1、燃熱發生爐煤氣80t/h推鋼加熱爐技 術 方 案 與 工 程 量2011.05華南工業爐企業宗旨：傾力打造最節能的工業爐造最環保的酸洗生產線以精心的設計、合理的成本、嚴謹的施工、完善的服務建設用戶最放心的工程是我們永恒的追求。1. 前言華南工業爐公司始建于二十世紀八十年代初期，是集工業爐窯與爐用機械設計、安裝、制造于一體的專業化公司。下屬市南海區豫窯工業爐廠、市華凱機械制造，與耐火材料分廠。現有高、中級技術人員20余名，專業涉與工業爐、連續酸洗生產線、非標設備以與自動控制等與工業爐有關的多個領域。為保持技術上的先進性，我們還長期與國高等院校通力合作共同進行新產品的研制與開發，將最新的科研成果迅

2、速轉化為生產力。目前，我公司擁有各類技術工人100名，并擁有8個專業安裝隊伍，具有工業爐成套設備的制造、安裝能力。由于堅持走設計、制造、安裝一體化的工程總承包之路，我們近幾年設計、施工的所有工業爐設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，穩定的性能受到用戶的廣泛贊譽，均被評為當地的樣板工程。“質量第一、用戶至上”是我公司的質量方針，也是我們賴以生存與發展的基石。無論項目大小、難易程度如何，我們都設身處地地為用戶著想。用戶的需要就是我們奮斗的目標。工業爐屬于熱加工設備，爐子性能的好壞、穩定性如何直接影響著工廠的產品質量與產量。因此，在設計、制造、安裝調試的整個過程中，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研究，并不斷吸收、借鑒國外同行業的先進經驗技術，華南工業爐研制開發的各類工業爐窯均具有明顯的先進性與創新性，在國同行業中一直處于先進地位。我們的技術特點主要包括以下幾個方面：(1) 根據用戶要求優化爐型結構： 根據用戶要求，在進行多方案比較的前提下，采用最合理的爐型結構與燃燒組織方案，并充分考慮爐子的性價比。(2) 合理采用各類溫控技術：在生產過程中采用自動化燃燒技術，根據不同的爐溫制度與燃料方式采用相應的控制方式,保證了爐溫的準確性與操作的靈活性；(3) 爐體保溫：根據不同的爐型與爐

4、溫制度，采用復合保溫措施，加強爐體保溫，爐子表面溫升達到國家標準GB/T3486-93；(4) 余熱利用： 采用多種余熱回收技術，充分利用煙氣余熱，高效節能。鋼坯加熱是整個軋鋼工序的龍頭和重要環節，其加熱質量直接關系到產品的質量，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和氧化燒損指標直接關系到鋼材產品的成本，從而影響到鋼材產品在市場上的競爭力。因此，設計、建造一座既符合國家標準、節能降耗，又滿足產量、質量要求的現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量和產量，適應軋線的裝備水平，并結合用戶的要求,本方案在充分研究了業主技術要求的前

5、提下進行了多方案比較，在綜合考慮了技術先進性與可靠性的基礎上，最終方案確定為：熱發生爐煤氣、換熱器預熱空氣、端進、側出燒嘴式加熱爐。爐 型：端進側出推鋼式軋鋼加熱爐；燃 料：熱發生爐煤氣；供熱方式：爐子兩側交叉專用燒嘴供熱上述方案是目前成熟的技術，以穩定、實用為基本設計原則，使用穩定，維修量小，簡單、經濟、可靠。2通用技術原則與技術標準2.1 工業爐設計技術原則(1) 工業爐以節能為中心進行設計，綜合考慮工藝、結構、設備和余熱回收設施，提高爐子熱效率，達到低耗、優質、高產和長壽，改善爐子的操作環境與環保條件；(2) 充分利用一次能源，最大限度地提高空氣預熱溫度，回收余熱。能耗指標應達到國先進水

6、平。(3) 設計中采取的主要節能措施是：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；提高爐子的嚴密性，嚴格控制爐體上的開孔，減少爐門數量；加強爐體和熱管道的絕熱。(4) 環保與安全采用低噪音風機、燃燒器，噪音超過標準的應采取有效的消聲措施；低壓煤氣和助燃空氣管道上應留有防爆孔；爐用設備的運轉部分、平臺、梯子均設置防護措施。(5) 工業爐各部分的砌體，必須采取有效的絕熱措施，按照不同接觸面溫度，使用不同材料的復合砌體，絕熱后的爐體外表溫度（以環境溫度20為基礎）應符合GB/T3486-93；(6) 根據燃料種類、爐子形式、加熱工藝和熱負荷的要求，合理選擇燃燒設備的型式和規格

7、，使其經常處于最佳狀態的圍運行，并力求提高燃燒效率；2.2 工業爐管道設計技術原則(1) 管路系統力求簡單,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) 管道系統設計應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，管道底面距車間地坪不應小于2.5米，煤氣管道需要布置在地下時，應敷設在地溝，并保證通風良好和檢修方便；(5) 爐前煤氣管道一般不考慮排水坡度，但應在水平管段末端和容易積水的部位設排水管或水封；(6) 為保證管道系統的嚴密性，除管道和附件的連接采用法蘭外,其它部位應盡量采用焊接；(7) 爐前煤氣管道應設有

8、下列裝置:爐前煤氣總管道上應設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 工業爐鋼結構設計技術原則工業爐鋼結構計算中拱頂推力應乘以下列溫度系數：爐 溫90010001300溫度系數2.02.53吊掛爐頂爐子鋼結構計算可適當考慮砌體膨脹產生的溫度應力的影響。吊掛爐頂梁和爐底應進行強度和剛度的設計計算，要求撓度不大于1/500。2.4 工業爐砌筑技術原則工業爐

9、砌筑必須按設計施工，砌筑材料應按設計要求采用，并應符合現行材料規定。砌筑的安全技術、勞動保護必須符合有關規定。砌筑耐火制品用泥漿的耐火度和化學成分應同所用耐火制品的耐火度和化學成分相適應，泥漿的種類、牌號與其性能指標，應根據爐子溫度和操作條件由設計選定。耐火砌體、整體澆注或搗制的耐火襯膨脹縫的位置、構造、數值與分布位置均由設計決定。2.5 本工程采用的技術標準YB905198 鋼鐵企業設計節能技術規GB1234890 噪音抑制標準GB907888 工業爐窯煙塵排放標準GBJ21187 工業爐砌筑工程施工與驗收規TJ23175 機械設備安裝工程施工與驗收規GBJ7885 煙囪工程施工與驗收規GB

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

11、 側爐墻表面溫升90；(2) 爐頂表面溫升115。3.2 設計原則與技術特點3.2.1本技術方案遵循的設計原則是：“實用、經濟、可靠” 充分考慮業主對該項目的要求 采用國家規定的公制計量單位 設計、管理質量保證體系采用IS09001標準 各項技術經濟指標均符合國家頒發的有關的環保、安全、消防、衛生的要求。技術特點：采用空氣預熱器把助燃空氣預熱至400C左右。采用熱滑道和均熱床綜合技術，有效地減少鋼坯的水管黑印。采用優化設計的整體澆注的復合層爐子砌體。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汽化冷卻系統。立管采用“T ”字形水管。3

12、.2.2 采用兩側交叉燃燒技術根據坯料確定的爐子寬度為6500mm，該寬度使用專用的側燃熱煤氣專用燒嘴非常理想，爐溫度非常均勻，燒嘴在爐子兩側上、下交錯布置，爐子端頭設置反向均溫燒嘴。3.2.3 供熱方式和熱負荷配備加熱爐分為預熱段、加熱段、均熱段三段。采用一臺助燃風機，靈活控制爐子各段爐溫、爐壓以與爐子各段熱負荷。熱負荷按滿足加熱爐80t/h產量配備，熱臟煤氣消耗量為19200NM3/h，配備量為23000 NM3/h。熱負荷分配比例為：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合砌體結構。爐底采用復合砌筑結構。 爐頂材料組成：爐頂用高鋁質錨固磚 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： 爐墻用高鋁質錨固磚 Lz-55超低水泥澆注料 280mm輕質耐火磚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構，熱滑道材質為ZGC

14、r25Ni20Si2+1Cr18Ni9Ti。均熱段滑軌磚采用鉻剛玉磚，厚度為230mm。3.2.5 汽化冷卻系統加熱爐的縱、橫立爐底管采用汽化冷卻，自然循環系統。汽化冷卻的設計遵守“蒸汽鍋爐安全技術監察規程”與其實施細則。汽化冷卻的鍋筒進水使用當地的自來水經軟化處理后的軟水，水質按低壓容器水質標準。鍋筒間為鋼平臺，四周設金屬欄桿，鍋筒給水和蒸汽壓力均采用自動控制。汽化冷卻裝置產汽約為24t/h(根據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。考慮到加熱爐與煤氣發

15、生爐使用周期的變化，本方案特地為煤氣發生爐另配備一臺小型水泵供煤氣發生爐專用。加熱爐采用4根133x20的縱水管，材質為厚壁無逢鋼管，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。縱水管、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、煤氣管路系統加熱爐供風系統主要由鼓風機、空氣管道、空氣預熱器等組成。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置防爆閥。根據加熱爐生產能力為80t/h的設計要求，加熱爐每小時需要空氣量為23

16、000Nm3/h。風機選型時風機的額定風量應為管道系統最大供風量的1.21.3倍，則鼓風機額定風量為230001.2=27600Nm3/h。鼓風機型號：9-26No.11.2D 數量： 1臺風機風量：2412633173Nm3/h風機風壓：72647747Pa風機電機型號：Y315S-4 電機功率110kW進風口配備調節閥門和消音器各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合措施。煤氣主管道采用保溫結構，材質為漂珠輕質保溫磚+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、統加熱爐排煙系統主要由煙囪、煙道、空氣預熱器等組成。煙囪采用鋼制結構，高度45米，出口直徑約1.8米。換熱器技術性能：換熱面積： 約400M2空氣側阻力損失： 1500Pa煙氣側阻力損失： 200Pa材料組成： 1Cr18Ni9Ti + 滲鋁管 +20g3.2.8 過程檢測與控制系統由于熱臟發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，即使安裝控制系統也形同虛設。根據長期的實踐經驗，我們采用空氣計量并遠程手操結合溫度顯示的辦法對爐溫進行監控。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 預熱段、加熱段、均熱段三點爐溫檢測、顯示 發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(1) 發生爐煤氣低發熱值：12504.18KJ/Nm3（按普通煤氣發生爐配置）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：PH:79懸浮物：100mg/L(4) 軟水消耗量：10t/h總硬度：0.03mg/L水質：PH（25）:7(軟水水質要求按低壓容器水質標準GB15761996)懸浮物：5mg/L含油量：2mg/L (5) 電鼓風機配用電機一臺，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軋制輥道標高: +800mm (根據工藝初定)3.2.11 主要技術參數表序號項目名稱數 值備注1爐子產量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燒嘴數量32只17噸鋼能耗小于60公斤標煤 18氧化燒

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