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1、双段煤气发生炉安全监控系统说明书一蓄热式镁还原炉技术简介1. 蓄热式镁还原炉技术蓄热式高温空气燃烧技术(HTAC),是20世纪90年代以来在发达国家开始普 遍推广应用的一种全新燃烧技术 ,它具有高效烟气余热回收和高温预热空煤气以 及低污染排放等多重优越性。我公司首次将HTAC蓄热式燃烧技术与金属镁冶炼相 结合，从根本上克服传统金属镁还原炉燃烧效率低下、热量浪费严重、炉内温度 不均一、炉内温度不好控制、污染严重的缺点,提供一种能耗低、炉内温度均一、 利于控制炉温、提高生产效率及产品品质的高效节能环保型金属镁还原炉.新型的蓄热式镁还原炉技术在各个方面都有着无可比拟的优势 ,现已成功应 用于宁夏华源
2、镁业集团，投产后节能效果非常显著.其优点主要表现为：采用高效蓄热回收技术，空、煤气双(单)预热到ioooc； 蓄热燃烧技术可应用于各种气体燃料; 炉内温度均匀，无局部高温点、低氧化烧损，延长还原罐的使用寿命; 比目前通用金属镁还原炉可节约能源达50%以上； 具有专利技术的换向和燃烧系统;采用灵活的PLC控制方式； 提高反应速度，增加产量；系统排烟温度：W150C； 降低 NOx 物和 CO 等有害气体的排放，可明显改善现场生产环境； 投资回收周期短，效益高；传统金属镁还原炉一般采用返热加热还原罐的结构。这种传统结构的还原炉 中的火焰和烟气翻过挡火墙进入炉膛,自上而下经过还原罐，很快的由过火孔排
3、出 炉膛，排烟温度可以高达1200C左右，不能很好的回收利用，能源浪费严重。此外, 传统的金属镁还原炉使用原煤作为燃料,燃烧效率低下，污染严重.而且这种燃烧 方式导致金属镁还原炉炉膛内部温度不均,燃烧温度控制不灵活，造成了还原罐寿 命普遍太短，生产出的成品金属镁品质不高。蓄热式镁还原炉克服了传统金属镁还原炉燃烧效率低下、热量浪费严重、炉内温度不均匀、炉内温度不好控制、污染严重的缺点。提供一种能耗低、炉内温 度均匀、利于控制炉温、提高生产效率及产品品质的新型高效的金属镁还原炉.可 以说，蓄热式镁还原炉技术是金属镁还原炉的一次革命，必将成为金属镁还原炉 系统改进的方向.蓄热式镁还原炉简单示意原理图
4、见下图.其特征在于蓄热室（II）和蓄热室（I） 中填充蓄热体陶瓷蜂窝体或者陶瓷小球.炉外设置换向系统。炉体使用多种耐 火材料分层砌筑。换向系统、风机、蓄热室（II）、蓄热室（I）由管路连成一体。 换向系统控制空煤气的流向.管路上设置阀门控制其流量。还原罐的罐体设置于炉 膛之内。（见图 1）1231 2 3 4 5 6 7 8-,1-炉体炉膛还原罐蓄热室I蓄热室II换向阀风机 换向控制系统图 1 蓄热式镁还原炉原理图2。蓄热式镁还原炉原理由蓄热室（I）及蓄热室（II）构成的蓄热室单元在炉侧一端处于交叉排布状 态，每种蓄热室上设有多个成排分布的烧嘴喷口，在另一端这种排布对称.空气或 煤气经过换向系
5、统、管路进入左侧蓄热室组被预热到1000C左右然后再通过蓄热 室上设置的成排分布的烧嘴进入炉膛.预热后的空气和煤气剧烈燃烧产生大量的热量，加热还原罐的罐体。燃烧产 生的烟气经由右侧的烧嘴喷口进入右侧的蓄热室组。此时右侧的蓄热室处于吸热 状态，烟气经过时，烟气中携带的大量热量被右侧蓄热室中的蓄热体（陶瓷蜂窝 体或者陶瓷小球）吸收，再经由管路，换向系统从烟囱排出到炉外.经过一个换向 周期后，原先吸热的蓄热室组放热，原先放热的蓄热室组吸热。此时换向系统动作，改变空气和煤气进入炉膛的通路。煤气和空气的进入方 向倒转到原来进入方向的相对侧重复以上描述的燃烧过程，周而复始。经过此燃 烧过程烟气温度大大下降
6、,烟气温度由传统燃烧方式的1200C左右下降到150C以 下，有效的利用了能源，减少损耗。 1509空f 傣P放热换向示意图高效节能环保型蓄热式镁还原炉使用的燃料由传统的原煤可以转变为使用低 热值发生炉煤气或转炉煤气、焦炉煤气、天然气等等。与传统的燃料相比，使用 煤气不但燃烧效率提高，而且减少了对环境的污染。控制煤气，空气的流量可以 很好的控制炉膛内的问题，避免出现炉膛内温度波动大的情况，提高还原罐使用 寿命,让炉膛内的温度只在最优的还原温度值附近很小的波动，提高金属镁的产量 和品质.燃烧方式为直燃幕墙式和扩散燃烧式,空气煤气进入炉膛后充分混合燃烧，高 温气流沿炉侧壁炉顶另一端的炉侧壁的气路对
7、流.节省炉膛内燃烧空间。炉膛 中还原罐的罐体工作区域不直接被高温气流吹扫.各罐体受热温度均匀，罐的耐久 性提高。高效节能环保型蓄热式镁还原炉的使用，可以降低排出炉膛的烟气温度（1200C降低为150C以下）可以使还原炉的热利用率由传统的8-10%提高到50% 以上，具有很好的节能效果和很高的经济和环保价值。而加强还原罐的使用寿命 和对金属镁产量和品质的提高,更具有实际意义.北京恒拓能源与环境工程技术有限公司是从事各类工业炉窑，炉窑燃烧器,烤 包器以及相关节能和环保设备研究、设计和制造的专业化高科技公司。北京恒拓 能源与环境工程技术有限公司经过几年来坚持不懈的自主研究和开发设计，推出 了有独特中
8、国特色，国际领先的 HTAC 高效蓄热燃烧技术。北京恒拓能源与环境工 程技术有限公司具有独特中国特色的 HTAC 高效蓄热燃烧先进技术将使高温蓄热燃 烧技术在我国的推广更为容易,成本更低，效率更高。北京恒拓能源与环境工程技 术有限公司愿通过自己的努力，为我国的能源环保事业作出贡献，同时使各企业 获得可观的经济效益。3。蓄热烧嘴3.1 蓄热烧嘴特点现场施工、安装方便；烧嘴部分或全部埋在炉墙内，保温效果好，密封性能好；各烧嘴易于调节、维护，故障风险小； 垂直喷口内若掉杂物不会堵塞小球通道，便于清理 ； 烧嘴设有检修孔 ，便于更换小球，维护方便； 煤气和空气喷口有较好掺混，适合焦炉煤气；蓄热能力大，
9、供热量大；多点供热形成火幕，炉内温度均匀；3。2 蓄热小球特点本系统所米用的畜热体为咼比重陶瓷小球，比表面积咼达250m2/m3，众多的 小球将气流分割成很小的气流通道，气流在蓄热体中流过时，形成强烈的紊流区， 有效地冲破了畜热体表面的附面层，又由于球径很小，传热半径小、热阻小、密 度咼、导热性好。加之换向系统的独特设计可实现频繁且快速的换向，因此每小 时畜热体可利用 2030 个周期，实验表明：咼温烟气流经畜热体后，在很短的行 程(400700mm)便可将烟气中90%的热量吸收，并能将接近于炉温的烟气降至 150C以下排放，下一周期常温气体(空气、煤气)流经蓄热室在相同路径内即可 将气体加热
10、至仅比烟气温度低100120C左右的温度。温度效率高达80%以上， 加之蓄热体体积十分小巧，小球流动性能良好，即使积灰后阻力增加，也可很方 便地更换、清洗，并可重复使用。二还原炉设计总体方案及思路本还原炉设计采用空气单蓄热燃烧方式。 根据厂方要求，八台蓄热式镁还原炉布置在两个车间内，每车间布置四 台，呈一字排开，所有装出料都在四台炉子纵向的两侧。炉型采用全新设计，两端蓄热式加热，幕墙式喷入燃烧 ,还原炉内高温 烟气流动方向为横向流动，传热以高温辐射为主。还原罐采用双层对称横式交错布置 ,每台炉子设有还原罐总数量为 42支，每侧 21 支，上部 10 支，下部 11 支，每排罐体间隔一定的距离。
11、还原 罐规格为370mm/290mmX3000mm。冷凝器的上下水管道和真空管道在还 外内原罐的端部 .进料端和出渣端在同一侧。设计采用最经济和工艺可行的方案，每两台炉子共用一台鼓风机和两台引风机，烟气由引风机强制排放.控制采用自动化控制系统实现控制生产，四台炉子公用一个控制系统，两个控制系统间联网实现数据共享。三还原炉本体结构1. 炉体结构本炉体设计使用新技术、新材料、新工艺 ,提高炉体保温能力 ,大大提高 燃料燃烧利用率。炉体采用钢架和耐火材料的混合结构。钢架以槽钢和工字钢为主体框架，并用角钢进行连接。炉体表面用钢板 焊接罩住，在保证炉体强度和寿命的情况下大幅提高炉体的保温能力。炉顶采用整
12、体浇注的复合砌体结构， 由低水泥浇注料和轻质浇注料复合 浇注而成 .此种炉顶具有保温性能好，辐射效率高，节能效果突出等优点。炉墙采用整体浇注的复合砌体结构 ,由低水泥浇注料和粘土质隔热耐火 砖加纤维板组合而成 .此中炉墙隔热效果好 ,较原始的砖砌炉墙有更好的挡火 效果。烧嘴部位采用耐火浇注料整体浇注 ,还原罐支撑结构是由低水泥浇注 料和耐火砖组成的墙体。在还原炉端部设置2个煤气烘炉烧嘴，并为低温（800 C以下）的长明火。 烘炉烧嘴的燃料采用焦炉煤气。还原炉的设计考虑了各结合面的密封和隔热， 以确保还原炉在使用中的 密封性、安全性以及最小的散热损失，保证炉子的寿命和热效率。2. 管道系统2。1
13、 煤气管道.燃料种类：冷发生炉煤气. 低发热值：1300 X 4.18 KJ/Nm 3. 煤气温度：W 80 C. 接口压力：三4000 Pa. 含杂质量：W 20mg/ m3. 含焦油量：W 10mg/ m 3单炉煤气管道接点处的最大流量按 1600 Nm3/h 设计。煤气经煤气快切阀、总管电动调节阀、快切阀、手动蝶阀送到煤气烧嘴 经煤气蓄热式烧嘴预热以后，进入炉膛燃烧。煤气管道设置防爆阀板 ,保证煤气安全使用。2.2空气管道单炉空气管道接点处的最大流量按 2400 Nm3/h 设计。空气从鼓风机供 出，经电动调节阀、换向阀、手动蝶阀送到空气蓄热烧嘴，经预热后进入炉 膛参与燃烧。2。3压缩空
14、气管道蓄热燃烧系统的换向阀、快切阀采用压缩空气驱动。质量要求：-含油量：V 15 mg/ m3-含尘量：V 15 mg/ m3- 灰尘直径：V 20 m-露点：510C接点压力：0。45MPa.平均流量：2 m3/min瞬时流量：5 m3/min安全储备：事故状态下 3 秒钟内提供约 2.0 m3 储备气量，供换向阀使用.2.4排烟系统 还原炉烟气经强制排烟系统排出，强制排烟系统包括引风机、排烟管路 和烟囱，每两台炉子设置一台空气排烟引风机，一台煤气排烟引风机。经蓄 热烧嘴排出的烟气（温度低于150C）,分别通过烧嘴上的管道流至三通换向 阀，再经引风机排入大气 .排烟管道设有烟气温度检测仪表以
15、及电动调节阀， 以检测和调节各段排烟温度和炉膛压力。2。5煤气放散系统还原炉在开炉前和停炉后须进行管线吹扫放散， 吹扫介质可用 氮气 氮气压力： 0。 4MPa；氮气纯度:99。9。四还原炉控制系统方案1。控制系统采用自动化控制系统实现生产，降低工人劳动强度，提高工作效率，提 高产品质量，节能降耗。考虑到两个车间单独工作 ,生产不连续 ,中间环节情 况变化较大，检修时间不固定，为减少相互间的影响 ,同时降低风险，现将 两个车间单独做控制系统，然后再组成局域网，实现数据共享。此种方式既 可以降低风险和成本，给日后的检修提供方便，又达到了中央控制的目的 .拟设置中央控制室，控制室内采用人性化办公室布置，厂区控制用电 脑全部集中在中央控制室内，组成局域网，实现数据共享 .在中央控制室实 现控制级网络，可以根据将来需要向上层管理层网络传输数据。（管理层网络可以通过局域网关实现，利用 WINCC 的 OPC 网络形式，通 过 TPC/IP 网络协议传输数据，将控制电脑采集到的数据上传至局域网，形 成管理层网络 ,在管理层网络中的计算机中形成报表，归档。 ）监视系统集中放在中控制室内， 在控制室内对转窑的火焰情况进行监视，
