大功率调温烧嘴在加热炉上的应用

大功率调温烧嘴在加热炉上的应用

高温加热炉是指完成材料的加热，提高材料的温度，改变材料的物理机械。根据加热目的，可分为以下几类。(1)用于金属压力加工前的加热,其目的提高可塑性,减少压力加工的变形抗力,如轧制和锻造前的加热,这类炉子温度在1150~1280℃。(2)用于改变其结晶组织,获得所需要的物理机械性能,如正火、淬火等热处理,这类炉子温度在950~1100℃。上述炉子的特点是升温速度较快,物料在高温段停留时间不能太长,而且都要经热出炉后正火、淬火或锻打或压制,这就决定了炉子必须具备足够的升温速度;能承受住高温出炉对炉门、电气元件、气缸及限位开关的烘烤和高速气流对炉体保温材料的冲刷影响。1自动控制技术除冶金行业连续加热炉外,笔者走访了机械行业主要加热炉使用厂家,特别是近几年自己参与对重型机器行业加热炉的改造,深深体会到我国加热炉在能耗、环保及工人操作环境等方面实在太落后,具体表现在:(1)由于燃烧器采用手动控制,燃料与空气混合、配比均不充分,造成燃料浪费;同时由于手动点火不方便,在工件装卸炉时烧嘴都不关闭,既造成能量浪费,又易造成炉子部件烧损。(2)由于燃料与空气混合不好,煤气压力和空气压力不加控制,造成燃烧不完全,产生冒黑烟现象经常发生;炉子四周漏火和冒黑烟,造成周围环境严重污染。(3)自动化控制程度极为低下,工人对炉子操作全部靠手动来完成,炉温控制靠工人的经验和责任性来保证,加上炉子周围环境恶劣,工人工作条件极差。(4)燃烧器火焰无法控制造成火焰对炉体保温材料和炉子结构的冲刷,影响炉子使用寿命。2新型高速加热炉的设计结合某重型机器集团公司加热炉改造,针对炉子存在的问题,我们对新建加热炉进行改造设计。2.1自动点火技术燃烧装置选用大功率高速调温烧嘴,该烧嘴具有出口速度快、自动点火、大小火燃烧、熄火报警、熄火保护及再点火等特点。喷出的高速气流充分搅拌炉膛内气流,确保炉膛温度均匀性;由于高速烧嘴自动控制,因此实现烧嘴在进出料时自动熄火、自动点火,避免在炉门打开、炉车开出时烧嘴还着火烧坏炉子附属部件,同时节约能源;大功率烧嘴保证了炉子总供热量,保证炉子在高温状态的升温速度。高速调温烧嘴喷出火焰设计成直径150mm,长度970mm,炉车浇注料面上放置500mm高工装垫铁,避免过长的火焰直接喷到工件或垫铁而烧化工件,解决了高温加热炉手动操作燃烧器所带来的弊病,实现了高温加热炉燃烧器自动控制的技术难点。2.2延长炉体材料使用寿命炉衬保温材料选用耐火纤维折叠块结构,它具有抗风蚀性能好、隔热保温效果好、抗热震性能好及施工维修方便等优点。该纤维材料选用耐温等级为1400℃,厚度为320mm,为了防止从烧嘴喷出的高速气流对对面炉衬的冲刷,在设计时从炉车台面上1m处涂以进口硅胶涂料,待炉子烘炉后形成硬的保护层,增强抗高速气流对耐火纤维的冲刷能力,延长炉体保温材料使用寿命。由于克服了在高温炉中火焰对耐火纤维冲刷的不利影响,因而消除了耐火纤维容易被烧损、厚度减薄现象,保证炉体保温效果,在高温加热炉中突破了用耐火纤维代替耐火砖或浇注料的传统做法。2.3炉口冒火易烧坏门诊板炉口密封历来是炉子密封性能处于良好状态的标志,是炉子设计成败的关键。原高温加热炉由于炉门口不密封,炉口四处漏火,炉口温度一直烧不上去,造成炉口温度比炉膛温度低80℃,对被加热工件的产品质量造成影响;同时炉口冒火极易烧坏门框板。改造后炉口密封采用炉门四连杆斜块压紧加炉门四周软裙边密封相结合,使炉门密封处于良好运行状态,保证整个炉膛温度均匀性。因高温出炉对炉门烘烤,炉门设计成风冷炉门,即把炉门骨架做成风箱式结构,用4-72鼓风机向内鼓风,通过冷空气对流,达到冷却炉门目的。风冷炉门减少了炉门热变形的几率,反过来保证了炉门的密封性。上述炉门结构设计,解决了炉门在高温加热炉中炉口经常冒火、经常烧坏的问题,提高了炉子使用寿命,防止烟气外冒,既节约了能源,又保证了温度均匀性。2.4温度控制系统(1)压力控制系统设有燃料压力自控系统、燃料欠压紧急切断并报警控制系统、燃烧空气压力自控系统、炉膛压力自控系统,压缩空气压力显示、报警系统。各压力自控系统由压力变送器、压力调节器、操作器和电动蝶阀组成,构成双闭环随动调节系统,控制系统可靠性高,响应速度快、调节性能好。同时其测定信号经PLCA/D模块转换,送入中央微机系统进行监控和记录报警。由于对炉子各压力进行自动控制,使燃烧更加完全,消除了冒黑烟现象,节约了能源;同时自动化控制改善工人操作环境和劳动强度;通过对炉子各压力参数控制,防止因某个压力不正常炉子照样使用而引起的煤气爆炸发生,确保安全生产。(2)温度控制系统温度控制采用大小火PID控制方式,即根据给定的空燃比,合理地调节大小火比例,以保证在炉温调节过程中,燃料和空气都达到充分燃烧,这样既可节约能源,又可防止环境污染。智能温控仪或西门子S7-300控制系统可预先分别设定升温速度、保温时间和温度等工艺参数后,并可对整个热处理过程进行自动控制和操作并有过程实时修改功能,并能够用数字显示温度的理论值和实际值,实现高效、可靠的控制功能。原高温加热炉靠工人肉眼判断工件温度,既不利于温度精确控制,又因高温阶段经常打开炉门而浪费能源。温度控制系统设计便于工人的观察,减轻了工人的劳动强度,提高了控温精度。3运行规范该公司高温加热炉经上述改造已运行2年多,取得很好效果,工人都乐于使用该炉,因此炉子使用率达85%。(1)该炉使用寿命大为提高,没改造的高温加热炉每使用半年就要大修一次,已改造的高温加热炉运行2年来除炉口上部有一小部分耐热铸钢处有些漏火,其余运行良好。(2)炉温均匀性大为提高,特别在炉口处由于密封性能大为改观,炉口温度与