室式天然气加热炉的改进

第32卷第5期工业妒Vol32 No52010年9月Industrial Fumace室式天然气加热炉的改进朱敏鸿(陕西宏远航空锻造有限責任公司,陕西咸阳713801)要:对天然气加热炉进行了系统分析和改进。重点介绍了炉体结构及燃烧控制系统的改进。通过上述改进,提高了天然气加热炉的炉温均匀性提高了产品质量和产量取得了节能降耗的良好效果。关键词:燃气加热炉;热炉底;然烧控制;炉温均匀性;节能图分类号:TG307文献标识码:B文章编号:1001-6988(2010)05-0043-02Improvement of Natural Gas Chamber FurnaceZHU Min-hong(Shaanxi Contoso Aviation Forging Limited Liability Company, Xianyang 713801, ChinaAbstract: The analysis and improvement of the natural gas furnace are carried out systematically. Theimprovement of the furnace structure and the combustion control system are introduced. Through the aboveimprovements, the temperature uniformity of the natural gas furnace is increased, the quality and quantity ofroducts are improved, and good results in saving energy, reducing exhaust are received.Key words: gas heating fumace; hot fumace hearth; combustion control; fumace temperatureuniformity; energy conservation公司是一个以钢、铝、钛、高温合金等航空材料了±15℃,见表1;天然气消耗较改造前同类炉子相锻造为主的热加工企业。用于锻造、热处理及模具比节约30%以上,节能降耗显著。预热等方面的加热炉种类比较多,主要采用电阻炉和燃气加热炉。多年来,使用燃料为发生炉煤气,发生炉煤气的热值较低,炉温均匀性差,加热效率低下,污染环境,严重制约了航空航件的生产。2005年初公司引入天然气,建造了第一台天然气加热炉,至2009年加热炉全部使用天然气。1炉体结构设计的改进图114点立体测温示意图由于在结构设计上沿用了原发生炉煤气加热炉原天然气加热炉燃烧产生的烟气通过烟道直的一些设计思想,使用一段时间以后发现,天然气消接进人换热器,然后排入大气,属于直排式。炉内耗比较大,存在不完全燃烧现象,炉温均匀性不好,排出烟气温度高达600-1200℃,约占供入炉内热炉膛测温温差达±25℃。针对加热炉在结构设计燃量的30%-60%。这么多热量的排走,虽经过换热烧控制、节能减排等方面的问题进行分析和技术改器,还是浪费巨大,而且炉内不易形成一个较稳定进后,炉温均匀性显著改善如某台炉膛容积为75的温度场,温度梯度比较大,测温炉内温度均匀性m3加热炉立体14点测温(见图1),炉温均匀性达到为±25℃收稿日期:201003-09;修回日期:201007-22笔者在后续加热炉设计中,在炉体的结构上进作者简介朱敏鸿(198-),男,工程师,主要从事工业炉的设计行了改进采用热炉底结构形式使直排烟气改为从与工艺工作排烟口进入炉底,烟气经炉底烟道循环后再进入换43技术改造:室式天然气加热炉的改进表175m天然气加热炉14点测温数据炉空气预热350℃左右,可节约燃料15%左右实际温度/r℃测试位置仪表指示温度产炉衬材料的选择也是重要的节能因素。改进过最低程将两台同型号不同炉衬天然气加热炉对同一批坯料保温进行比较,两种炉衬耗气量相差比较大。用148.3114533116016016371158775m3天然气炉加热同一种坯料,单就保温阶段进l1517行比较,用浇注料做耐火层的炉子天然气用量为170-180m}h,而用耐火纤维模块做耐火层的炉子611611601168511644燃气量仅为70-80m沿h如定期对耐火层表面刷涂11601156.1红外线耐火喷涂料,可节能和抗击炉气对炉衬的冲1160117811668刷,防止炉衬剥落。1146.3o123l1112燃烧控制系统的改进11601163.511575115991153.9原天然气加热炉采用定比燃烧方式,这种方式l1505不利于控温,因控制系统单一,燃烧系统独立运行1601151.711467造成炉内温度场不易控制,每一个区的温度主要靠注:在合格区尺寸范围内,设定温度1100℃,实测温度1160:人为操作,温度均匀性差,坯料得不到一个稳定的温符合土5℃要求度场,直接影响坯料的加热质量,对此采用了炉温自热器,最后排人大气,见图2。动控制与记录、空燃比自动调节系统烧嘴的燃烧能力控制由PID炉温控制单元实现,它由热电偶、控温仪表、烧嘴及配套的燃烧单元组成。控温过程,按照温控器PD信号调节电动蝶阀开度,与此同时燃气也通过空气压力信号作用给空燃比例阀自动配比燃气量,从而实现燃烧自动控温。整个控温过程,排烟口烧嘴烧嘴排烟口通过记录仪跟踪记录。燃烧控制系统,见图3。主控热电偶斗温度记温度控制器图2改进后的室式天然气加热炉结构图热空气手动蝶阀改进使加热炉的炉底得到了充分预热,改善了炉内的温度场减小了不同加热平面的温度梯度,改补比例调善了炉温均匀性(见表1),减小了毛坯各部分的温器直点火电极差缩短了加热和保温时间,提高了锻件加热速度;型翼降低进人换热器的烟气温度,从过去的1100℃左空气接凵○O燃气接口右降至700-800℃提高了换热器的使用寿命;过去加热炉空气不预热,现在空气预热至350℃减排效图3燃烧控制系统图果显著。排放烟气的温度降低,由原来600~700℃设计采用炉压自动调节系统。电动蝶阀安装现在为300℃左右。改善了大气环境据统计200于烟囱中,电动蝶阀的开度比例直接受炉内微差年SO2排放量同比下降12%压变送器和炉压控制表的自动控制。所以在燃烧采用空气换热器,节能效果比较显著。据资料控温过程中,因燃烧烟气量和烟囱电动蝶阀始终介绍,加热炉空气预热温度每提高100℃,约可提高保持一定比例,炉膛压力比较稳定,炉子处于较好炉子生产能力2%,节约燃料5%左右。天然气加热的工作状态下转第49页)工业妒第3卷第5期2010年9月裘1GBT4889-94规定常用补偿导线的技术标准电偶配用的补偿导线名称分度号名称型号正极负极一般普通级、耐热普通级一般精密级耐热精密级s铜-铜镍06补偿型SC镖铬—镍硅K铁铜镍22补偿型铜铜镍补偿型镍铬10-镍硅3延长型KX镍铬铜镍E镍铬10-铜镍45延长型EX铁钢镍铁-铜镍45延长型X铜康铜铜-铜镍45延长型藍黑棕紫白灰镍铬硅-镍硅N铁铜镍18补偿型NC镍铬14硅-镍硅延长型NX表2GBT4889-94推荐按照IEC-584-3标准的敷设,以免造成电磁干扰影响计量设备运行,同时也常用补偿导线的着色是防范漏电造成高电压串入仪表的措施;的化学腐热电偶分度号补偿导线型号负极正极护套着色蚀,机械损伤27尾声橙黄设备检查的常用方法,即看外观、嗅气味、听声音、触摸发热温度。NC. NX3结语现场设备维护作业中,累积了许多宝贵的实践TX经验,凝聚了诸多一线人员长期维修作业中成功的尘,热电偶套管内外灰尘,要清除;管,保护套管软经验和失败的教训。将这些来自现场的经验提升到管和穿线管,检查是否松动破裂,进行紧固或者更理论的高度,规范其表达含义,纠正其偏差和错误,换;固,紧固件拧紧或者更换;压,用于高温承压的可以去伪存真,使设备维修理论与实践经验有机地保护套管进行探伤检查;检校准和检定热电偶。结合,为设备维修工作在安全生产、提高工效、丰富2.6安全专业理论方面提供支持。两人以上监护作业;④工作许可制度;④带压拆卸热电偶的保护套管拆卸的注意事项;与热参考文献:电偶配套的仪表4920V或380V电源;⑤仪表线]乐建波化工仅表及自动化M北京化学工业出版杜20与动力电源不要同管敷设也尽量避免同方向并列2]黄春利传感器与检测技术M北京机械工业出版社200(上接第44页)的加热,甚至将加热炉用于产品的热处理这样将提3结语升加热炉的功能,为企业带来更大的效益。通过对室式天然气加热炉结构和控制系统的改参考文献:进,提高了炉温均匀性、提高了产品质量和产量、节王秉铨工业炉设计手册M12版北京:机械工业出版社,19能、环保效果明显。改造后,炉温均匀性达到±15℃2]有色冶金炉设计参考资料编写组.重有色冶金炉设计参考资料M北京:冶金工业出版社,1979但还有很大潜力,如在控制上更加细化将每区燃烧增样模热处理炉M西安西北工业大学出版社,1989单元多元化,实现炉膛温度±8℃,可适应不同产品