臺車爐
大冶臺車爐
退火爐技術改造主要由爐體鋼結構、耐火纖維、爐門及升降系統(tǒng)、臺車及驅動機構、燃燒系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)及自動化控制系統(tǒng)(PLC等利舊，損壞新增或精度不達標的投標方需更換)等組成、控制柜部分等利舊。
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1. 爐體
1.1. 爐體鋼結構
爐體鋼結構既要考慮結構強度、撓度和受熱膨脹等因素,又要合理減少用鋼量,采用桁架框加強結構, 爐體鋼構的立柱必須使用H型鋼或方鋼制作、5mm折邊式鋼板等焊接或用高強螺栓錨接成高強度的衍架剛性結構,氣密性好。在設計上充分考慮到熱膨脹的影響，使鋼結構輕巧耐用不變形。鋼骨架上設有平臺、扶梯；
1.2 爐體密封系統(tǒng)（耐熱鑄件）
爐體密封使用氣缸結構，爐體四周砂封刀護板：材質：RTSi5.5，截面厚度≥20mm。保證砂封刀穩(wěn)定固定在爐體鋼架上，留設檢修緊固連接螺栓的空間。爐口外護板：材質：RTSi5.5，截面厚度≥20mm。
1.3. 爐襯（包含爐門、排煙設施的耐材組成）
除臺車外，采用山東魯陽1260型全耐火纖維模塊結構，熱惰性小，可實現(xiàn)靈活調節(jié)爐溫及較大范圍升溫和降溫速度的要求，爐襯結構為耐火纖維組合結構，耐火纖維模塊300mm，背襯耐火纖維毯厚度50mm，爐襯厚度共350mm，在最高爐溫時，爐墻外壁溫度不高于環(huán)境溫度+40℃,爐頂外壁溫度不高于環(huán)境溫度+50℃，耐火纖維折疊塊在使用過程中不產生影響正常性能的明顯縫隙。
2. 臺車
臺車車架采用雙層堅固的型鋼框架結構，牢固、平穩(wěn)。臺車的設計應充分考慮裝出料過程中工件的偏載。臺車車架的設計和選材按在正常使用條件下的變形不影響臺車的進出、密封、偏載考慮。 臺車車架的設計和選材按在正常使用條件下的變形不影響臺車的進出、密封、偏載考慮。
2.1 臺車密封結構
因為爐體和爐車有相對進出，考慮到加熱后的膨脹，這一部位應有較大的間隙(約40 mm)，所以此部位采用爐后氣缸推拉纖維密封快+耐熱鑄件護板的密封裝置 ,以密封住爐車和爐體兩側的沙封刀。這種密封結構的特點是結構簡潔、密封可靠，調整方便。車架四周設有特制的耐熱鑄件車邊框，材質：RTSi5.5，厚度≥20mm。
2.2 臺車驅動機械
退火爐爐車架采用雙層車架,各由縱梁和數(shù)根工字鋼橫梁拼接而成，面輔6mm厚鋼板，其剛性確保在滿負荷情況下不變形?？v梁采用組合式預應力焊接梁，可根據載重的變化合理調節(jié)車輪的受力。各由4臺斜齒輪減速機電動自行驅動，變頻調速同步啟動。
2.3. 臺車耐材
臺車面為承重耐火層，墊鐵放置處(～400mm寬)采用大塊高強低水泥澆注料預制塊(燒結好)，最大承重能力按100t設計。燒嘴火焰通道處(～400mm寬)則采用重質磚,下部隔熱層為輕質隔熱粘土磚。臺車四周為異形大塊澆注料預制塊，設計和選材按在5年內正常使用條件下臺車表面沒有明顯的下沉考慮，滿足生產工藝要求。
澆注料預制塊層厚：200mm
隔熱層厚： 283mm
為解決爐車耐火磚受熱膨脹頂壞車邊板，車邊磚采用大塊高強度澆注料預制塊,并比中間耐火層低20mm，確保車邊框在裝卸料過程中不受強沖擊。臺車邊框的耐熱件規(guī)格統(tǒng)一，可以互換，邊框與臺車用耐熱鋼螺栓連接。
爐車兩側的大塊異形磚與爐體兩側纖維澆注料成型塊形成迷宮式結構,并比爐車中間耐火磚低20mm,以防裝卸料時沖斷兩側的車邊框,爐車中間采用大塊澆注料預制塊,不但耐沖擊,單位耐壓大,而且使用壽命長,一旦有破損時,更換方便。
3. 爐門鋼結構
爐門結構使用矩形鋼管和鋼板焊接而成，四側安裝爐門護板（材質：RTSi5.5)，截面厚度≥20mm）。將爐門鋼結構礦體和耐火框體巧妙地分離、組合，即使在長期高溫開門操作工況下，也能保證爐門鋼結構不變形和密封的可靠性。爐門周邊裝有耐火纖維塊，可根據爐門和爐體接觸面情況進行調節(jié)。爐門鋼結構由碳鋼焊接而成，耐火纖維模塊材質、厚度同爐體,在結構設計上充分考慮了熱膨脹的影響，爐門護板的設計和選材按正常生產約4年不出現(xiàn)影響正常使用的損壞考慮。
3.1. 爐門驅動機械
爐門提升機構由帶制動減速機、套筒滾子鏈、鏈輪、配重和調節(jié)裝置等構成。爐門運行平穩(wěn)，能穩(wěn)定的平行提升和降落。
爐門設有安全銷，當檢修和檢查時將安全銷鎖住爐門，并與控制系統(tǒng)聯(lián)鎖，降低風險。
爐門立柱由32#槽鋼及厚鋼板焊接成箱型結構，橫梁采用槽鋼及工字鋼焊接成箱型結構。
爐門采用爐前控制和遙控控制（帶遙控器）兩種方式，遙控控制可使操作人員遠離高溫輻射，降低安全隱患。
爐門升降速度： 6～8m/min
爐門設有上、下行程雙保險限位元機構，限位元開關采用霍尼韋爾產品。同時設有超限安全保護開關,一旦爐門上升越限,自動切斷電源。
3.2. 爐門密封
爐門密封采用爐門鋼管+爐門柱槽鋼+軸承轉向的新型結構,采用4套重型汽缸+二側整體桿(不是4個點)壓緊裝置。
4套重型氣缸的動作各采用二套(同側二套氣缸用一套)SMC先導電磁閥(+24V 長期通電工作)+過濾裝置,氣缸限位采用歐姆龍接近開關。
爐門采用纖維內襯，在關門時，爐門內襯與爐口的墻體壓緊構成一道密封，爐門四周的纖維與爐口的四周邊框構成第二道密封。爐門上焊接的導桿，在活動導槽內運行，當爐門運行到位時（下部安裝拖輪），由4套氣缸水平推力使爐門壓緊爐口。爐門在設計中要充分考慮高溫下頻繁開門裝出料的要求。
壓緊氣缸壓縮空氣系統(tǒng)，經穩(wěn)壓、過濾三件套后定值撿測、欠壓報警。 供給爐門氣缸壓緊密封系統(tǒng)，作為操作動力源,壓力0.5MPa。
4. 燃燒系統(tǒng)
退火爐的燒嘴均采用分體式自預熱燒嘴，并配備配備DP總線型燒嘴控制器或ET子站控制（不可單獨使用小型可編程控制器單獨控制燒嘴）。燃燒產物中（8%含氧量的情況下），NOX排放量≯200mg/Nm3，確保了爐子煙囪的總體NOX排放量、最大允許排放速率達標。
焦爐煤氣自身預熱燒嘴或分體式自預熱燒嘴參數(shù)：
燒嘴類型 焦爐煤氣自身預熱燒嘴或分體式自預熱燒嘴；
燒嘴正常使用壽命 約4年（不包括點火電極）；
4.1. 燒嘴系統(tǒng)
每套焦爐煤氣自身預熱燒嘴或分體式自預熱燒嘴系統(tǒng)由一套燒嘴、DP總線型智能燒嘴控制器或ET子站控制根據爐子結構的型式，將燒嘴均勻布置在爐子兩側下部，燒嘴采用通、斷交替的脈動方式進行控溫。
為保證安全生產，焦爐煤氣總管設有一道眼鏡閥，互為備用的二套過濾器、孔板流量計、緊急切斷閥，燒嘴前設有電磁閥，實時監(jiān)測空氣和焦爐煤氣壓力，當空氣和焦爐煤氣壓力低于設定值時進行報警并快速關閉焦爐煤氣管道上的緊急切斷閥。
4.2. 燃燒控制系統(tǒng)：
燒嘴控制：采用AmBC480控制器或通過S7-300（利舊）直接控制，禁止每個燒嘴單獨使用可編程小型PLC控制燒嘴。高壓包、點火電極按使用壽命不小于一年選型。
4.3.燃燒安全保護
自身預熱燒嘴或分體式自預熱燒嘴系統(tǒng)具有可靠的安全保護裝置，設有點火前自動吹掃、自動點火程控、熄火、回火自動監(jiān)測保護及報警等多項多層次安全保護措施。
4.4.燃燒比調節(jié)：
自身預熱燒嘴或分體式自預熱燒嘴配有自控專用閥門和手動閥，可實現(xiàn)助燃空氣、焦爐煤氣的定量供氣，實現(xiàn)燒嘴自動控制和空燃比精確控制（a=1.05～1.1）。
5. 管路系統(tǒng)
5.1. 助燃空氣及引射空氣供應系統(tǒng)
自身預熱燒嘴或分體式自預熱燒嘴前供風系統(tǒng)分助燃空氣及旁通引射空氣，助燃空氣提供給各燒嘴燃燒用，引射空氣供煙氣排放用。由于爐子在加熱過程中對助燃空氣和引射空氣的需求量變化很大，而脈沖控制系統(tǒng)對空氣、焦爐煤氣壓力要求非常嚴格。因此為保證在任何工況下空氣總管壓力穩(wěn)定，該系統(tǒng)配置具有很大的助燃空氣流量調節(jié)范圍。風機進風口設有消音過濾裝置,空氣總管路上設有安全防爆裝置。在爐子的管前總管上設置一臺壓力變送器,風機采用西門子變頻器變頻控制,并與上位S7-300 PLC- DCS的PID調節(jié)模塊組成風壓定值PID調節(jié)系統(tǒng)，隨著供風量的改變，自動控制和調節(jié)爐前總風管壓力，使風壓控制在最佳值，風閥調節(jié)(即風壓調節(jié))有自動和在HMI工作站上手操遙控兩種控制方式,自動調節(jié)爐前助燃風壓。可根據燃燒情況，自動調節(jié)空氣系統(tǒng)壓力和供風量。
助燃空氣供應系統(tǒng)參數(shù)：
助燃風機臺數(shù) 1 臺；
爐子兩側的空氣支管端頭，均設有防爆片。以防有焦爐煤氣滲入到空氣管路中發(fā)生危險。
5.2. 焦爐煤氣管路系統(tǒng)
遵循原則:根椐燃氣爐設計安全規(guī)范,在3#、14#退火爐的焦爐煤氣管路及控制系統(tǒng)的設計中采用了以下完善安全防爆措施；
①.燒嘴熄火報警并自動快速切斷燒嘴前電動燃氣閥,重新自動點火后,進行3秒鐘的吹掃;
②.焦爐煤氣欠壓(≤2.5KPa)、風機故障或欠壓(≤3KPa))時系統(tǒng)報警,延時6秒后,故障仍未消除,則自動切斷焦爐煤氣電磁閥,同時自動快速切斷總管安全切斷閥；
③.突然停電時,自動切斷燒嘴前電動燃氣閥及總管安全切斷閥,來電后,由人工起動總管安全切斷閥后,進入正常吹掃點火程序;安全切斷閥采用進口電動安全切斷閥。
④.爐前焦爐煤氣管路末端和總管上均設置了高端燃氣放散系統(tǒng),匯總后集中放散;首次開爐時或長時間停爐后再開爐時,必須將管路中的空氣放凈,以免在點火時發(fā)生爆然或爆炸；
⑤.所有爐前空氣干管末端均設置了帶防護罩的防爆膜,以防焦爐煤氣因閥門泄漏或其他原因滲入空氣管路,產生燃氣爆炸時,擊穿防爆膜泄壓,避免造成人身或設備傷害事故； 焦爐煤氣進口總管上分別配置眼鏡閥、互為備用的二路焦爐煤氣過濾器、壓力變送器、調壓閥、安全切斷閥、孔板流量計、安全放散管路等；經自動調壓后,焦爐煤氣管道壓力從15～18Pa自動減壓穩(wěn)壓,恒定在6PKa～8KPa,由于所配的調壓閥流量較大,在爐子火焰頻繁調節(jié)過程中,壓力波動極小,確保控溫過程的穩(wěn)定；每套燃燒器前設有燃氣主管路，設有廣州施能SG型焦爐煤氣電磁閥和手動切斷球閥。每套燃燒器可實現(xiàn)點火、熄火報警等全過程的自動控制。
6. 排煙系統(tǒng)
煙氣通過各燒嘴引射器引射到總煙道，總煙道匯總后通過引風機連接至原煙囪排放。排煙溫度 ≤250 ℃；
自身預熱燒嘴或分體式自預熱燒嘴利用阻燃空氣沿換熱器內壁進入燒嘴混合裝置，高溫煙氣沿換熱器外壁以相反的方向從爐內流出，冷阻燃空氣和高溫煙氣通過換熱器進行熱交換。通過煙氣與空氣的熱交換,回收煙氣大部分熱量以提高助燃空氣的溫度，煙氣排出溫度控制在180℃～250℃以下。
7. 密封系統(tǒng)
7.1. 爐門與爐體、爐車的結合部：
這一結合部是2臺熱處理爐最難以密封，又是爐子泄漏最大的部位。采用爐門纖維與爐口纖維組成迷宮結構,采用4套重型氣缸+二側整體桿壓緊裝置可靠壓緊。爐門下部耐火纖維凸臺與爐臺耐熱護板壓緊密封。采用這種密封結構可以使這一部位密封得很好，調整方便。
7.2. 爐體和爐車兩側、后爐體與后爐車的結合部：
因為爐體和爐車有相對進出，考慮到加熱后的膨脹，這一部位應有較大的間隙(約 40 mm)，而且退火爐需要做降溫控制,所以此部位采用爐后二套氣缸推動型纖維軟密封裝置 ,以密封住爐車和爐體兩側的沙封刀。這種密封結構的特點是結構簡潔、密封可靠，調整方便。在降溫工藝執(zhí)行過程中,一旦降溫速度低于預設的工藝要求,控制系統(tǒng)會自動打開二側密封,加快降溫速度。
8. 電氣控制系統(tǒng)（利舊改造）
退火爐置于遠程集控室的動力柜、PLC 控制柜利舊改造,風機控制改換西門子變頻器,爐子溫度控制采用西門子S7-300 PLC 作為核心控制，PID 自動調節(jié)，按程序自動控制升溫速度，實現(xiàn)良好的溫控；同時還可以實現(xiàn)手動/自動轉換控制：并設有報警、保護功能。更換的低壓電器元件均選用施耐德產品。電偶溫度直接進PLC，不允許通過溫度變送器進行轉換。 爐門的升降與臺車進出實現(xiàn)聯(lián)鎖。在現(xiàn)場設無線遙控操作器。
控制系統(tǒng)采用由上位機西門子S7-300PLC組成的集散控制系統(tǒng)。上位計算機通過工業(yè)以太網與 SIEMENS S7-300 連接，完成上位機和 PLC 之間的數(shù)據雙向通訊，并預留光纖接口。 控制系統(tǒng)以 PLC作為控制核心，實現(xiàn)溫度控制、動力控制、動作以及連鎖保護，確保系統(tǒng)準確安全可靠地工作；上位計算機進行管理、數(shù)據（狀態(tài)數(shù)據和工藝數(shù)據）保存、工藝編制等。 每個區(qū)設一支雙芯熱電偶(1芯控溫/1芯記錄報警)，一支超溫報警熱電偶，這些熱偶的數(shù)據均傳輸?shù)焦た貦C上顯示并記錄。各區(qū)的溫度控制采用 PLC 進行控制。通過對 PLC進行合理的編程及參數(shù)設置，可以達到每個溫區(qū)最佳控制，達到較為理想的溫度穩(wěn)定性。
根據工件熱處理工藝，設定升溫速度、保溫溫度、保溫時間，系統(tǒng)便按照輸入的參數(shù)進行溫度控制。在運行過程中，根據實際情況可在線修改工藝參數(shù)，用戶可隨時更改工藝，并設有斷電保護，意外斷電后重啟，可繼續(xù)執(zhí)行斷電前工藝。當爐溫超出設定范圍時，發(fā)出超溫報警信號，確保爐溫控制在設定范圍內。
冷卻控制：根據退火曲線的要求由PLC 控制冷風電磁閥的通、斷各燒嘴供風或打開側密封補充供風方式，實現(xiàn)精確的冷卻曲線。
PLC 控制機構動作并帶有自診斷、自巡查功能，如：各溫區(qū)的超溫、斷偶檢測,PLC 通過與上位計算機進行通訊，由上位計算機進行實時跟蹤各檢測參數(shù)及顯示診斷信息。
9. 上位計算機系統(tǒng)
2臺熱處理爐計算機集散式控制系統(tǒng)采用研華IPC610H-PⅤ工業(yè)控制機，配西門子WinCC7.0組態(tài)軟件, 作為上位監(jiān)控組態(tài)軟件，使整個監(jiān)控系統(tǒng)接口友好，實現(xiàn)動態(tài)顯示系統(tǒng)流程圖，工藝曲線設定、實時監(jiān)控以及查詢打印歷史數(shù)據記錄。
下位采用西門子公司S7-300系列PLC。
上位機的基于Windows7操作系統(tǒng)的西門子WinCC7.3監(jiān)控組態(tài)軟件.
計算機集散式控制系統(tǒng)由研華IPC610L工業(yè)控制機、27寸液晶顯示器等接口設備組成。
