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热风炉技术方案湖北神雾热能技术有限公司共12页第1页一、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/h2).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：6～8kPa5).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：10kPa6).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/h3热负荷调节比1：64燃烧过量空气系数≤1.15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热风炉技术方案湖北神雾热能技术有限公司共12页第2页序号项目/内容参数/指标备注10燃烧室尺寸Ф2600×5000mm11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≥15MPa1000℃×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通过强化燃料热风炉技术方案湖北神雾热能技术有限公司共12页第3页与空气混合，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热风炉技术方案湖北神雾热能技术有限公司共12页第4页的煤气。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热风炉技术方案湖北神雾热能技术有限公司共12页第5页和长明火。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热风炉技术方案湖北神雾热能技术有限公司共12页第6页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TCRTDAIAODIDO（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12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12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112热风炉助燃空气流量调节控制及反馈113热风炉调温风入口调节控制及反馈114风机运行控制状态显示1225火焰监测22（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○热风炉技术方案湖北神雾热能技术有限公司共12页第7页四、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28通风碟阀DN500PN0.05MPa个29防爆阀DN700个1神雾公司热风炉技术方案湖北神雾热能技术有限公司共12页第8页序号设备名称规格型号单位数量备注10小口径阀门及压力表等若干11管路钢结构套12、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GGD2200×800×6001（台）2助燃风机变频器55KW1（台）富士3调温风机变频器250KW1（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GGD2200×800×6001（台）2UPS山特C3K1（台）3S7-300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4PLC接口端子南京菲尼可思1（套）5触摸屏TP2701（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0～16Kpa2（台）川仪2差压变送器0～1