包钢钢联Ф15m环形加热炉技术改造工程培训讲义1 1 概述包钢钢联股份有限公司特钢分公司φ120无缝钢管生产线15m环形加热炉技术改造工程主要生产品种有普碳钢、低合金钢和不锈钢所采用的工艺技术及环形炉的附属设备、仪控系统等设计的技术措施指标先进、生产可靠、技术适用。
管坯规格： 外径：Φ85mm～Φ210mm长度：Max 3200mm生产钢种：普碳钢管、合金钢管等即将加热的钢坯由天车吊上上料台架，滚落到装料辊道上定位，由装料机夹入炉内加热，钢坯由炉底转盘承载在炉内按顺时针沿炉子中径转动，直到进入出钢位置被出钢机夹出炉外加热期间加热炉根据入炉钢坯的材质和温度情况调整其供热制度，当钢坯加热到预定的轧制温度后，按照轧制节奏出炉 加热炉使用高焦炉混合煤气作为燃料，煤气热值≥2200kcal/Nm3，空气单预热，预热温度450～500℃；采用四段式炉温制度，三段供热控制，即不供热段、加热一段、加热二段和均热段；各段供热分配比例为均热段20%，加热一段40%，加热二段40%均热段由两侧墙9套调焰烧咀供热；加热一段和加热二段各由两侧墙12套调焰烧咀供热加热炉水冷隔墙采用净环水直接冷却，为有压回水加热炉排烟系统的地下烟道及烟囱，空气预热器利旧，更换烟道闸板一套，增设掺冷风机一套加热炉炉底机械系统、装出料机械系统利旧加热炉电气传动部分装出料机、炉底转盘，更换编码器及部分检测元件，增设炉区电控PLC系统，这些设备的控制均由新增的炉区电控PLC完成加热炉仪表自动化控制系统由自动化热工仪表检测和一级燃烧控制系统组成，仪表检测系统完成加热炉的温度、压力、流量等工艺参数的采集、显示、记录功能，并将以上数据输入加热炉仪控PLC系统进行运算并输出信号给加热炉各控制单元，完成炉子的热工检测和燃烧控制。
在加热炉的装出料中心线之间两侧墙上各设有1套扒渣门，在内外环各设1套人孔检修门和1套环缝检测门，两侧墙设有5套窥孔，用来清除氧化铁皮及观察炉内工况2 环形炉主要技术性能2.1 炉子主要尺寸：·炉底中心线平均直径： 15000mm·炉膛宽度： 3600mm·装出料炉门中心线夹角： 220·布料角度： 可变·最大装料根数（单排）： 100支 2.2 环形炉主要技术性能·炉型及数量： 1座单面加热、多段供热的环形连续加热炉·炉子用途： 管坯穿孔前加热·原料： 连铸圆管坯·管坯规格： 直径： Φ85mm～Φ210mm；长度： Max 3200mm； 最大单重： Max 0.494吨/支·管坯装炉温度： 20℃·管坯加热温度： 1250～1280℃·温度均匀性： ±20℃·炉子产量： 最大35t/h ·燃料及发热值： 高焦混合煤气，热值2200×4.18kJ/Nm3·单位热耗：1460 kJ/kg(低合金钢、最大产量，出炉温度为1250℃时) ·额定燃料消耗量： 5550Nm3/h·额定空气消耗量(α=1.1)： 12880Nm3/h·额定烟气量(α=1.1)： 4.81Nm3/s·预热方式： 空气换热器·空气预热温度： ～500℃·烧咀形式： 侧焰烧嘴·布料方式： 单排3 结构描述3.1 炉体钢结构 炉体钢结构的主要作用是维持炉体的外部形状，保持炉子砌体的严密性，承受吊炉顶、炉墙砌体、炉顶炉墙设备的荷重以及砌体热膨胀的热应力。
炉体钢结构的主要部件包括炉顶大梁、侧墙立柱、炉墙钢板以及其他横拉梁材料为型钢和钢板3.2 装料炉门、出料炉门、扒渣门、检修门 及窥孔加热炉在内外环装出料中心线之间设有2套400×450扒渣门，用于清除炉底转盘上的氧化铁皮及观察炉内情况；内外环靠近炉底环缝处各设有1套200×200环缝检测门用以观察内外环环缝情况；内环9a柱侧墙、外环23-24柱之间侧墙上各设有1个600×1000人孔检修门，正常生产时活砌，检修时可供人员出入；外环侧墙每个供热段、内环侧墙每个供热段之间各有1套窥孔，共5个窥孔，用来观察炉内烧咀燃烧情况3.3炉体砌筑 加热炉炉墙由耐火浇注料整体浇注，并与轻质砖、硅钙板、硅酸铝纤维毯等组成复合砌体，以提高炉子整体性、严密性和隔热性，从而获得最小的散热损失和最高的炉衬使用寿命；炉顶由浇注料整体浇注，上部铺以轻质料、纤维毯；炉底转盘为浇注料+粘土砖+轻质砖+硅钙板结构，转盘两侧衬以内外环边砖这样可使炉顶温度控制在90℃以下，炉墙温度控制在70℃以下，炉底温度控制在70℃以下各主要部位砌筑如下：砌筑部位厚度(mm)材料容重(kg/m3)总厚度(mm)炉顶230低水泥浇注料 JR-602450350100轻质料LW-0.550020纤维毯128内环炉墙260低水泥浇注料 JR-652500494114轻质砖NG-0.6600100硅酸钙隔热板HCS-2020020纤维毯128外环炉墙260低水泥浇注料 JR-602450494114轻质砖NG-0.6600100硅酸钙隔热板HCS-2020020纤维毯128炉底172抗渣浇注料250060068粘土砖N-42070340轻质砖NG-0.880020硅酸钙隔热板HCS-202003.4操作平台 加热炉各操作平台恢复性安装，在炉顶、加热炉两侧、煤气总管等操作区域，设有操作平台和梯子。
平台和梯子均设有安全防护栏杆平台由型钢和花纹钢板组成各平台标高及功能如下：平台名称顶面标高作用煤气总管操作平台+3455用于煤气总管各阀门的操作及检修两侧烧咀操作平台+700用于两侧烧咀及窥孔的操作及检修加热炉炉顶平台+3545用于炉顶各调节阀、热电偶的调试及检修3.5水冷隔墙系统加热炉直接水冷的为三道水冷隔墙，供水管直径￠89×11，回水管直径￠89×113.6空煤气管道系统及燃烧控制加热炉燃烧所需空气由风机房内的鼓风机提供，鼓风机共2 台，1用1备，鼓风机利旧空气出鼓风机后进入设在烟道上的换热器，换热器为插入件式金属管状换热器，换热器利旧，通过换热器后可将空气温度预热到450～500℃，出换热器的热空气总管上设有热风放散阀，当空气预热温度过高时可通过放散保护阀后其他设备；此外，出换热器的空气由于温度较高，为减小管道散热和对环境的热污染，换热器后空气管道外包有50mm厚的纤维毡和镀锌钢板进行绝热换热器后空气总管进入炉子中央的中央分配器，再分3个段管向加热炉送风，每支段管上设有流量孔板和流量调节阀对每段流量进行检测和控制；段管通过各支管将空气送往烧咀，各支管上设有膨胀节及热风蝶阀加热炉使用的高焦混合煤气通过外网送到炉前与煤气总管相接。
煤气总管上按煤气流向分别设有双偏心无泄露煤气蝶阀1只，手动眼镜阀1只，以及煤气低压切断阀1只，用以实现对煤气主管路的开闭和低压保护煤气经煤气主管进入炉子中央的中央分配器，再分3个段管向加热炉送煤气，每支段管上设有流量孔板和流量调节阀对流量进行检测和控制；段管通过各支管将煤气送往烧咀，各支管上设有球阀及煤气蝶阀实现对烧咀的切断和调节此外，在煤气管道系统上还安装有放散和吹扫系统可对管路进行吹扫3.7.仪表自动化控制系统：3.7.1概述： 自动化热工仪表检测和一级燃烧控制系统的主要任务是保证加热炉高效安全生产，在保证钢坯加热质量的前提下降低能源消耗 该控制系统是集监视、操作、管理为一体的综合性数字化系统，操作人员通过设在仪表室内的监视画面及键盘、鼠标对加热炉燃烧系统进行监控和操作3.7.2 加热炉热工控制项目及控制功能加热炉的燃烧控制采用基础自动化控制4段炉温制度、3段供热、3段控制，主要功能如下：·炉尾温度检测、显示；·预热段炉膛温度检测、显示、调节；·加热段炉膛温度检测、显示、调节；·均热段炉膛温度检测、显示、调节；·均热段炉膛压力检测、显示、调节；·换热器前温度检测、显示；·煤气总管压力检测、低压报警、联锁；·助燃空气总管压力检测、低压报警、联锁·压缩空气总管压力检测、显示、低压报警；·各段空煤气流量检测、控制；·煤气总管流量检测、累积；·水冷隔墙出水温度检测；• 画面显示和安全报警系统• 事件、报警表的存储、记录和打印• 重要参数、历史数据、实时数据的存储和记录3.7.3加热炉主要控制项目说明·各段炉温控制 —采用成熟的典型的双交叉限幅算法控制空/燃比，实现最佳燃烧控制。
—当炉温超限时报警； —采用输出限幅的方法对空/燃气调节阀进行最低开度控制 —热电偶断偶报警 —炉温控制采用手动和自动两种方式·低负荷时空/燃比的控制：—在低负荷时调节阀进入非线性段，为防止调节系统振荡，将采用开度控制来保证系统既能稳定工作，又能较好的保持空/燃比·炉膛压力控制；加热炉共设1点炉压调节，通过调节烟道开度实现炉膛压力控制·煤气总管压力控制及低压切断控制；当煤气总管压力值/或空气总管压力值低于下限时报警，并自动切断煤气这是保障安全生产的必备手段·排烟温度检测及调节在换热器前设1个温度测点，当温度超过限制后，手动启动掺冷风机，以保护空气换热器·加热炉安全联锁逻辑保护系统为保障加热炉安全生产，当发生下列情况时，将自动停炉——煤气总管压力值低于下限；——助燃空气总管压力值低于下限；——仪表气源总管压力值低于下限；加热炉安全生产至关重要各种介质管道的总管压力用压力变送器检测，当检测压力异常时进行报警，必要时对介质供应进行切断各种故障分为重故障和轻故障，轻故障时进行报警，重故障发生时必须进行燃烧切断加热炉各种故障分析表 表12-1序号故 障 项 目重故障轻故障1助燃空气总管压力低☆2煤气总管压力低☆3仪表气源总管压力低☆4UPS故障☆5氮气总管压力低☆6炉内温度超限☆7各水冷部件冷却水出水温度超限☆8其它☆3.8 电气传动控制系统3.8.1 PLC控制系统简述加热炉设置一套S7300系统用以代替原先S7200系统，S7300安装于PLC柜内，PLC放置于利旧配电室内。
炉区操作室内设置一个操作台，台面安装按钮开关，内部安装ET20。