全氧煤气烘烤器节能技改方案

发布时间：2023/7/9 17:24:04

全氧煤气烘烤器改造方案

本项目暂只包括1套钢包烘烤器。以下内容，非特别说明，均为1台系统的参数。

2.1 烘烤器的技术要求

1）烘烤时间：24～48h

2）烘烤温度：室温～1000℃

3）燃料节约率：同等条件，钢包烘烤器的燃料节约率55%以上。

4）烘烤方式：按照设定的温度曲线连续控温，也可以使用流量曲线模式自动烘烤。

5）点火方式：实现自动点火和火焰检测，以及配套的安全连锁切断保护，保证使用安全。

6）自动化水平：智能一键式操作，并实现精准的空燃比控制和温度控制。

7）安全措施：实现煤气监测、火焰监测、压力、流量的安全自动连锁。

2.2 旧有设备的拆除及修复

旧有的烘烤器的部分煤气管道及设备、氮气管道及设备、包盖钢结构支架、包盖转轴及悬臂、包盖升降系统等利旧。

旧有的烘烤器的部分煤气管道及设备、空气管道及设备、助燃风机、钢包盖钢结构、钢包盖耐材、原有烧嘴等拆除。

2.3 全氧主烧嘴

每台烘烤器设置1台转炉煤气全氧主烧嘴。燃烧器具有较大的调节比，且各种能力下烧嘴火焰稳定。

烘烤器的烧嘴火焰采用烟气洄流和氧气分级等方式，降低火焰温度，保护耐火材料。烧嘴火焰长度可调节，满足设备深度要求，烧嘴火焰的高温区能够达到包底。

本全氧烧嘴是根据钢包烘烤类的设备进行的特别设计。火焰具有安全系数高、刚性好、温度均匀高、调节比大等特点。

2.4 常明火点火烧嘴

烘烤器的主烧嘴配置2台常明火点火烧嘴。使用时，先点燃点火烧嘴，保证使用过程中的常明火，并以小控大，保证主烧嘴点火安全。

常明火点火烧嘴采用耐高温金属材料制作，并藏于主烧嘴耐火浇注料内，可以保证长期高温使用不损坏。烘烤时，点火烧嘴带自动点火和火焰检测，程序设定当点火烧嘴火焰检测有效时，主烧嘴才可以开启。

点火烧嘴以转炉煤气为燃料，采用自动高压电点火，带UV火焰监测接口。

2.5 助燃风机

全氧燃烧后，不需要空气助燃，原有烘烤器的助燃风机拆除。

2.6 空气管道系统

全氧燃烧后，不需要空气助燃，原有烘烤器的空气管道及设备全部拆除。

2.7 主烧嘴氧气管道系统

厂区总管的氧气管道及设备由业主负责，保证接点流量和接点压力,接点前设有效手动切断。

氧气管道及设备采用不锈钢材质无缝钢管，并按安全规范要求进行禁油脱脂处理。

氧气管道系统包括从氧气接点到烧嘴前的所有氧气管路、氧气阀站、管路附件及各种必需的检测元件。

每套烘烤器前配置一套燃烧控制阀组，所有阀门及仪表均安装在控制阀架上。阀组尽量分上下层布置，减少站地空间。

氧气、点火燃气、氮气、电控箱等共用阀组，进出口接口带连接件。

2.8 主烧嘴燃气管道

全氧改造后，燃气的用量降低，原有燃气管道管径满足改造后的使用要求。

原有主烧嘴燃气管道上的手动蝶阀、手动盲板等有效切断阀利旧。

主烧嘴燃气管道为低压管道，采用普碳钢材质无缝钢管或焊管。

主烧嘴燃气配管包括从主烧嘴燃气接点到烧嘴前的所有燃气管路、管路附件及各种必需的检测元件。

燃气管道设置流量计（由卖方提供），在改造前安装，用于测试改造前后燃气消耗量的对比，确定节约效果。

2.9 点火烧嘴燃气管道

点火烧嘴以转炉煤气为燃料，从主烧嘴燃气管道的盲板阀后，切断阀前引出。

点火烧嘴燃气管道包括从主管道燃气接口到点火烧嘴前的所有点火烧嘴燃气管路、管路附件及各种必需的检测元件。

点火烧嘴燃气受稳压控制，但不做流量检测记录，仅通过自身的电磁切断阀实现开闭，并与自动点火、火焰监测等实现连锁控制，保证使用安全。

2.10 点火空气管道系统

点火空气管道包括从助燃空气总管接口到点火烧嘴前的所有点火空气管路、管路附件及各种必需的检测元件。

2.11 氮气吹扫及仪表气源管道

厂区总管的氮气管道及设备由业主负责，保证接点流量和接点压力，接点前设有效切断。

氮气主要用于燃气管道、氧气管道的吹扫。

氮气也可以作为仪表气源，具有无水、少尘等优点。

氮气管道包括从氮气接口到仪表气源前的所有氮气管路、管路附件及各种必需的检测元件。

氧气管道、燃气管道设置吹扫及放散接口，方便检修时，管道试压和可燃气体排空，保证检修人员的安全。

2.12 包盖钢结构支架

烘烤器包盖钢结构支架利旧，强度不足的支架进行加固处理。

2.13 包盖转轴及悬臂

烘烤器包盖转轴及悬臂利旧。

2.14 包盖升降系统

烘烤器包盖升降系统、控制箱利旧。

2.15 包盖钢结构

钢包盖钢结构新建。

钢包盖钢结构由型钢和钢板组成，用于支撑和焊接钢包盖保温材料。

钢包烘烤器的钢包盖钢结构固定在旋转大臂上，随着卷扬的转动同时运动。

2.16 包盖耐材

钢包盖耐材新建。

考虑到钢包内温度、火焰温度、烧嘴孔洞密封性条件、钢包散热条件，钢包盖保温结构采用厚度～250mm，预制的含锆材质纤维模块。

纤维模块结构，可以减少散热损失和盖子耐材吸热，盖子表面温度可降低至～80℃，降低环境温度，可以有效保护盖子表面的热电偶和火焰检测设备的电子原件，保证系统稳定的运行，同时减少热量损失，降低燃料消耗。

钢包盖的外径比钢包的上包口直径略大，可以减少因钢包吊装定位不准时，高温火焰对包盖边缘钢结构材料冲刷，降低钢包盖边缘烧损导致的损坏机率。

为了防止钢包边缘钢渣等对纤维模块的损坏，可以在钢包盖外边缘采用浇筑料结构，保证强度。

2.17自动化控制功能

2.17.1 燃气流量自动控制

燃气流量计为一体式结构，自带温度补偿和压力补偿，流量信号经差压变送器信号送控制系统，通过输入燃气总管调节阀的开度，控制燃气流量。

3.17.2 氧气流量自动控制

氧气流量计为一体式结构，自带温度补偿和压力补偿，流量信号经变送器信号送控制系统，通过输入氧气总管流量调节阀的开度，控制氧气流量。

为了防止氧燃比失调，在自动控制状态下氧气流量与主烧嘴燃气的流量配比系数进行安全连锁，一旦氧燃比系数过高或过低，表示只有系统故障，只有单介质流通，系统将同时切断氧气和燃气的快速切断阀。

2.17.3 升温温度曲线控制

烘烤器采用连续温度曲线控制，至少可以满足8段升温和保温曲线控制功能，满足钢包耐材～250℃排游离水、～450℃排结晶水、～700℃耐材烧结、800℃～1200℃高温烘烤功能。

采用热电偶测量进行包盖内温度检测，温度测量信号送至自动控制系统，通过控制燃气和氧气流量，精确控制包内温度。

为了保证系统稳定，设置2个热电偶，并取温度高的信号作为输出信号（但排除热电偶故障信号）。当某一热电偶故障时，系统将提醒进行更换，同时另外一根热电偶可以保证全自动系统正常工作。为了保证安全，当两个热电偶都故障时，系统可以采用流量自动控制模式，温度控制模式失效。

升温曲线可根据客户要求设定，常用曲线可固化到程序里，本项目为用户设定了～3条固化曲线，用户也可以根据工艺的要求，自行修改升温曲线。

2.17.4 升温流量曲线控制

烘烤器也具有流量曲线自动控制功能。

根据工艺要求，设置升温的连续流量控制曲线，通过控制燃气流量，同时配比氧气流量，控制钢包的升温过程。

流量曲线可根据客户要求设定，常用曲线可固化到程序里，本项目为用户设定了～3条固化曲线，用户也可以根据工艺的要求，自行修改升温流量曲线。

2.17.5 自动点火及火焰检测控制

远程控制点火烧嘴的点火电极开闭，点火烧嘴燃气的开闭与点火动作和火焰检测结果连锁，实现自动点火和火焰检测功能，保证使用安全。

点火失败时，可再次点火，但多次点火失败有次数限制，需要人工干预确认后才能再重新点火，防止点火多次失败，燃气泄露量过多引发点火安全。

点火烧嘴火焰状态和主烧嘴燃气的开闭连锁，只有点火烧嘴常明火检测有效，才能开启燃气切断阀；火焰检测失效，自动关闭燃气切断阀，从而保证火焰熄灭时的安全。为了不影响生产，系统设置了取消火焰检测连锁功能，但只有管理员才有权限处理。

2.17.6 手动功能

所有仪电的阀门，包括电磁阀、流量调节阀、快速切断阀等，都留有手轮或者配置了手动阀旁通，当自动烘烤系统故障时，可实现手动烘烤功能。手动烘烤时，可人工手动调整燃气、氧气等的流量，保证生产。

2.18 计算机系统

全氧燃烧系统自动化仪表系统分为2级：L0级和L1级。

L0级是指现场测量仪表、执行元件等，主要完成过程参数的检测、信号传输、执行控制动作；

L1级是基础自动化级，接受L0级送来的信号并运算处理，向L0级执行元件发送执行指令。L1级控制系统实现过程参数的控制和监视，操作人员通过就地控制箱的触屏对生产过程进行操作，监控。

2.18.1 控制程序及画面

设置燃烧系统的控制程序及画面，采用触摸屏显示及操作。

2.18.2 PLC系统

新增西门子S7-1200 PLC，以及相应的柜体、CPU、模块等。

2.18.3 操作终端

各设备就地操作采用西门子9寸触摸屏为交互界面就地控制。同时也设置了机械按钮就地控制功能，保证触摸屏故障时，机械按钮可以正常使用，在靠近烘烤器附近的阀组PLC柜上就地控制。

2.18.4 计算机软件

新增计算机控制软件。按照工艺要求，固化几条典型的升温曲线，使之满足钢包升温曲线要求。

工人使用系统时，只需要选择点火开关和选定升温曲线，其他动作都有自动化系统来完成。

2.18.5 数据存储

所有燃气、氧气等的流量、压力、温度、等数据均有记录并可按趋势曲线显示，所有报警信息均有记录，可保存72h以上，以便查看。

2.18.6 远程监控

PLC控制箱里设置了数据传输接口。甲方可以根据需要，决定是否将各烘烤器运行数据，通过光纤或网线接入远程控制室，在操作室内实现远程监控和、操作,并有利于全年数据管理和分析。