云南云铝泽鑫铝业 30吨矩形固定式熔铝炉 操作及维护手册 苏州博能炉窑科技有限公司 二○一五年 目 录 一、主要技术性能参数 二、设备组成及结构特点 三、炉子安装说明 四、冷态试车前的准备 五、冷态试车 六、烘炉 七、有负荷试车 八、生产操作及需要注意的几点 九、检修维护 十、电气仪表操作规程 30吨固定式矩形熔铝炉大多数都用在铝及铝合金锭的熔炼。 一、主要技术性能参数 用途：铝及铝合金锭的熔炼 形式：矩形、固定式、燃气炉 容量：30+10% T 炉料：铝液和部分返回固体冷料 铝液温度：720～770℃ 铝液温度均匀性：≤±3℃（电磁搅拌终了） 炉膛温度：正常1100℃、最高1200℃ 加热方式：天然气加热 烧嘴型式：蓄热式燃气烧嘴 烧嘴能力: 5000KW/支 烧嘴数量：一对两支 最大天然气耗量：500Nm3/h 熔化能力： ≥6T/h 炉门升降：一台为液压提升/气动压紧，另外两台为减速机提升/气动压紧 温控方式：火焰大小自动调节控制，温度连续测量并显示 炉压控制方式：自动控制，炉膛压力连续测量并显示 炉膛有效尺寸：6000*4680*2450mm（长*宽*高） 熔池深：650mm 流眼形式：炉外扣压式新型流眼砖 炉衬寿命：≥3年（或3000熔次） 炉壁温升：≤环境和温度+55℃（热短路点除外） 炉底温升：≤环境和温度+70℃（热短路点除外） 炉压控制精度：≤18Pa（烧嘴切换时除外） 二、设备组成及结构特点 30吨固定式矩形熔铝炉大多数都用在铝及铝合金锭的熔炼,以确保铸造工艺对铝液的要求。该熔铝炉采用火焰加热,铝液升温速度快。 1.炉门及炉门提升机构 根据相关要求，炉组将采用分别一面墙全开的大炉门结构和两个小炉门结构。 炉门都采用分节式的炉门结构将超宽的炉门分成若干个小宽度的炉门，用联接件拼接起来形成一个刚性整体，由此减少了因冷热变化引起的累计膨胀变形量，避免了炉门变形问题。 炉门两侧设有两个导柱及两个压紧气缸，炉门提升时，首先由气缸向外推出40MM，然后再沿炉门两侧的导向柱上升，炉门下降到位后，气缸自动将炉门压紧到炉框上，即整个炉门升降过程是远离前墙实现的。 炉门压紧气缸共两只，设在前墙两侧，通过连杆与导柱相联接，气缸规格型号为SI 200×100-S，亚德克公司产品。 炉门、炉门口的四周均采用分块耐热铸件装配组成，其材质为RQTSi5，所有铸件结合面均经机加工处理，有较好的配合密封效果，这种分块拼接的小块铸铁结构有利于减少热胀冷缩量,可有效改善炉门密封效果。 炉门完全由厚钢板及大规格方管钢通过大规格螺栓及蝶型垫圈联接而成，方管钢规格为250×150，以满足炉门热胀冷缩要求，确保整体结构不变形。 炉门内衬有耐火浇注料和保温材料,总厚度达320mm，并设有锚固钩。 初步核算，采用上述炉门结构，单个大炉门重量约8吨，其提升需要较大的动力，如果采用电机减速机提升，整套传动机构较庞重，基于上面讲述的情况，设计上采取了液压的方式来实现炉门提升动作，这样的形式炉门升降动作平稳性也有一定的提高。 而每个小炉门则采用电机减速机提升，满足技术方面的要求。 大炉门液压缸设在炉子侧面，远离炉口设置，炉门通过两根套筒滚子链及导向轮与液压缸相联接，在液压系统驱动下，炉门沿导向柱上下滑动。 小炉门提升设置配重块，同样设在炉子侧面，远离炉口，炉门通过两根套筒滚子链及导向轮与减速机输出轴相联接，在电机驱动下，炉门沿导向柱上下滑动。 大炉门提升机构参数： 1）提升链条规格：48A 2）液压系统工作所承受的压力：16MPa 3）提升速度：约4米/分种（可调） 小炉门提升机构参数： 1）提升链条规格：40A 2）减速机功率：1.5KW 3）提升速度：约4米/分种（通过旋转编码器控制） 炉门提升极限位置有行程控制并与燃烧系统相连锁，当炉门提起，烧嘴主火焰自动调整到小火状态；炉门关闭，火焰大小自动控制。 2.炉体钢结构30吨固定式熔铝炉的钢结构由10mm厚的钢板拼焊而成，并用20#槽钢，炉顶用25#工字钢来进行加强，并通过合理设计来减少炉壳高温变形，保持炉子的整体刚性。 炉膛尺寸为6000mm*4680mm*2450mm，熔池深650mm，这些尺寸最大限度地考虑了铝熔体生产的全部过程中的加料和扒渣操作、长时间高温熔炼操作的生产特点。 炉门下沿设有导渣板,可方便将渣导入渣箱,导渣板和炉体前墙螺栓连接，方便维修和更换。炉子前墙采用10mm钢板及30#大型H型钢构成，用以支承炉门提升机构，同时可满足超大炉口结构强度要求。 炉底采用10mm钢板与20#槽钢拼接而成，有较好机构强度。 炉顶由25#工字钢钢组成，密布有10#工字钢，用以安装炉顶吊挂砖及金属吊挂钩。 炉体表面喷涂耐高温涂料，所用涂料能承受炉体的高温，不脱落、不起泡、不开裂，设备表面美观耐用。 3. 炉衬结构 熔池部分由不沾铝浇注料、抗渗铝的浇注料、保温浇注料及硅酸钙板砌筑而成，液面线mm以上的侧墙由耐火黏土浇注料，保温浇注料及硅酸铝纤维板组成，炉顶将由黏土浇注料、轻质浇注料、硅酸铝纤维毯组成。在炉顶上每隔300mm都均匀的布置用耐热钢夹子锚固在炉顶型钢上。 大炉门炉门眉采用预制件分块吊挂，小炉门炉门眉采用黏土浇注料分段浇灌锚固施工炉口，以解决该处由于频繁开门冷热变化引起的炉口耐材开裂现象。 具体各部位材料分布情况如下： 炉底 250mm 不沾铝浇注料 100mm 防渗铝浇注料（平均） 125mm 保温浇注料 25mm 硅酸钙板 炉底（不锈钢天窗部位） 250mm 不沾铝浇注料 100mm 防渗铝浇注料（平均） 70mm 保温浇注料 10mm 纳米板 液面以上300mm的下侧炉墙 250mm 不沾铝浇注料 100mm 防渗铝浇注料 190mm 保温浇注料 50mm 硅酸铝纤维板 液面以上300mm的上侧炉墙 250mm 黏土浇注料 290mm 保温浇注料 50mm 硅酸铝纤维板 悬吊式炉顶 250mm 黏土浇注料 150mm 保温浇注料 50mm 硅酸铝纤维毯 炉门 190mm 黏土浇注料 80mm 轻质浇注料 50mm 硅酸铝纤维板 4. 燃烧系统 本项目采用一对两支明亮火焰型蓄热式烧嘴，采用天然作为燃料,可满足6T/H熔化速度要求。 连接到烧嘴的空气阀组和管道将空气输送到烧嘴本体，天然气会单独送至每个烧嘴，两个烧嘴作为一个燃烧控制区。能根据熔化加热的需要提供最佳天然气流量、空燃比例和功率调节比，主要阀件及执行机构采用国内外高品质的产品。 有关技术数据： 燃料： 天然气 燃气热值： 8400Kcal/Nm3 最大燃气耗量： 500Nm3/h 燃气耗量/吨产品： ≤56Nm3/吨铝 燃烧器类型： 蓄热式 蓄热介质： ?24氧化铝球 燃烧器数量： 一对两支 废气排放最高温度： ≤250℃ 5.炉压控制及排烟 55KW，变频控制，通过精心选型配置，可实现全年365天可靠运行而不需要维护，特别采用无水冷结构（风机自带风冷）。 排烟系统所有的阀门、风机均采用耐高温设计，设计承受温度为350℃。 燃烧系统最终排出的烟气温度取决于烧嘴切换周期及炉内温度，通常在150℃左右，最高不超过250℃。 主排烟量大小由PLC系统根据炉膛压力控制要求做全自动控制。 辅助排烟系统 辅助排烟管网设置在炉墙上，由带保温内衬的钢制管路及电动插板式阀门构成。其作用是经过控制插板阀门开度对炉压状态进行调控，缓解烧嘴切换瞬间产生的冲出，起平衡炉压的作用。 一般的情况下，蓄热式烧嘴主排烟系统只能排出全部燃烧产物的80%烟气量，剩余的烟气须另通过辅助排烟管网排出。 本项目辅助排烟管路排出的烟气温度约900～1000℃左右。相配套的烟管带有耐火材料保温内衬。 辅助排烟阀板由浇注料预制块及风冷管构成，由减速机驱动，整套机构由本公司总成，并经过预烘烤处理，有极可靠的使用效果。 6．温度测量 随设备提供的热电偶监测炉膛温度，以此为控制中心实现炉温全自动控制。 温度测量热电偶共三支，一支为炉温控制热电偶，另一支为超温保护热电偶，第三支为测铝液热电偶。测炉温热电偶设在炉顶。铝液热电偶测温孔设在炉墙上，采用电机驱动提升形式，并可调节热电偶插入的深度。铝液温度直接参与燃烧控制，控制管理系统根据测温热电偶偶测量的实际温度自动识别铝液温度的有效性，当确认测温值有效（测量值在设定范围内）时控制管理系统自动转成铝液温度控制，当测温数据超出设定范围控制系统自动转成炉温控制。 7. 点火及火焰监测系统 每个烧嘴均设有点火及火焰检测系统，连续监视火焰燃烧，一旦没有监测到火焰，装置便会自动关闭燃气管上的电磁阀。电控系统 AB显示屏，用于实时显示熔炼炉各部分的工作状态，并可即时设定和修改工艺参数。 电气组件PLC采用AB公司ControlLogic5000，含有双以太网接口实现固定式矩形燃气熔铝炉自动控制。安装在现场的电气控制设备使用环境为多导电粉尘场所，低压电器采用施耐德，控制柜为仿威图产品。 控制柜包括：供电柜、PLC柜、操作柜、炉门操作箱。配一台UPS 电源，在电源故障时可提供控制部分一个小时的供电时间。 PLC程序中带有本公司多年积累的标准模块程序，专注于铝加工行业的运算模块，使得控制管理系统特别是燃烧系统的运行安全、可靠、稳定。 显示单元利用上位机实现。 执行单元、火焰检测、点火控制管理系统等，均采用德国KROM公司或美国HONEYWELL 公司的成熟产品，技术成熟，产品过硬，方便操作，易于维护。 整个电气控制系统包含有现场一次检测单元、控制运算单元、参数设置及显示单元、现场执行单元。 温度控制： 燃烧器是采用蓄热式烧嘴，温控方式选用测炉温热电偶采集的温度信号送入PLC的闭环控制模块经冷端补偿，线性化处理，与给定值一起经PID运算，其结果输出给燃烧器供风管路上的调节阀自动调节供风量，并使供气管路上的比例调节阀按比例改变供气量，从而调整火焰大小，达到温度自动调节的目的。当炉温达到设定值进入保温期时自动切掉一只烧嘴，另一只烧嘴连续调节确保炉温控制精度。 工艺参数的设定和实时参数的显示均在触摸屏上操作。 炉压控制： 热量损耗的根本原因是冷空气的渗入。为避免此种现象发生，将炉子保持微正压20~40Pa，炉膛压力控制为全自动控制。 排烟阀板采用闸板阀结构，远离炉体设置，细节上做针对性处理，解决阀板变形及脱落问题，实现炉压自动控制。 炉压是通过微差压变送器，将采集的炉气压力信号转换成4～20mA信号，送入PLC控制模块，经PID运算后控制排烟风道的闸板阀与电动执行器来调节阀的开口度，来保证炉气压力在允许的范围内。炉压实际数值在操作屏上显示。 正常生产情况下，控制管理系统在参数设置完成后，操作人员只要按下启动按钮，系统将自动进行系统漏检，吹扫，检测阀位的状态，获取正确的信号，发出相应的指令控制管理系统点火，燃烧和烧嘴自动切换燃烧，实现炉温和炉压得控制要求，若有故障发出故障信号，并运行故障安全处理程序，保证系统安全可靠。 报警信息系统会记录当前报警和历史报警，按照时间和优先级来排列报警内容，进行声光报警。 触摸屏画面具有用户管理的功能，给每个用户一个合适的权限。通过登录口令能进入不同级别的画面，在触摸屏上可以清楚看到当前设定温度，炉内气温，铝液温度，烧嘴的工作状态，以及炉压实际数值等。可以设定工艺参数，通过一个启动按键，就可以启动总系统，操作方便。 10. 安全保护的方法 如果下列安全限制超出或未达到，控制管理系统将发出指令切断火焰并报警显示。 1）燃气压力低 2）炉膛超温 3）炉压偏高 4）助燃风压力低 5）火检无信号 6）压缩空气压力低 7）排烟温度过高 8）换向阀动作不到位 三、炉子安装说明 按顺序进行炉体的组焊： 基础复测（合格后 ） 炉底组对安装 炉体组对安装 炉门框安装 炉门提升机构安装 炉顶安装 炉底内衬施工 炉体内衬施工 炉顶内衬施工 排烟系统安装 排烟管内衬施工 燃烧系统安装 液压系统安装 冷却系统安装 气动器件安装 电控制管理系统 其他附件安装 油漆 冷调 烘炉 热调、生产 强调燃烧系统管路安装： 燃烧系统各阀件应安装在易于检修及维护的地方，并留有一定的拆卸空间，燃气及压缩空气管路只有进行充分吹扫后方可投入生产运行。 1）燃气管路气密性试验 燃气管路是燃烧系统安装工作中最重要的内容，所有管路应严格按高标准进行实施工程，确保管路有良好气密性。 管路安装好，应进行燃气管路气密性试验，试验时将试验管路与其前后管路隔断，通入压缩空气并使管内压力达到试验压力，同时记录试压开始及结束时的气温、气压数值并观察其变化，并按下式计算泄漏率δ： δ=100（1-P2/P1×T1/T2）% 式中： P1、P2分别为试验开始及结束时管内气体的绝对压力（大气压+表压），kPa； T1、T2分别为试验开始及结束时管内气体的热力学温度，K； 在本炉中试验压力为30kPa，试验时间为2小时，最终泄漏率δ应不超过2%； 2）燃气管路的置换及放散 管路施工完毕，管中存有空气，因此，在投入生产运行前应进行置换处理 置换处理是以惰性气体作中间介质在燃气和空气之间进行相互置换，以避免燃气、空气在管路中接触的一种安全处理解决措施。可用作置换的惰性气体有蒸汽、氮气、二氧化碳等。 新炉启动、炉子长时间停用后再启动都应进行管路置换处理。其步骤如下： a）检查管路，除主进气管阀及炉前电磁阀关闭外，打开所有阀门及放散阀； b）用软管将惰性气体与主进气阀后的备用吹扫管接口连接；打开备用阀进行吹扫驱赶空气,吹扫时间3～5分钟或更长； c）结束吹扫，关闭备用阀。打开主进气阀通入燃气进行置换，驱赶惰性气体，时间3～5分钟或更长； d）对管内气体进行氧含量分析或相关如爆发试验等方法，检查管内气体合不合格。 如合格则管路是安全的，可以投入生产运行。 说明：在具体应用中，由于条件的限制，很多厂在具体实施时取消了上述置换操作，直接用燃气驱赶管内残余气体并进行放散的方法来替代，实践证明，这也是行之有效的一种处理方法，但应注意： 1） 放散出的燃气应在高空或开阔处放散； 2） 放散的时间应足够长； 整个炉体组焊完成后，可进行炉子砌筑工作。砌筑应砌筑尺寸高铝砖灰缝≤1毫米粘土灰缝≤2毫米 ⑴ 试通各管，是否发现有跑、冒、滴、漏等现象，有无堵塞，一经发现立即处理。 ⑵ 各管路试通后，核查各管上压力表压力是不是满足设计的基本要求，若发现过高或过低，不满足设计的基本要求时应即时找到原因处理。 五、冷态试车 1．各用电部位开始通电、转动部件试运行。 ⑴ 首先仪表盘柜通电。 ⑵ 助燃风机、排烟风机分别启动、停止反复5次以上，正常运行，平稳无卡阻，无异常视为合格。 ⑶ 启动炉门提升机构使炉门上升，下降运行5次以上，正常运行，平稳无卡阻，无异常，上升、下降停位准确，视为合格。 ⑷ 手动按钮方式给各管路上的电磁切断阀，电动调节阀，压力开关、电接点压力表，限位开关等试通电，看其是否动作可靠，灵活无卡阻，反复试过5次以上，视为合格。 ⑸ 检查测炉的热电偶是否安装正确，有无断、短路现象，一经发现立即处理。 2．燃烧系统及烧嘴调试 点火枪调整： 本系统采用了小功率点火枪作为主烧嘴切换点火源，只有在点火枪正常燃烧的前提下，系统才能正常切换运行。 在系统全过程运行中，点火枪始终燃烧，即始终处于长明火状态，火检也始终在监测火焰燃烧工况，系统不断切换运行，点火枪工作环境极为恶劣，其火焰要有足够的刚性，才不会出现被换向吹灭的情况。调试时，应将点火枪抽出，

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