精選優質文檔-----傾情為你奉上精選優質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業專心---專注---專業精選優質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業雙段煤氣發生爐安全監控系統說明書一．蓄熱式鎂還原爐技術簡介1.蓄熱式鎂還原爐技術蓄熱式高溫空氣燃燒技術（HTAC），是20世紀90年代以來在發達國家開始普遍推廣應用的一種全新燃燒技術，它具有高效煙氣余熱回收和高溫預熱空煤氣以及低污染排放等多重優越性。我公司首次將HTAC蓄熱式燃燒技術與金屬鎂冶煉相結合，從根本上克服傳統金屬鎂還原爐燃燒效率低下、熱量浪費嚴重、爐內溫度不均一、爐內溫度不好控制、污染嚴重的缺點，提供一種能耗低、爐內溫度均一、利于控制爐溫、提高生產效率及產品品質的高效節能環保型金屬鎂還原爐。新型的蓄熱式鎂還原爐技術在各個方面都有著無可比擬的優勢，現已成功應用于寧夏華源鎂業集團，投產后節能效果非常顯著。其優點主要表現為:采用高效蓄熱回收技術，空、煤氣雙（單）預熱到1000℃；蓄熱燃燒技術可應用于各種氣體燃料；●爐內溫度均勻，無局部高溫點、低氧化燒損，延長還原罐的使用壽命；●比目前通用金屬鎂還原爐可節約能源達50%以上；●具有專利技術的換向和燃燒系統；●采用靈活的PLC控制方式；●提高反應速度，增加產量；●系統排煙溫度：≤150℃；●降低NOx物和CO等有害氣體的排放，可明顯改善現場生產環境；●投資回收周期短，效益高；傳統金屬鎂還原爐一般采用返熱加熱還原罐的結構。這種傳統結構的還原爐中的火焰和煙氣翻過擋火墻進入爐膛，自上而下經過還原罐，很快的由過火孔排出爐膛，排煙溫度可以高達1200℃左右，不能很好的回收利用，能源浪費嚴重。此外，傳統的金屬鎂還原爐使用原煤作為燃料，燃燒效率低下，污染嚴重。而且這種燃燒方式導致金屬鎂還原爐爐膛內部溫度不均，燃燒溫度控制不靈活，造成了還原罐壽命普遍太短，生產出的成品金屬鎂品質不高。蓄熱式鎂還原爐克服了傳統金屬鎂還原爐燃燒效率低下、熱量浪費嚴重、爐內溫度不均勻、爐內溫度不好控制、污染嚴重的缺點。提供一種能耗低、爐內溫度均勻、利于控制爐溫、提高生產效率及產品品質的新型高效的金屬鎂還原爐。可以說，蓄熱式鎂還原爐技術是金屬鎂還原爐的一次革命，必將成為金屬鎂還原爐系統改進的方向。蓄熱式鎂還原爐簡單示意原理圖見下圖。其特征在于蓄熱室（II）和蓄熱室（I）中填充蓄熱體——陶瓷蜂窩體或者陶瓷小球。爐外設置換向系統。爐體使用多種耐火材料分層砌筑。換向系統、風機、蓄熱室（II）、蓄熱室（I）由管路連成一體。換向系統控制空煤氣的流向。管路上設置閥門控制其流量。還原罐的罐體設置于爐膛之內。（見圖1）圖1蓄熱式鎂還原爐原理圖2.蓄熱式鎂還原爐原理由蓄熱室（I）及蓄熱室（II）構成的蓄熱室單元在爐側一端處于交叉排布狀態，每種蓄熱室上設有多個成排分布的燒嘴噴口，在另一端這種排布對稱。空氣或煤氣經過換向系統、管路進入左側蓄熱室組被預熱到1000℃預熱后的空氣和煤氣劇烈燃燒產生大量的熱量，加熱還原罐的罐體。燃燒產生的煙氣經由右側的燒嘴噴口進入右側的蓄熱室組。此時右側的蓄熱室處于吸熱狀態，煙氣經過時，煙氣中攜帶的大量熱量被右側蓄熱室中的蓄熱體（陶瓷蜂窩體或者陶瓷小球）吸收，再經由管路，換向系統從煙囪排出到爐外。經過一個換向周期后，原先吸熱的蓄熱室組放熱，原先放熱的蓄熱室組吸熱。此時換向系統動作，改變空氣和煤氣進入爐膛的通路。煤氣和空氣的進入方向倒轉到原來進入方向的相對側。重復以上描述的燃燒過程，周而復始。經過此燃燒過程煙氣溫度大大下降，煙氣溫度由傳統燃燒方式的1200℃左右下降到150℃以下，有效的利用了能源，減少損耗。換向示意圖高效節能環保型蓄熱式鎂還原爐使用的燃料由傳統的原煤可以轉變為使用低熱值發生爐煤氣或轉爐煤氣、焦爐煤氣、天然氣等等。與傳統的燃料相比，使用煤氣不但燃燒效率提高，而且減少了對環境的污染。控制煤氣，空氣的流量可以很好的控制爐膛內的問題，避免出現爐膛內溫度波動大的情況，提高還原罐使用壽命，讓爐膛內的溫度只在最優的還原溫度值附近很小的波動，提高金屬鎂的產量和品質。燃燒方式為直燃幕墻式和擴散燃燒式，空氣煤氣進入爐膛后充分混合燃燒，高溫氣流沿爐側壁—爐頂—另一端的爐側壁的氣路對流。節省爐膛內燃燒空間。爐膛中還原罐的罐體工作區域不直接被高溫氣流吹掃。各罐體受熱溫度均勻，罐的耐久性提高。高效節能環保型蓄熱式鎂還原爐的使用，可以降低排出爐膛的煙氣溫度（1200℃降低為150℃以下）可以使還原爐的熱利用率由傳統的8-10%提高到50%以上，具有很好的節能效果和很高的經濟和環保價值。而加強還原罐的使用壽命和對金屬鎂產量和品質的提高，北京恒拓能源與環境工程技術有限公司是從事各類工業爐窯，爐窯燃燒器，烤包器以及相關節能和環保設備研究、設計和制造的專業化高科技公司。北京恒拓能源與環境工程技術有限公司經過幾年來堅持不懈的自主研究和開發設計，推出了有獨特中國特色，國際領先的HTAC高效蓄熱燃燒技術。北京恒拓能源與環境工程技術有限公司具有獨特中國特色的HTAC高效蓄熱燃燒先進技術將使高溫蓄熱燃燒技術在我國的推廣更為容易，成本更低，效率更高。北京恒拓能源與環境工程技術有限公司愿通過自己的努力，為我國的能源環保事業作出貢獻，同時使各企業獲得可觀的經濟效益。3.蓄熱燒嘴3.1蓄熱燒嘴特點·現場施工、安裝方便；·燒嘴部分或全部埋在爐墻內，保溫效果好，密封性能好；·各燒嘴易于調節、維護，故障風險小；·垂直噴口內若掉雜物不會堵塞小球通道，便于清理；·燒嘴設有檢修孔，便于更換小球，維護方便；·煤氣和空氣噴口有較好摻混，適合焦爐煤氣；·蓄熱能力大，供熱量大；·多點供熱形成火幕，爐內溫度均勻；3.2蓄熱小球特點本系統所采用的蓄熱體為高比重陶瓷小球，比表面積高達250m2/m3，眾多的小球將氣流分割成很小的氣流通道，氣流在蓄熱體中流過時，形成強烈的紊流區，有效地沖破了蓄熱體表面的附面層，又由于球徑很小，傳熱半徑小、熱阻小、密度高、導熱性好。加之換向系統的獨特設計可實現頻繁且快速的換向，因此每小時蓄熱體可利用20-30個周期，實驗表明:高溫煙氣流經蓄熱體后，在很短的行程(400-700mm)便可將煙氣中90%的熱量吸收，并能將接近于爐溫的煙氣降至150℃以下排放，下一周期常溫氣體（空氣、煤氣）流經蓄熱室在相同路徑內即可將氣體加熱至僅比煙氣溫度低100～120℃左右的溫度二．還原爐設計總體方案及思路本還原爐設計采用空氣單蓄熱燃燒方式。根據廠方要求，八臺蓄熱式鎂還原爐布置在兩個車間內，每車間布置四臺，呈一字排開，所有裝出料都在四臺爐子縱向的兩側。爐型采用全新設計，兩端蓄熱式加熱，幕墻式噴入燃燒，還原爐內高溫煙氣流動方向為橫向流動，傳熱以高溫輻射為主。還原罐采用雙層對稱橫式交錯布置，每臺爐子設有還原罐總數量為42支，每側21支，上部10支，下部11支，每排罐體間隔一定的距離。還原罐規格為Φ370mm/Φ290mm×3000mm。冷凝器的上下水管道和真空管道在還原罐的端部。進料端和出渣端在同一側。設計采用最經濟和工藝可行的方案，每兩臺爐子共用一臺鼓風機和兩臺引風機，煙氣由引風機強制排放。控制采用自動化控制系統實現控制生產，四臺爐子公用一個控制系統，兩個控制系統間聯網實現數據共享。三．還原爐本體結構1.爐體結構本爐體設計使用新技術、新材料、新工藝，提高爐體保溫能力，大大提高燃料燃燒利用率。爐體采用鋼架和耐火材料的混合結構。鋼架以槽鋼和工字鋼為主體框架，并用角鋼進行連接。爐體表面用鋼板焊接罩住，在保證爐體強度和壽命的情況下大幅提高爐體的保溫能力。爐頂采用整體澆注的復合砌體結構，由低水泥澆注料和輕質澆注料復合澆注而成。此種爐頂具有保溫性能好，輻射效率高，節能效果突出等優點。爐墻采用整體澆注的復合砌體結構，由低水泥澆注料和粘土質隔熱耐火磚加纖維板組合而成。此中爐墻隔熱效果好，較原始的磚砌爐墻有更好的擋火效果。燒嘴部位采用耐火澆注料整體澆注，還原罐支撐結構是由低水泥澆注料和耐火磚組成的墻體。在還原爐端部設置2個煤氣烘爐燒嘴，并為低溫（800℃以下）的長明火。還原爐的設計考慮了各結合面的密封和隔熱，以確保還原爐在使用中的密封性、安全性以及最小的散熱損失，保證爐子的壽命和熱效率。2.管道系統2.1煤氣管道燃料種類：冷發生爐煤氣低發熱值：1300×4.18KJ/Nm3煤氣溫度：≤8接口壓力：≥4000Pa含雜質量：≤20mg/m3含焦油量：≤10mg/m3單爐煤氣管道接點處的最大流量按1600Nm3/h設計。煤氣經煤氣快切閥、總管電動調節閥、快切閥、手動蝶閥送到煤氣燒嘴，經煤氣蓄熱式燒嘴預熱以后，進入爐膛燃燒。煤氣管道設置防爆閥板，保證煤氣安全使用。2.2空氣管道單爐空氣管道接點處的最大流量按2400Nm3/h設計。空氣從鼓風機供出，經電動調節閥、換向閥、手動蝶閥送到空氣蓄熱燒嘴，經預熱后進入爐膛參與燃燒。2.3壓縮空氣管道蓄熱燃燒系統的換向閥、快切閥采用壓縮空氣驅動。質量要求：含油量：＜15mg/m3含塵量：＜15mg/m3灰塵直徑：＜20露點：5-10接點壓力：0.45MPa。平均流量：2m3瞬時流量：5m安全儲備：事故狀態下3秒鐘內提供約2.02.4排煙系統還原爐煙氣經強制排煙系統排出，強制排煙系統包括引風機、排煙管路和煙囪，每兩臺爐子設置一臺空氣排煙引風機，一臺煤氣排煙引風機。經蓄熱燒嘴排出的煙氣（溫度低于150℃），分別通過燒嘴上的管道流至三通換向閥，再經引風機2.5煤氣放散系統還原爐在開爐前和停爐后須進行管線吹掃放散，吹掃介質可用氮氣。氮氣壓力：0.4MPa；氮氣純度：99.9％。四．還原爐控制系統方案1.控制系統采用自動化控制系統實現生產，降低工人勞動強度，提高工作效率，提高產品質量，節能降耗。考慮到兩個車間單獨工作，生產不連續，中間環節情況變化較大，檢修時間不固定，為減少相互間的影響，同時降低風險，現將兩個車間單獨做控制系統，然后再組成局域網，實現數據共享。此種方式既可以降低風險和成本，給日后的檢修提供方便，又達到了中央控制的目的。擬設置中央控制室，控制室內采用人性化辦公室布置，廠區控制用電腦全部集中在中央控制室內，組成局域網，實現數據共享。在中央控制室實現控制級網絡，可以根據將來需要向上層管理層網絡傳輸數據。（管理層網絡可以通過局域網關實現，利用WINCC的OPC網絡形式，通過TPC/IP網絡協議傳輸數據，將控制電腦采集到的數據上傳至局域網，形成管理層網絡，在管理層網絡中的計算機中形成報表，歸檔。）監視系統集中放在中控制室內，在控制室內對轉窯的火焰情況進行監視，控制高溫攝像頭的動作，對廠區的其他關鍵地區進行監視。為使得更加利于觀察和形象，在中央控制室內加裝大型模擬屏，形象得顯示個車間得生產狀況。換向系統的動作采用PLC控制。本方案中空氣換向，煤氣快切，控制點少，故障點少。控制柜采用按鈕形式。換向控制系統主要功能有：定時換向：當換向系統處于自動運行狀態時，換向閥以一定的時間間隔完成換向動作。定溫換向：當排煙溫度過高時，系統將強制換向閥換向，直至排煙溫度下降到設定的溫度范圍內。手動換向：當系統處于手動狀態時，可對系統中的每個換向閥進行手動換向，便于調試和故障處理。超溫報警。動作異常報警：當換向閥閥位異常或長時間動作不到位時，上位機及控制柜上會出現報警，指示燈閃爍并指示故障點所在，蜂鳴器報警，系統做出相應的應急反應或人工干預。2.換向閥換向系統是蓄熱式加熱爐的關鍵系統，換向閥是關鍵核心設備。本方案對蓄熱燒嘴采用我公司專利二位三通閥（圖3）產品。分側二位三通閥換向方式，是使還原爐的一側燒嘴用一臺二位三通閥對空氣（或煤氣）與煙氣進行換向。空氣、煤氣同側同時換向燃燒。本設計每臺還原爐設兩臺空氣換向閥，兩臺煤氣換向閥。1、氣缸2、閥體3、冷空氣進口4、閥芯5、燒嘴管道連接口6、排煙出口圖3換向閥示意圖分側二位三通閥換向的優點：設備運行可靠，故障點少；換向閥和管道布置爐兩側對稱，保證了加熱爐兩側工作狀態的平衡，供熱量平衡；采用加厚加寬密封圈，換向閥密封性好，設備壽命長；換向周期長120～150秒一次，煤氣浪費少；換向速度快，閥板開、關到位時間＜1秒，大大減少爐內斷火時間，減少空氣摻入煙氣中的數量；換向閥的閥板使用1Cr18Ni9Ti材質，保證換向閥有足夠的抗高溫性和抗腐蝕性。使用壽命確保150萬次以上。閥體設檢修蓋，拆卸方便、密封圈的更換簡單，一次更換時間小于30分鐘。二位三通閥設備質量的保證措施：·換向閥的汽缸、電磁閥、行程開關均選用進口高性能的元器件，采用符合防爆要求的電磁閥，設備運行平穩、可靠。·換向閥的閥板、閥桿均采用不銹鋼材料制作，采用合理焊接工藝，使用工程中，保證換向系統運行平穩，不變形不泄漏。·密封圈采用航空設備專用的耐高溫橡膠材料制作，此種材料在350℃·加大密封圈寬度，進一步增強密封性，延長使用壽命。·換向閥的閥板與閥桿的連接采用的是球頭連接的自找心結構，閥板與密封圈受力均勻，密封性好、壽命長。·氣缸行程大于閥桿行程長度，氣缸內有行程余量，保證閥桿受熱膨脹不影響密封效果。五．還原爐技術性能表表1：金屬鎂傳統還原爐與蓄熱式還原爐數據對比表參數傳統還原爐蓄熱式還原爐燃耗（燃料/噸鎂）7.5噸標煤＜8000Nm3發生爐煤氣爐膛內溫度（℃）1180～12701200～1220料鎂比6.9＜6.2升溫速度（分鐘）9040周期（小時）1110排煙溫度（℃）900＜150環保（有害氣體排放量）（Bm3/h）2500極少量空氣預熱溫度（℃）無1000還原罐壽命（天）40＞120罐次檢修周期（年）0.52表2：蓄熱式還原爐技術性能表序號項目單位數值1爐型蓄熱式鎂還原爐2爐膛溫度℃1200～12203燃料種類冷發生爐煤氣4燃料低發熱值kJ/Nm31300×4.185最大燃料消耗量Nm3/h16006最大空氣消耗量Nm3/h24007燃燒方式空、煤氣雙蓄熱燃燒8供熱方式端部供熱9空、煤氣預熱溫度℃≥100010排煙溫度℃＜15011換向方式兩位三通換向閥12控制方式PLC13換向閥使用壽命≥5年六．公輔設施條件1.電三相交流電： 380V±10%，50Hz±1%控制用交流電： 220V±10%，50Hz±1%全爐裝機總容量：20kW（不含水冷系統和真空系統的用電）還原爐車間采用兩路電源供電。2.燃料燃料類型：冷發生爐煤氣。低發熱值：1300×4.18