特大型全纤维台车式电阻炉设计.docx

特大型全纤维台车式电阻炉设计支左王亚军韩学成独山子石化总厂炼油建设工程公司 833600摘 要 介绍了自行设计、制造的大型全纤维台车式电阻炉的总体设计方案。该炉经试运行表明, 具有隔热性能好、操作方便、温度控制平稳等优点, 可满足热处理工艺的要求。关键词 电阻炉 电热元件 热处理新疆独山子石化总厂 400k t/a 丙烷脱沥青装置有 7 台厚壁容器要求焊后整体热处理。 为节省投资 并完善公司压力容器制造设备的配套能力, 决定自 行设计、制造一台大型热处理炉。1996 年 10 月完成设计。1997 年 3 月建成, 1997 年 4 月一次试运行成 功, 各项主要经济技术指标达到了国内同类产品水 平。1 退火炉总体结构设计新疆独山子地区有着十分优越的用油、用汽和 用电条件。 若用油或汽做热源, 由于技术难度大, 控温操作复杂、环境污染严重, 且需敷设油、汽专用线,成本较高; 若用电能做热源有控制简单、无污染、技 术难度低等优点。 因此, 确定采用电加热退火炉。综合考虑本次热处理容器和今后可能热处理容器的尺寸, 设计炉膛尺寸为:2116m (长) ×414m ( 宽) ×415m ( 高) ( 炉顶圆弧 半径 212m )台车尺寸为: 2116m ( 长) ×310m ( 宽) ×0186m(高)炉体钢结构采用 20 号槽钢对焊成空心方截面 梁, 然后卷制成拱角为 180°的“U ”型圈梁, 在圈梁顶 部、中部 ( 即圆弧开始部位) 和底部焊接横拉梁 ( 16 号槽钢) 起联接和稳固圈梁作用, 形成炉体的骨架。 圈梁和横拉梁内表面焊贴 4mm 钢板做炉壳。 圈梁 焊接在基础预埋件上, 预埋件中有电缆管通圈梁空 腹。炉墙和炉顶采用全纤维结构, 用高纯硅酸铝耐 火纤维针刺毡做耐火层, 用导热系数小、价格便宜的 岩棉毡做保温层。 炉膛内表面和电热元件表面喷涂远红外辐射涂料。炉底台车采用 4 部承重小台车和三面简支梁、 二面悬臂梁, 通过弹性联接而成。该结构与整体式台 车相比, 由于化整为零, 使得制造和安装精度要求大 为降低, 从而给施工带来了极大的便利, 制造周期和 成本也明显下降; 另外, 由于采用了弹性联接, 使得 容器在热处理时产生的热胀冷缩得以补偿, 从而避 免了鞍座与车体之间的相对滑动对台车耐火砖面造 成的损坏。为最大限度减少炉底蓄热, 降低能量损耗, 提高 炉子热效率, 决定对台车承重部位采取砖结构保温, 其余部位仍采用同炉墙相同的全纤维结构。台车与两边炉墙间的空间用 N G - 016 砖砌成 走道。走道最表层采用平砌砖, 中心部位采用侧砌砖 并砌成格子状, 格子间填满膨胀蛭石。这种结构既减 少了蓄热, 又节省了材料、降低了成本。台车与走道间的密封采用“即插即拔”的手工方 法, 即在每次进炉后和出炉前, 由人工进炉将间隙用 保温砖插死和拔开。 该法虽然笨拙、费事, 但密封可靠, 有利于减小热量损耗。通常, 大型热处理炉炉门采用垂直升降式“提 闸”结构, 但尺寸过于宠大、升降机构复杂、密封不严实, 且时常出现因大门受热变形而产生的“卡死”故收期日期: 1998211202作者简介: 支左, 1989 年毕业于西安交通大学机械工程系锻压工艺 及设备专业。现任新疆独山子石化总厂炼油化工建设( 集团) 有限公 司技术开发部主任和压力容器质保体系热处理责任工程师, 主要从 事新技术开发、工装机具设计、压力容器整体热处理和施工项目管 理。第 20 卷第 6 期支 左等. 特大型全纤维台车式电阻炉设计·31·障。该炉采用了“左右双开门”式结构, 通过一套简易顶门机械, 完全实现了开启轻便、密封严密、且不存 在卡死问题的良好效果。此外, 大门保温亦采用全纤维结构。2电阻炉功率计算遵 照《钢 制 压 力 容 器 焊 接 工 艺 规 程》(JB /T4709—92) 规定和本次需热处理容器的实际情况, 制 定了炉子的基本参数如下:温差大于 100～ 225℃, 超过国标对压力容器热处理规定的温差上限 120℃。 针对投资能力有限的实际 情况, 决定采用第二种方案。 那么, 怎样合理分配功 率, 做到温差小、控制简单, 就成了本次设计成败的 关键。若炉顶不设电热元件, 在没有风机强制对流时, 工件在加热过程中, 上部温度低、下部温度高。 这种 差距随加热的持续而变化, 而且差值大, 控温反应迟 钝。 因而决定在炉顶也布置加热元件。按常理炉气加热后自然上浮, 常常导致炉膛上部温度偏高、下部偏低, 所以分配功率时应该顶部 疏、下部密。由于炉膛尺寸很大, 为保证炉温均匀, 炉膛后墙 及两扇大门均应布置加热元件。 由于本次炉顶采用 拱角 180°圆顶设计, 炉顶和炉墙过渡光滑缓慢, 故将炉顶和炉墙视为一体, 均当做炉墙看待。在炉