热风炉技术方案.docx
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热风炉技术方案
山西安龙重工有限公司
热风炉系统设备
技
术
方
案
湖北神雾热能技术有限公司
2009.12.02
一、前言
该项目是遵循山西安龙重工有限公司所提技术要求设计，所采用的技术核心主要是目前国内外先进的燃气半预混双旋流燃烧技术等。
二、设计基础
1、原始参数及现场条件
1）.处理原料
待定
2）.处理能力：
待定
2热风炉工况参数
1）.最大热负荷：
2000×104Kcal/h
2）.热风炉出口热风温度：
50～300℃
3）.热风炉出口热风流量：
187000Nm3/h（在300℃工况下）
4）.燃料参数
煤气（具体种类待定）：
热值约1000Kcal/Nm3
压力：
6～8kPa
5）.液化气或其它高热值燃气（启炉和长明火燃料）
热值：
20000kcal/Nm3
压力：
10kPa
6）.煤气吹扫气参数
氮气：
压力：
～0.2MPa
三、方案内容
1、性能参数
序号
项目/内容
参数/指标
备注
1
热风炉外型及支撑方式
卧式（鞍式支座）
2
最大负荷
2000×104kcal/h
3
热负荷调节比
1：
6
4
燃烧过量空气系数
≤1.1
5
热效率
≥96％
6
燃烧室设计温度
1200℃
7
出口温度
50~300℃
8
炉内操作压力
-100～+100Pa
视实际工况而定
9
炉体尺寸
Ф4600×9000mm
10
燃烧室尺寸
Ф2600×5000mm
11
燃烧器
WDH-RFL-1000C（2套）
专利技术
12
点火和火焰控制方式
自动点火，配紫外火检
就地/远程
13
适应燃料
煤气（待定）
14
启炉和长明火燃料
液化气
2、耐火材料选型参数
低水泥高铝浇注料：
用于炉膛耐火内衬
容重～2.3kg/m3
烧后抗压强度110℃×24h≥15MPa
1000℃×3h≥25MPa
烧后线变化率1000℃×2h0～-0.2％
耐火度＞1700℃
3、热风炉设备特点综述
热风炉是根据终端设备对温度的要求，输出适合温度和一定流量热烟气的设备，在满足此基本要求的基础之上，我们重点考虑了如下方面：
a）热风炉在运行过程中对炉内温度实现检测，满足终端设备所需要风温及风量。
燃烧器调节范围大，火焰长度、扩散角均能和炉子合理匹配，且配有自动点火和火检，保证安全稳定运行；
b）炉子采用合理的钢结构来支撑本体；选用性能良好的耐火材料砌筑，采用二次风冷却的方式，确保炉体表面温度符合技术要求；
c）合理配置炉子检修口、观察孔，结构设计做到开启灵活，关闭严密，减少炉气外溢和冷风吸入的现象；
d）配备完善的热工控制系统设备，自动化程度高。
确保严格的空燃比和合理的炉压等控制，使热损失减少到最小；
e）满足低耗、节能的工艺要求；
f）在环保方面，烟气中有害成分游离碳和NOX通过强化燃料与空气混合，避免游离碳的生成；同时降低燃烧过剩空气系数和火焰温度是减少NOX的有效技术措施。
实现减少NOX的生成量。
4、热风炉系统及主要技术说明
4.1、热风炉结构与组成
热风炉主要由热风炉本体、燃烧器、燃烧及控制系统等组成，另外在热风炉后配有混风筒，以使热风炉产生的烟气和循环烟气相混合，最终以需要的温度和流量供住用气设备。
热风炉本体外型为封闭卧式圆筒形整体结构，鞍型支座支撑。
整体分两部分，即燃烧室和混合室。
燃烧室前端及尾部设置调温风口（掺冷风口），燃烧室外层与炉体外层之间设置旋流支撑，混合室设置调温风进口和热风出口。
根据炉膛内的温度选择耐火衬里的材料为低水泥高铝质耐热材料，并根据传热计算确定耐火衬里厚度，在环境温度下，热风炉外表面的温升应不大于60℃。
热风炉的耐火衬里材料必须有出厂合格证且经过第三方权威机构的检验。
本体上还设置检修口、观察孔、防爆口、测压、测温点等附属设备，详细参见“热风炉结构图”。
调温风从炉体侧面切向进入燃烧室外层夹套，再从燃烧室前端面及尾部筒面圆周上均匀分布的孔中（掺冷风孔）进入，和燃烧室的高温烟气进行混合。
燃烧室的温度在1050℃左右，调温风的温度约为20℃，当调温风掺混到燃烧室高温烟气中后，可使燃烧室尾部（进入混合室）温度下降到900℃，起到保护内衬的作用。
燃烧室外层夹套，能使调温风流动均匀并被预热，同时起到气体层保温作用，达到减薄炉膛内衬，降低炉壳外表面温度的效果。
大部分调温风从燃烧室外圈壳体均匀地进入混合室，使炉膛出来的烟气与调温风混合，这样一来，不仅保证了热风炉出口烟温的均匀性，也使得热风炉的混合室尺寸有所减小。
4.2、燃烧器结构及性能
燃烧器为空煤气多层相套的结构，并配有点火和火焰检测装置、烧嘴砖等。
此烧嘴采用神雾公司的专利产品技术：
半预混双旋流燃烧技术。
半预混双旋流湍混燃烧技术采用空气喷出的高速气流形成的负压卷吸低压力的煤气。
按一定比例配置的高压空气与煤气的予混合气在负压卷吸作用下就能以一定的高速喷出煤气喷口，这就避免了低压力煤气在喷口处喷射速度低造成回火的危险。
该燃烧装置的煤气喷出口附近增设煤气旋流装置，使予混的空煤气以一定的旋流强度与具有一定旋流强度的助燃空气二次掺混，加强了煤气与空气的相互混合，达到了充分燃烧的目的。
该技术充分利用了预混式及扩散式燃烧的优点，克服了单纯预混式和单纯扩散式燃烧的不足，经过国内几十家企业的工业应用，得到了一致的好评。
该技术的突出优点如下：
煤气与助燃空气经过两次湍流混合，达到充分燃烧的目的，燃烧效率可达99.5%以上，节能4%以上。
克服了低压力低热值煤气喷射速度低，易造成回火、脱火的现象。
火焰喷射速度高，火焰刚性强，能实现高强度燃烧。
火焰长度、形状可按用户要求设计。
可根据用户要求设计安装性能可靠的电子点火系统和火焰监测、报警系统。
4.3、热风炉燃烧及控制系统说明
4.3.1、概述
热风炉是一种卧式圆筒炉，配置独立的燃烧及控制系统。
本系统根据工艺特殊要求配置一套完善的控制方案，特别从安全上考虑，使燃烧控制操作灵活、安全可靠。
4.3.2、系统组成
本燃烧控制系统采用全套自动控制,整套系统由各种管路（含阀门等）、点火控制箱、各种仪表、控制柜等组成。
其中管路包括主炉煤气管路、点火煤气管路、助燃空气管路、调温风管路、氮气吹扫放散管路等。
主炉煤气管道由安全切断阀、电动盲板阀、压力变送器、流量计、电动调节蝶阀、手阀、管路钢结构等组成。
安全切断阀在故障或事故状态下会自动切断主燃气，以确保安全生产。
点火煤气管道由手阀、压力表、管路钢结构等组成，焦炉煤气主要用于启炉和长明火。
助燃风管道由鼓风机、流量计、压力变送器、蝶阀、管路钢结构等组成，并设有变频器来调节风量，鼓风机配有消音器和出口软节，以起到减震和消音的作用。
调温风管道由鼓风机、压力表、管路钢结构等组成，并设有变频器来调节风量，鼓风机配有消音器和出口软节，以起到减震和消音的作用。
另外在热风炉体和出口处分别设置了温度和压力检测装置。
4.3.3、控制功能
热风炉自动化燃烧控制系统是由S7-300PLC控制模块作为控制器，现场总线采用PROFIBUS-DP总线结构将控制器与触摸屏系统相连接，PLC控制器用于生产过程中的逻辑和顺序控制，闭环调节控制，数据采集、计算和过程I／O处理等。
德国SIEMENS公司的触摸显示屏（人机界面）用于参数设定、操作和修改、报警和事故显示、过程画面显示、系统状态显示等。
并根据用户要求预留通讯接口给DCS。
1）系统启动
系统手动启动。
首先吹扫约三分钟，结束后立即启动点火程序。
若火检探头检测到稳定的火焰通过火焰控制器发送信号给PLC控制系统，当PLC接收到信号后即认为点火成功；若PLC未接收到火焰信号即认为点火失败，控制系统发出声光报警。
若点火失败，则重新对炉膛进行吹扫。
2）炉膛温度控制部分
热风炉出口温度控制是一个主要控制对象。
根据热风需求量大小和温度的高低，按照热量正平衡给定燃料供应量，并自动实现风的配比。
再通过热风炉出口温度的要求，调节调温风的供给量，（此时，应考虑温度滞后），达到控制热风炉出口温度的目的。
在调节时，当热风炉所需的热风温度或流量增大时，燃料供给量需要增加，仅当助燃风机变频器控制助燃空气供给量增大并反馈至燃料调节器后，方可由燃料调节器控制燃料量的增加；反之，仅当燃料调节器控制燃料量减小并反馈至助燃空气调节器后，助燃空气变频器方可控制助燃空气供给量的降低，确保安全。
3）系统主要检测及控制参数
1炉膛、热风炉出口和混风筒出口温度检测、显示、控制
2热风炉出口压力检测
3空、燃气压力检测
4空、燃气流量检测、显示、控制
5各种报警检测及显示
4）系统报警部分
若下列主要联锁保护超出限制或未达到，PLC控制系统发出声光报警并立即关闭快切阀切断燃烧，并显示报警信息。
1鼓风机故障
2助燃风压力低
3燃气压力低
4火检无信号
5炉压超压
6炉膛或热风炉出口超温
5）热风炉检测控制信号（需送入用户控制系统项目）
序号
名称
输入PLC信号种类与数量
TC
RTD
AI
AO
DI
DO
（一）、温度检测
1
热风温度检测
2
（二）、流量检测
1
煤气流量检测
1
2
助燃空气流量检测
1
（三）、压力及其它检测
1
助燃风压力检测
1
2
煤气总管压力检测
1
（四）、自动控制
1
热风炉煤气流量调节控制及反馈
1
1
2
热风炉助燃空气流量调节控制及反馈
1
1
3
热风炉调温风入口调节控制及反馈
1
1
4
风机运行控制状态显示
1
2
2
5
火焰监测
2
2
（五）、自动报警
故障项目
重故障
轻故障
备注
1
炉膛或热风出口超温
○
2
鼓风机故障
○
3
调温风机故障
○
4
助燃风压力低
○
5
煤气总管压力低
○
6
火检无信号
7
炉压超压
○
四、供货范围界定
1、供方负责范围
1）提供12套热风炉，见《供货清单》。
供方供货自煤气盲板阀后起，至热风炉出口法兰（含配对法兰）。
2）供方对所提供设备进行安装及调试。
2、用户负责范围:
1）设备卸车；炉体基础施工；基础预埋件的制作。
控制室、风机房土建及照明安装。
2）将设备所需电源供至卖方配电柜；厂内燃气管道、氮气管道安装至设备附近5m范围。
3）热风炉出口以后的管路
4）配合卖方进行设备的安装、调试，并为设备试车提供物质和动力条件。
5）烘炉：
所需材料、燃料、人员由需方负责，供方负责技术指导。
3、其它
3.1其它未尽事宜双方协商而定
五、供货清单（单台热风炉）
1.机械部分
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
热风炉本体
WDH-RFL-2000C
台
1
神雾公司
2
燃烧器
WDH-RFL-1000C（含点火枪）
套
2
神雾公司
3
助燃空气鼓风机
型号：
9-26No.10D
功率：
75kw
包括软连接、整体支架、减震垫
套
1
江苏精彩
4
调温风机
型号：
G4-73No.20D
功率：
250kw
包括软连接、整体支架、减震垫
套
1
江苏精彩
5
气动快切阀
DN800PN0.25MPa
个
1
鞍山佳控
6
电动调节阀
DN600PN0.25MPa
个
1
鞍山佳控
7
半球阀
DN450PN0.25MPa
个
2
8
通风碟阀
DN500PN0.05MPa
个
2
9
防爆阀
DN700
个
1
神雾公司
10
小口径阀门及压力表等
若干
11
管路钢结构
套
1
2、仪表及电气控制部分
1）热风炉自动点火及熄火保护装置
序号
设备仪表名称
规格型号
数量
备注
1
点火控制箱
2（台）
2
紫外型火焰检测装置
R4343配接C7027A系列紫外探头
2（套）
3
电子点火杆
2（套）
4
附件
含接线软管，接插座，接线盒等
1（套）
2）风机控制柜
序号
名称
规格和型号
数量
备注
1
柜体
GGD2200×800×600
1（台）
2
助燃风机变频器
55KW
1（台）
富士
3
调温风机变频器
250KW
1（台）
富士
4
附件
含断路器，接线端子，按钮，指示灯等）
1（套）
3）PLC控制柜
序号
名称
规格和型号
数量
备注
1
柜体
GGD2200×800×600
1（台）
2
UPS
山特C3K
1（台）
3
S7-300部分
含CPU，开关电源，输入和输出模块，下载电缆，连接器，通讯模块等
1（套）
西门子
4
PLC接口端子
南京菲尼可思
1（套）
5
触摸屏
TP270
1（台）
西门子
6
附件
含断路器，按钮，指示灯等
1（套）
4）外围设备部分
序号
名称
规格和型号
数量
备注
1
压力变送器
0～16Kpa
2（台）
川仪
2
差压变送器
0～1Kpa
2（台）
川仪
3
微差压变送器
-300～+100Kpa
1（台）
川仪
4
流量计
DN700/DN800
2（台）
仪新或塔南
6
热电偶
S型
1（只）
川仪
7
热电偶
K型
2（只）
川仪
六、设计联络、资料交接
1、人员配置
在合同签订后，甲、乙双方应各自指定一名技术负责人，作为对口联系人。
双方具体联系事宜以书面形式确定，并须双方负责人签字方有效。
2、资料交接
1）签订技术协议生效（随合同一起生效）后两周内，卖方向买方提供如下资料（电子文档E-mail+打印签字文档EMS）：
1．土建基础条件图
2．系统原理图
3．设备平面布置图
2）发货前，卖方需向买方提供施工蓝图2套，提供全套系统详细的部件清单，包括型号、规格、产家、在线数量等相关信息，并提供易损件清单。
对于外购标准元件，应提供相应的使用说明书和产品质保证书；提供整套设备的详细（操作、使用、维护）说明书以及相关的技术资料电子版两套；
3）调试结束后，卖方需向买方提供全套电控系统竣工图（含全套原理图、PLC程序图）和机械装配图纸一式2份，供存档和日常维护使用；提供全套系统最终所使用到的所有软件备份（经授权使用）和程序备份，一式2套，PLC严禁设置密码。
七、工程进度、设备验收
1、工程总进度
工程总进度按合同后效后120天具备生产条件的要求安排。
为保证这一建设周期，各个环节都应严格控制，确保从合同生效、设计直到投产能按时、优质地完成。
2、工程主要接点：
（以下天数计算以商务合同生效日后算起）
商务合同生效后，发包方提供完整技术资料给承包方；
14天后完成初步设计、接口资料图审查；
30天后完成施工图审查；
60天后有甲方验收相关产品（预计）
65天后开始筑炉、设备安装；
100天后进行烘炉及无负荷调试和调试（有负荷）联机调试。
120天后开始烘炉完成，具备生产条件
3、在乙方完成厂内制造发货前三天内通知甲方派员去乙方进行予验收后方可发货。
4、整机设备在用户现场安装调试、烘炉投产交付用户使用后的整机验收为最终验收。
5、由于甲方原因导致乙包方以上工程接点不能保证或不可抗力因素造成工期耽误，合同考核工期依次顺延。
八、性能保证
该系统属于非标控制系统，但整套系统的设计及制作均按我公司内定标准和国家有关标准执行，我们保证混风炉系统设备整体可靠性及工作稳定性。
混风炉燃烧系统采用我公司具有自主知识产权核心技术设置；控制部分常规电气元件采用国产知名品牌的产品，关键元件采用进口，PLC采用西门子的S7-300。
卖方承诺燃烧器（空、煤气喷头除外）、炉子本体钢结构部分寿命不小于10年,各种自控设备寿命不小于3年（易损件除外），在整个寿命期内，凡是因产品质量引起的设备故障，卖方均承担免费的维修服务，但在一年的质保期过后，配件的成本费用要由买方承担。
九、技术培训
乙方将指定技术熟练和合格的技术人员在合同范围内对发包方技术人员进行指导并解释合同范围内的所有技术问题。
乙方保证甲方技术人员将在不同岗位上操作和接受培训，以使他们理解并掌握“设备”的技术、操作、检验、修理和维护等。
培训分为工艺及机械部分和燃烧及仪控部分。
分别在乙方推荐的类似的工厂或该设备现场进行培训。
提供说明书、操作规程、操作初步的培训计划，供甲方研究。
培训开始前一个星期，甲方将通知前往受训人员的姓名、性别、出生日期、职务、专业等。
培训时间、地点根据工程进度双方协商确定。
最终培训计划将在甲方技术人员到达后，由双方根据合同规定和甲方技术人员的实际要求通过协商决定。
培训开始前，乙方向甲方技术人员详细解释操作要求和工作中的注意事项。
技术培训地点的选择，既可以在贵公司，也可以在湖北神雾公司
十、质量承诺及售后服务
1、除保证燃烧系统有优良的工作性能外、严格保证系统的外观质量，例如：
烧嘴的焊接件、管路安装等一定保证外观优良。
2、系统的质量保证期为设备验收之日起12个月。
3、在质量保证期内如出现质量问题接到甲方通知后在24小时之内做出反应、48小时之内到达现场进行无偿服务。
4、本系统的各主要配套件均有出厂合格证。
5、长期向甲方按出厂价提供易损件及备品备件。
十一、主要标准规范
（设计规范、检查验收标准、施工及验收规范、质量标准）
1、质量体系：
ISO9000质量体系
2、设计、施工安装规范：
GB50300-2001《建筑工程施工质量验收统一标准》
GB50203-2002《砌体工程施工质量验收规范》
GB50205-2002《钢结构工程施工质量验收规范》
GB50275-98《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》
GB50254-96《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》
GBJ93-86《工业自动化仪表工程施工及验收规范》
GBJ235-82《工业管道工程施工及验收规范》
GBJ236-98《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》
GB2102-88、GB3087-82、GB3092-93、GB5039-83《管材执行标准》
GBJ211—87《工业炉砌筑工程施工及验收规范》
GB12348—90《噪音抑制标准》
GB9078—1996（二级标准）《工业炉窑大气污染物排放标准》
GB16297—1996（二级标准）《大气污染物综合排放标准》
3、质量标准：
GBJ131-90《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》
GB50184-93《工业金属管道工程质量检验评定标准》
GB50185-93《工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准》
GB50252-94《工业安装工程质量检验评定标准》
GB50309-92《工业炉砌筑工程质量检验评定标准》
GB50221-95《钢结构工程质量检验评定标准》
GBJ310-88《电气安装工程质量检验评定标准》
4、安全保障标准：
JGJ59-99《建筑施工安全检查标准》
GB50194-93《建设工程施工现场借用电安全规范》
GB1894-88《安全标志》
《环境空气质量标准》GB3095-1996
《工业企业噪音控制设计规范》GBJ87-85
十三、附图
1、《系统原理图》
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