台车式燃气加热炉技术方案

一． 概述

本台车式燃气加热炉的技术设计本着自动化,轻型化，节能化的方向进行设计，具体方案为：全纤维炉衬，全密封炉体，轮式自行走台车,各介质压力自控、炉压自控、燃烧自控.具有故障检测及位置报警柜面显示，设置PLC+智能温控仪表+手控三级控温方式；配置自动/手动两套可切换操作系统。能耗低，稳定性高。

主管路设有气体流量计，气体过滤器，调压稳压阀，并设有天然气总管快速切断装置及安全放散设施等,综合考虑单炉燃气计量及安全保护等设施。

设置换热器以增加空气的预热温度及提高余热利用率，设置炉压自控设施以保证炉温均匀性及炉子工作寿命，对于台车式加热炉，炉压控制是相对重要的一个环节，炉压高时炉气会冲出炉体的各密封间隙形成气流冲刷，高温气流对炉体周围环境和控制器件也会造成影响及破坏。而炉压低时冷空气从密封间隙吸入，除增加工件的氧化外还会使炉内高温被负压迅速抽出造成燃料浪费.为此，在炉膛内安装炉压测量装置,在烟管上安装电动调节烟气闸板及喷流引射装置,使炉压保持在微正压状态.

燃烧控制为四区控制，控制方式为调幅脉宽时序脉冲控制，以保证炉温均匀性。

炉子用途为锻前加热 ,工作温度：1250℃，控温精度：±1℃ 。炉门采用电动升降式，密封为楔铁滑道自重压紧密封。台车采用双层车架，耐热铸铁护板,链条传动轮式自行走结构 。炉体为型钢框架及钢板炉壳焊接结

构，炉墙底部炉衬为耐火浇注料,炉墙及炉顶为纤维炉衬。

炉子各缝隙的密封为双重密封，第一重:台车与炉墙之间为迷宫式配合缝，形成摭档式密封;第二道压紧式密封：侧密封为气缸驱动升降式软密封 ,尾部密封为机械式弹簧压紧软密封。 炉子的排烟方式暂按尾部上排烟设计。 二．.主要工艺参数

2。1 工作区尺寸：6000×2500×2500mm（L×W×H). 2. 2 温度均匀性: 1250℃≤±15℃； 2。 3控温精度:±1℃ 2.4最高炉温： 1300℃ 2。5满载升温速度：200℃／h 2。6炉底承载能力:60t。 三。 主要技术参数

3.1炉膛内尺寸:669631962500mm (长宽高）

3。2燃料种类及热值：天然气（热值33.24MJ/Nm3,压力4-6kpa） 3.3燃气消耗量 :480Nm3/h

3。4空气消耗量 ：（4320+1000)Nm3/h 3.5 总电力需求:35KW

3。6台车传动形式：车轮式自行走机构;

3.7炉门开关形式：升降式炉门，采用电动葫芦升降 3.8炉门密封方式：利用炉门自重自动压紧方式 3.9排烟方式：上排烟

3.10 空气预热形式：采用复合式金属预热器预热 3。11烧嘴形式：Krom BIO型高速烧嘴(底燃式） 3。12烧嘴数量及功率：8 每只烧嘴功率为630KW 3.13炉墙表面温升：侧墙≤40℃;炉顶≤50℃ 3。14控制模式:脉冲燃烧控制 3。15助燃风温度:≥200℃ 3.16炉膛气氛:微氧化 四。 设备组成及功能:

本设备主要由炉体钢结构、炉衬﹑台车及行走、炉门及升降、密封、燃烧、排烟及控制系统等部分组成。 4.1炉体钢结构：

4。1。1根据炉衬及其相关设施的要求，采用钢板及型钢焊接而成，并严格控制焊接变形，保证炉子的刚度和强度。 4。1。2炉墙钢板厚度≥6mm 4.1。3炉门框采用耐热铸铁件. 4。2炉衬

4.2.1纤维炉衬采用山东鲁阳含锆及多晶陶纤维复合折叠模块锚固（LYGX-5 1400℃）。

4.2。2炉墙及炉顶采用全纤维结构，保证其隔热性能好，抗冲刷能力强.纤维厚度为320mm，炉膛直接接触的为240mm厚锆铝纤维组块，内侧平铺80mm厚的多晶硅酸铝耐火纤维。

4。2.3台车面采用低水泥浇注料＋保温隔热砖＋陶瓷纤维毡组成的复合

结构。台车面浇注料与炉墙形成第一道迷宫式密封。第二道活动侧密封采用气动压紧陶瓷纤维毯柔性体.后密封采用弹簧压紧纤维密封块.

4.2。4台车面低水泥浇注料预留收缩缝保证其台车的强度足够支撑工件。 4。3台车及行走

台车采用车轮式自行走机构.

4.3.1 台车行走速度＜10m/min，由电动机和减速机等部件组成驱动机构,采用自动收放电缆供电。

4。3.2 台车尾部远离热源处设置限位开关，同时在轨道上焊接机械限位挡块。以确保设备安全。

4。3.3 台车动作可靠,控制自如，使用寿命长。 4。4炉门及升降

4.4。1 炉门开关形式：电动上启式（提升开启）,由多功能电动葫芦驱动,提升能力3T、炉门行程2。6m、升降速度10m/min。

4。4.2 炉门采用钢板焊接件，四周外框为耐热不锈钢板（1Gr18Ni9Ti,δ≥16mm）.内衬用山东鲁阳含锆陶纤维及多晶纤维复合折叠模块锚固（LYGX—5 1400℃）。

4.4.3 钢结构件焊接成框架,保证长期高温条件下使用不变形或变形量小。 4。4。4 炉门通过自重压紧，斜契压紧装置和滑道安装在炉架前支柱上，使炉门与炉体间密封良好。 4.4.5 炉门隔热采用复合纤维结构。

4。4。6 炉门口内侧采取防冲撞设计，防止意外冲撞引起损坏. 4.4。7炉门外侧设置两个防爆口。

4.5密封:

4.5.1 炉门与台车密封采用纤维柔性密封。

4.5.2 台车密封：本炉各部密封均采用柔性密封块形式，具有密封性好，便于维护调整等特点。

台车与炉体间侧隙采用迷宫缝加气动压紧(或电动推杆压紧)柔性密封装置，其机构形式为杠杆式，当台车进炉后,装有耐火纤维的柔性密封块在气缸(电动推杆)的作用下压紧炉体和台车的耐热铸铁护板上的密封刀口， 从而封住两护板间的缝隙, 防止高温炉气的外溢。炉体两侧及炉尾共安装4个125气缸，连接杠杆作用的压杆,压杆抬起密封槽(密封槽为П形),可使密封槽内的耐火纤维与密封刀压紧,从而封住炉气。

4。5。3. 如果密封槽为”Ⅱ”型，则台车后密封通过弹簧自动压紧密封。台车拉进时,台车后部将接触与弹簧连接的密封块，弹簧被压缩,靠弹簧的反作用力使台车密封。

4。5。4 后密封装置处于侧密封装置密封面上，可通过侧密封装置将炉后两角处间隙密封住，使得密封效果更好.

4。5.5炉前端台车与炉口两侧的竖缝隙，通过焊接在台车两侧的堵头内的耐火纤维压紧密封. 4。6燃烧系统：

4。6。1排烟方式：尾部上排烟,在炉后墙适当高度处设一孔排烟口,通过支烟管和换热器相连，经换热器后进入烟. 4.6。2 空气预热器选用复合式金属热交换器。

4。6。3 在换热器上方设有引射排烟装置，可以通过调节引射风的大小

调节炉压，同时烟囟上装有电动蝶阀，可以自动通过开度来调节炉压. 4。6。4 烟气排放符合GB9078-88一级标准.风机噪声符合GBJ87—85标准.

4。6。5 助燃风机选用国产知名名牌的高压离心风机，品质精良，质量可靠.助燃风总管设有压力开关，测量助燃风压，经压力变器送至SR93智能仪表,与设定风压比较后通过PID运算，给变频器信号控制风机转速来调风压。空气经预热器预热后进入烧嘴助燃.热风管用陶瓷纤维毯保温隔热、镀锌铁皮锚固保护，保证表面温度小于40℃。

4.6.6在炉前空气管路的末端安装防爆装置。从而提高了炉子的安全使用性.

4.6。7本炉设计采用8个高速烧嘴，均匀交错布置于炉子台车面上部(炉膛底部两侧）,保证供热均匀。

4.6。8台车面上放置料架 ,其高度大于火焰直径的两倍,确保火焰不直接喷射到加热工件上。同时，采用大小火控制方式,保证炉温均匀性，可实现炉温的精确控制，在进入保温段后期烧嘴自动调整燃烧状态，可实现保温控制。

4。6.9烧嘴配备自动点火装置， 包括烧嘴控制器、点火变压器等设备可实现自动点火和火焰监测功能。为保证供热均匀性，各烧嘴的排布上交错均匀排布，有效避免升温时造成因个别烧嘴的强供热所造成工件局部表面温度过热的现象。

4.6。10烧嘴选用德国KROM高速烧嘴,空燃气是在烧嘴内完成混合和燃烧的,燃烧产生的高温烟气通过烧嘴的喷口高速喷出,速度可达70m/s以

上。高速流动的炉气引射周围的气体，使炉内的气体循环量大为增加，对炉内气体的搅拌作用十分强烈,使炉内的温差缩小，炉温分布均匀，并且由于炉气和工件间相对速度增加,使换热速度提高，燃耗降低. 4。6.11 燃气主管道系统按燃气安全技术标准配置，设有手动球阀、过滤器、切断阀、主管电磁阀,气体流量计、压力表，放散系统等装置，实现过滤、高压切断、低压切断、燃气计量、安全连锁等功能，保证安全生产。炉前燃气管路分布于炉体两侧烧嘴上方。每个烧嘴嘴前燃气支管配备手动燃气球阀、燃气切断阀及比例阀。每个烧嘴前空气支管配备脉冲控制空气蝶阀和手动蝶阀。 4。7自控系统 4。7. 1燃烧设备

炉体两侧配备8台高速烧嘴进行供热，烧嘴配备自动点火装置。为保证供热均匀性，各烧嘴的排布上应交错均匀排布，有效避免升温时造成因个别烧嘴的强供热所造成工件局部表面温度过热的现象，保证工件表面加热质量。 4.7。 2燃烧控制

将台车炉炉沿纵向均分为4个控制段，每段2只烧嘴。

每段温度控制采用由PLC脉冲控制的脉冲式燃烧方式,采用先进的脉宽调制的方法，温度输入控制信号为已经过PID计算的信号，在PLC程序中按输入百分比表示（0％～100％），PLC输出脉冲控制信号,此信号按预先设定的控制周期由输出的线性百分比信号分配了大、小火各自的燃烧时间，PLC通过直接控制空气阀的开度及持续时间来实现大小火在执

行完所分配的时间后切换，从而实现灵活的脉冲控制。当在快速升温阶段，如果实测温度赶不上设定温度曲线，则一个控制周期接一个控制周期都分配了100%的大火时间，这样便接近实现了连续燃烧，只有在设定温度附近才开始真正意义上的脉冲燃烧。这种燃烧方式的优点是可较好的控制炉膛内温度的均匀性，通过强烈搅拌炉气的循环保证温度场的分布均匀，经分段后炉内各点温度可保证升温速率的一致。 4。7. 3脉冲控制原理介绍：

4。7.3。1 脉冲控制方式是目前国际最先进的车底式炉的控制方式.在脉冲燃烧控制系统中,烧嘴只工作在开/关（或大火/小火)两种状态下，用户可根据对烧嘴的功率、混合比，喷出速度等要求将烧嘴一次性调到最佳状态，这样每次启动烧嘴时，烧嘴都处于最佳工作状态，对于提高燃烧效率和降低排放物污染水平都具有明显效果。通过多个烧嘴配合工作产生的热气流可在炉内产生分布均匀的温度场，提高被处理工件的加热质量和和温度均匀性.这种先进的控制模式在冶金和机械热处理行业都有着广泛的应用。

4。7。3.2点火时序：烧嘴点火分为自动和手动两种方式.在手动情况下，操作工可以在现场通过烧嘴控制器上的点火按钮给出点火指令，烧嘴控制器得到点火指令后，点火变压器得电放出点火电弧，同时燃气电磁阀打开将燃气送入烧嘴，点火时间根据不同的烧嘴控制器有所区别，一般点火时间持续在5秒钟左右。在点火期间，如果烧嘴点火成功,点火变压器自动断电，燃气电磁阀保持打开，同时在烧嘴控制器和控制柜上有烧嘴运行（燃烧)指示；如果烧嘴没有点燃，烧嘴控制器会自动切断燃气电

磁阀，点火变压器断电，同时在烧嘴控制器和控制柜上会有报警指示，提醒操作工判断并排除故障后，重新点火.在自动情况下,点火指令由在PLC中运行的程序给出，点火时序与手动情况下一致，运行及报警指示相同.

4。7。 4天然气压力流量显示 设有天然气压力流量显示. 4。7.5安全连锁

在天然气总管上设有燃气压力低限和高限压力开关，在助燃风机出口处安装一只低限压力开关，该信号作为烧嘴启动的连锁条件。 炉门升降与台车进出连锁，只有炉门升起时，台车才可以进出。 侧密封与台车进出连锁，只有侧密封打开时,台车才可以进出。 4。7.6控制系统主要配置如下：

①、烧嘴控制器和脉冲执行器可选用北京兴达奇或德国KROM产品。 ②、主控仪表为日本岛电的FP93可编程温控器、跟随仪表为岛电的MR13三回路温控仪.炉压控制器为SR93. ③、霍科德的燃气、空气压力开关。 ④、山西阳泉的YE—100型膜盒压力表。

⑤、西安仪表厂的双层瓷管活动法兰热电偶WRP2—331。S.（0—1400℃），L=750mm。

⑥、川仪的中长图多通道记录仪。S。（0—1400℃)。 ⑦、北京远东罗斯蒙特的炉压变送器。

⑧、空开、接触器、继电器和其它电控元件应选用天水长城、天水二

一三厂等名牌产品。

⑨、设保护屏的控制柜和炉门和台车控制箱根据现场情况制安. 五。 装置特点:

5.1 全纤维炉衬，减轻炉体荷重,且蓄热量小，节省能源. 5。2 下供热、上排烟,炉子结构简单紧凑。

5。3热炉底，燃烧产生的高温气流均匀进入炉体底部，烧嘴交错布置,能使炉温均匀。

5。4 采用脉冲燃烧控制并对炉子燃烧区分自动控温，不仅燃烧稳定，且保证炉温均匀，适用不同工艺、不同装炉量的温度自动控制 5。5采用可靠的密封机构,避免沙封密封不严密造成炉气外泄. 六。 设备报价明细表

序名 称 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 规格型号 数量 单价 万元 2.6 3 1 0.55 0.18 1。4 0。8 5 1 总价 万元 20。8 18 2 5。5 0。45 8。68 13.6 5 2 生产厂家 备注 天然气烧嘴及嘴BIO165 前控制阀门 锆铝型耐火纤维 硅酸铝质 普通型耐火纤维 硅酸铝质 低水泥浇注料 预制品 保温砖 台车护板 炉门边框 炉体、台车 钢结构 换热器 高铝—莫来石质 粘土质 RQTAl5Si5 Q235 组合件 8套 6吨 2吨 10吨 2.5吨 6.2吨 17吨 1台 2吨 包括：比例烧嘴及控制阀电磁阀电阀门:德国 动调节阀 山东鲁阳 山东鲁阳 包括台车边缘预制块 包括空气、燃气、烟气 炉子管道及风机 Q235 10 台车后密封装置 组合件 11 12 侧密封装置 炉门升降及 压紧装置 台车行走及 牵引机构 2套 1套 0.3吨 1 1.5 0。3 3 3。6 包括驱动装置及附件 包括减速机、车轮、传动轮及轴 包括控制柜、PLC仪表、电缆、电偶 13 1套 4.5 14 电气仪表系统 一套 18 18 15 安装、调试费 16 管理及设计费 17 18 运输费 税收 16 5.6 2 9.4 138。43万元 总价

每台设备总价为： 壹百叁拾捌万肆仟叁百元整 注：本报价不包含设备基础、轨道、及垫铁