴,分別安裝在爐體兩側下部，噴射的高速熱氣流在墊鐵間循環(huán)傳熱。該燒嘴噴火角度大，火焰長，燃燒完全，無黑煙，調節(jié)比大，便于調節(jié)和控制，并具有自動點火，自動調節(jié)火焰監(jiān)測和熄火保護全套功能。
燒嘴燃燒采用鄭州中威環(huán)保設備有限公司成熟的脈沖燃燒技術，保證在任何狀態(tài)下都有合適的空燃比，從而滿足節(jié)能、降耗和環(huán)保的要求。
每個燒嘴配有高壓點火變壓器和點火電極（電極壽命大于2年）實現(xiàn)自動點火，配有火焰監(jiān)測器和檢測電極（電極壽命大于2年）來監(jiān)測氣體燃燒時產(chǎn)生的離子電流，從而監(jiān)控燒嘴的燃燒狀態(tài)，當燒嘴因故障熄滅時能自動切斷燃氣氣管路的緊急切斷電磁閥并報警，以免發(fā)生事故。離子電流檢測火焰的方法具有可靠性高、故障率低、壽命長的優(yōu)點。
2.4.2燃氣管路
在燃氣總管的爐前入口處裝有手動總閥、電磁總閥、壓力表、壓力變送器。電磁總閥與空氣、燃氣管路有互鎖保護，當出現(xiàn)故障或異常時迅速切斷電磁總閥防止發(fā)生事故。
壓力變送器將檢測的燃氣壓力信號傳送給顯示儀表，并通過通訊接口傳送給上位機顯示和記錄。當燃氣壓力過低或過高時報警并切斷燃氣總閥。
天然氣經(jīng)由各支管路送至每個燒嘴前，在每個燒嘴前的各支管路上設有手動閥、空燃比調閥和電磁閥。比調閥的作用是根據(jù)助燃空氣的流量自動調節(jié)天然氣流量，使燒嘴在合適空燃比狀態(tài)下燃燒。電磁閥可切斷天然氣起安全保護作用。
2.4.3助燃空氣管路
燒嘴燃燒所需的助燃空氣由一臺高壓離心風機供給，管道上裝有空氣壓力變送器，用于檢測助燃空氣壓力，壓力變送器將檢測的壓力信號傳送給顯示儀表，并通過通訊接口傳送給上位機顯示和記錄。當空氣壓力不足時報警，并切斷燃氣總閥。
在助燃風機上裝有變頻器用于調節(jié)進風量，與壓力變送器、壓力調節(jié)儀表構成閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，自動調節(jié)助燃空氣壓力，防止風機喘振。風機運行噪聲小于80分貝（檢測距離1米）。
空氣經(jīng)過預熱后經(jīng)由各支管路送至每個燒嘴前，在每個燒嘴的支管路上裝有雙位電動熱風碟閥，它是根據(jù)溫控系統(tǒng)儀表的指令，通過脈沖執(zhí)行器來動作的。
2.5排煙系統(tǒng)
煙道設有自控耐高溫煙閥，與爐壓變送器及壓力調節(jié)儀表構成閉環(huán)控制系統(tǒng)，對爐膛壓力進行自動控制，可隨供熱負荷的變化，自動調節(jié)煙閥開度，始終使爐壓控制在微正壓，即保證了爐內熱氣流的充分利用，又保證了爐外冷空氣不會被吸入爐內，從而達到節(jié)約能源和均勻爐溫的效果。煙氣通過排煙管道排出廠房之外。爐體上設有二支大口徑上排式鋼質煙囪，高度約12m（用戶自備），如周圍有相近高度的建筑物，煙囪應高于此建筑物3m，煙囪下部內襯有100mm 厚硅酸鋁耐火纖維，外表做防銹防腐處理，以降低環(huán)境溫度，煙囪頂部設有防雨帽。排煙口采用轉角式纖維模塊加以固定，確保轉角處纖維不會脫落，且耐煙氣沖刷。
排煙系統(tǒng)由爐壓自控系統(tǒng)和余熱回收系統(tǒng)組成。
爐壓自控系統(tǒng)：煙囪中段設高溫電動調節(jié)蝶閥。其執(zhí)行機構下置于換熱器處，減少高溫輻射。此煙閥與爐內取壓裝置、壓力變送器、三菱PLC調節(jié)器和手操器組成爐壓自控系統(tǒng)，可自動控制爐內壓力，使爐壓控制在最佳值，既要保證爐內熱氣流充分利用，又要保證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。排煙口設置煙塵監(jiān)測孔和監(jiān)測臺。爐膛壓力的pv/sv值、手操器的開度/操作、電動調節(jié)蝶閥的閥門輸入信號和反饋信號均通過三菱PLC調節(jié)器處理后通訊到上位機，可在上位機上直接自動/人工調節(jié)煙閥開度，并自動顯示閥位反饋。
余熱回收系統(tǒng)：煙囪的下部設有空氣預熱器，通過煙氣與空氣的熱交換，提高助燃空氣溫度，可回收一部分熱量，節(jié)約燃料約5%。冷空氣自上而下，與高溫煙氣熱交換后，分兩路輸送至爐體兩側的8臺燃燒器內，預熱器內膽由多棱片焊接而成，材料采用鍋爐鋼板。預熱空氣溫度自動可測量并在上位機上顯示，超溫時報警，并自動開啟摻冷閥。同時在上位機也可以人工開啟摻冷閥，確保預熱器使用安全。摻冷采用連續(xù)調節(jié)的摻冷控制方式，要保證在摻冷時風壓不會波動，從而使燃燒的空燃比不會出現(xiàn)擾動而影響燃燒。
2.6控制系統(tǒng)
熱處理爐控制系統(tǒng)由溫度控制系統(tǒng)、燃燒控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、動力控制系統(tǒng)、故障檢測報警系統(tǒng)、冷卻程序控制系統(tǒng)等組成。
自控系統(tǒng)采用基于三菱公司PLC的計算機集散式控制系統(tǒng)和專用名優(yōu)控制器和閥件。
上位工業(yè)PC機主要起集中監(jiān)控與管理作用，采用臺灣研華公司的工業(yè)PC機（IPC610-PIV型，P4 2.4G/內存2G/硬盤160G、通訊板、刻錄光驅、音響系統(tǒng)、UPS電源及接口、羅技鼠標和鍵盤），速度快、抗干擾性強，可靠性高，對惡劣環(huán)境適應性強的特點。組態(tài)軟件作為上位監(jiān)控組態(tài)軟件,可以實現(xiàn)動態(tài)顯示系統(tǒng)流程圖、進行工藝曲線的設定，動態(tài)圖模擬顯示設備的運行狀態(tài)、模擬跟蹤顯示爐內各區(qū)溫度曲線，顯示和報警提示，實時記錄和打印各區(qū)溫度、各種壓力參數(shù)、報警及各種故障情況并進行存檔，可以記錄多年的歷史數(shù)據(jù)。
下位機（前沿機）為智能數(shù)顯溫控儀、智能數(shù)顯壓力控制儀、三菱系列PLC分別對溫度、壓力和機構動作進行控制。各下位系統(tǒng)的儀表均選用高可靠性的智能儀表和三菱系列PLC。下位PLC的控制算法組態(tài)是用基于三菱的可編程邏輯控制器組態(tài)和編程軟件包在獨立的PC機上離線組態(tài)完成的，然后作為一個完整的文件用計算機的串行口下載到控制器中，實現(xiàn)溫度控制、壓力控制檢測及故障檢測報警等功能。既使計算機中央系統(tǒng)出現(xiàn)故障，下位機可照樣完成各種控制功能，不會導致系統(tǒng)癱瘓，同時微機系統(tǒng)采用開放式結構，可與工廠微機管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。
該系統(tǒng)承擔臺車式熱處理爐各區(qū)溫度控制及燒嘴燃燒控制；各檢測點的溫度記錄；爐壓、助燃空氣壓力、預熱空氣溫度的控制及顯示記錄，燃氣壓力、密封機構壓力的顯示記錄；各傳動機構機械動作的控制及聯(lián)鎖、互鎖；各溫度、壓力超限和機構動作故障的報警；工況記錄和報表管理。該系統(tǒng)除可用計算機集中控制外，還可用智能儀表進行程序自動控制，為防止自動系統(tǒng)出現(xiàn)故障還可采用手動控制
系統(tǒng)軟件由以下功能組成：
（1）監(jiān)視功能
動態(tài)顯示工況圖、工藝流程圖；動態(tài)顯示工藝曲線圖；儀表參數(shù)顯示；故障報警顯示；實時趨勢和歷史趨勢；操作提示。
（2）控制功能
在線改變開關量狀態(tài)，啟動/終止工藝運行，點火/停火操作等；在線設定工藝曲線，進行給定值、輸出值、超限值、PID參數(shù)的調整；根據(jù)系統(tǒng)要求對回路進行某些特殊控制，如相關動態(tài)、模糊控制等。
（3）管理功能
實時報表顯示和打??；歷史趨勢報表顯示和打??；數(shù)據(jù)統(tǒng)計、保存和對歷史數(shù)據(jù)和記錄的查詢；定期或隨機打印數(shù)據(jù)、報表、曲線、圖形等。
系統(tǒng)軟件有以畫面組成：
溫度控制表格；溫度壓力參數(shù)表格；系統(tǒng)工況圖；工藝曲線輸入；溫度實時曲線；系統(tǒng)硬件構成圖；ＰＩＤ參數(shù)設置表格；溫度歷史曲線；軟件操作說明書；ＥＸＣＥＬ歷史報表（歷史事件記錄，包括設備運行歷史記錄；工藝設定歷史記錄及故障歷史記錄等）。
2.6.1溫度控制系統(tǒng)
溫控系統(tǒng)包括爐溫控制、預熱空氣溫度控制和爐體溫度控制，爐體兩側配備多只控溫熱電偶，它和集散控制系統(tǒng)、高速自控燒嘴形成控制死循環(huán)，自動控制爐內各區(qū)的溫度，并保持全爐膛內溫度均勻一致。
溫控系統(tǒng)可實現(xiàn)“微機”、“儀表”、“手控”三級控制方式，同時將輸入、輸出、報警等集中處理，確保生產(chǎn)安全可靠、連續(xù)進行。爐膛溫度在GZD-DCS集散控制系統(tǒng)的操作站上完成，歷史曲線的記錄和顯示可任意配置。
爐膛溫度控制儀表采用智能儀表（英華達）；預熱空氣溫度、爐體溫度控制儀表采用帶有通訊功能的西安新敏溫控儀和溫度巡檢儀。
2.6.2燃燒控制系統(tǒng)
每區(qū)的控溫熱電偶采集到的該區(qū)的溫度信號與設定值進行比較，經(jīng)控溫儀表的PID運算后輸出脈沖信號到燃燒控制系統(tǒng)的PLC，給各燒嘴控制器及閥門電動執(zhí)行機構發(fā)出指令，控制各燒嘴的供熱負荷，使爐內各區(qū)按工藝曲線進行升溫、保溫和降溫。在降溫過程中，燃燒控制系統(tǒng)自動熄滅燒嘴火焰，關閉燃氣電磁閥切斷燃氣供應，同時控制助燃空氣電動閥門開啟通過燒嘴向爐內吹冷風對工件進行冷卻，其冷卻速度根據(jù)輸入到控溫儀表的工藝曲線進行自動控制。
每個燒嘴都由一個燒嘴控制器來控制，可以控制燒嘴的點火、進行火焰監(jiān)測和安全保護,熄火時報警并切斷燃氣。
2.6.3壓力控制系統(tǒng)
(1)燃氣壓力監(jiān)控系統(tǒng)
燃氣壓力和流量均可自動檢測，并在上位機上顯示。同時可接受上位機的指令，當燃氣壓力不足或過高時報警并關閉燃氣管路總閥，切斷燃氣供應。
(2)助燃空氣壓力控制系統(tǒng)
由壓力變送器和風機變頻器、壓力調節(jié)器和手操器等組成，可自動設定和調節(jié)風壓、欠壓報警、壓力顯示。與上位計算機相連，接受上位機的指令，向上位機傳送數(shù)據(jù)。當助燃空氣壓力不足時報警并關閉燃氣管路總閥，切斷燃氣供應。
(3)爐膛壓力控制系統(tǒng)
由爐內取壓管、壓力變送器、高溫電動調節(jié)煙閥、PLC壓力調節(jié)器和手操器等組成?？勺詣釉O定和調節(jié)爐內壓力、超壓報警、壓力顯示。由于爐膛壓力受大小火脈動沖擊瞬間變化較大，取壓口加裝一套圓筒體緩沖器，以保證爐壓的平穩(wěn)變化。通過通訊接口與上位計算機相連，接受上位機的指令，向上位機傳送數(shù)據(jù)。
(4)氣缸推力監(jiān)測系統(tǒng)
由氣缸壓力變送器和壓力顯示儀表組成，壓力顯示儀表通過通訊接口與上位計算機相連，接受上位機的指令，向上位機傳送數(shù)據(jù)。當氣缸推力不足時報警并關閉燃氣管路總閥，切斷燃氣供應，防止密封機構松開時爐內火焰溢出燒壞設備。
(5) 壓縮空氣系統(tǒng)
壓縮空氣系統(tǒng)主要提供爐車與爐體兩側密封機構動力，包括空氣壓縮機型號、氣缸、電磁換向閥、氣源處理三聯(lián)件及壓縮空氣管路等。
在壓縮空氣管路上裝有壓力變送器用于檢測壓縮空氣壓力，壓力變送器將檢測的壓縮空氣壓力信號傳送給顯示儀表，并通過通訊接口傳送給上位機顯示和記錄。當壓力過低時報警并切斷燃氣總閥，防止密封機構松開時爐內火焰溢出燒壞設備。
壓縮空氣系統(tǒng)壓力為0.3～0.5MPa。
2.6.4動力控制系統(tǒng)
由風機起動裝置、爐門上下控制、爐車進出動力控制、噴射冷卻閥控制，爐體側密封開/合控制以及電線、電纜、現(xiàn)場電器安裝等組成。限位開關均采用名優(yōu)元器件，并在爐內進出、爐門升降設有雙保險。采用三菱系列的可編程邏輯控制器PLC，對各機構動作進行控制，且具有自鎖、互鎖、安全保護及信號報警功能。可編程邏輯控制器備有數(shù)字通訊接口，可接受上級工業(yè)PC機的指令，也可向上級PC機報告當前爐機狀態(tài)和報警內容。
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