專利名稱：800kV特高壓電器瓷套無機粘接還原焰燒成高溫窯爐的制作方法
技術領域：
SOOkV特高壓電器瓷套無機粘接還原焰燒成高溫窯爐
一、技術領域[0001]本實用新型屬于輸變電設備制造行業(yè)的大型專用熱工設備，尤其是涉及到在還原 焰氣氛下焙燒一種在特高電壓等級下使用的外形尺寸高大、機械強度高、電氣絕緣性能穩(wěn) 定的高壓電器瓷套產(chǎn)品的高溫窯爐。
二背景技術：
高電壓等級的電瓷絕緣產(chǎn)品是各種大型超(特)高壓輸變電設備設計制造中所必 須使用的重要的元器件之一。根據(jù)國家電網(wǎng)公司的建設規(guī)劃，在2020年前后，我國將建成 以特高壓電網(wǎng)為核心的國家電網(wǎng)布局。目前，由國家電網(wǎng)公司組織實施的我國自主研發(fā)的 世界上第一條百萬伏特高壓交流輸變電試驗線路(晉東南——安陽——荊門)已在2008 年成功投入荷載運行。它標志著我國已率先掌握了特高壓輸變電核心技術及裝備的設計制 造能力，我國自行設計、具備完全知識產(chǎn)權的輸變電核心裝備制造已跨入世界先進行列并 有著非常廣闊的發(fā)展前景，國家高等級的電網(wǎng)建設及原有電網(wǎng)的升級改造已全面展開。但 裝備制造行業(yè)所面對的現(xiàn)實是目前這些裝備中所使用的高端瓷套產(chǎn)品(如斷路器瓷套、 出線瓷套等)還幾乎全部依賴進口。為了從根本上保證國家電網(wǎng)的運行安全和國家的長遠經(jīng)濟利益，國內(nèi)相關電瓷制 造企業(yè)承擔著對此類產(chǎn)品自行研發(fā)的責任和義務，而窯爐是電瓷產(chǎn)品制造的主要大型裝 備之一。目前，雖然國內(nèi)電瓷行業(yè)生產(chǎn)常規(guī)高壓電瓷產(chǎn)品(如高度在3. 2m以下的電器瓷 套和大棒型支柱等)的全自動高溫窯爐技術已達到國際先進水平，但對用于生產(chǎn)高度為8m 及以上的特高壓電器瓷套的高大型專業(yè)高溫窯爐尚屬空白，因為與常規(guī)全自動高溫窯爐相 比，本新型窯爐的特點是窯內(nèi)腔尺寸高，斷面小，燒成過程中溫度和氣氛的均勻穩(wěn)定性的控 制難度大得多。同時，由于待粘接的產(chǎn)品在臺面上逐節(jié)依次進行釉漿粘接，一旦粘接操作完 成后，產(chǎn)品將不能作任何的移動，否則這種有多個粘接口的產(chǎn)品在高溫燒制前沒有任何粘 接強度而作任何移動都非常容易造成粘接缺陷。
三、發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了克服了現(xiàn)有技術缺陷，為市場提供一種用于燒制在特 高壓等級下使用的超高型無機粘接瓷套產(chǎn)品。本實用新型的主要技術方案是它包括窯基、窯體和窯門，在窯基上設置了窯底， 該窯底為承重鋼結(jié)構平臺，其砌體部分由隔熱保溫磚、曲封磚、臺面磚和纖維棉構成，中部 設有排煙口與設置于窯基的下排煙煙道相通，并在窯底兩側(cè)的窯基上分別設置了二條平行 軌道；所述窯體和窯門為可移動結(jié)構，即在其底部設置了滑動平臺，滑動平臺的滑輪置于鋪 設于窯基之上的軌道上，由液壓裝置進行平移控制；窯體內(nèi)腔為梯形結(jié)構，且于窯體內(nèi)側(cè)設 置了多層擋板，將窯體分成多個加熱室，窯體兩側(cè)墻上下錯列安裝可單個調(diào)控的天然氣高 速燒嘴(且燒嘴功率由下至上依次遞減)，與設置于窯體外的天然氣管道、一次風管道、二 次風管道以及氣幕風管道組成整個窯爐燃燒系統(tǒng)。窯爐全燒成過程均設計為全自動控制。所述窯體和窯門均由大型方鋼制作框架，其內(nèi)側(cè)壁鑲鋼板，并在鋼板上固定鋪設保溫材 料，呈梯形結(jié)構，外壁鑲烤漆裝飾鋼板，窯體與窯門合攏處的接觸面采用纖維棉凹凸式結(jié)構 對接，并設置機械壓緊裝置，下部與窯底曲封磚對應處設置了曲封磚、砂封槽、摩擦密封磚， 底部設有移動平臺和滑輪；在窯門前方設置了安全保護框架結(jié)構；在窯體的上部兩側(cè)各設 一個排煙通道，與窯基上設置的上排煙煙道口對接后會合，經(jīng)上排煙風機與戶外煙 相連。 在窯門上還設置了軌道式移動導向與防護裝置。本實用新型的有益效果在于窯爐結(jié)構及控制系統(tǒng)設計合理，產(chǎn)品直接在窯底平 臺上的粘接操作實用方便、粘接效果十分理想，窯門及窯體移動平臺的開合移動平穩(wěn)可靠、 定位準確；控制技術先進，全燒成過程中的窯內(nèi)溫度和不同階段的氣氛控制與轉(zhuǎn)換完全符 合產(chǎn)品燒成工藝規(guī)定的溫度曲線和氣氛要求；與相同容積的常規(guī)電瓷抽屜窯相比，其天然 氣能源的消耗節(jié)約20%以上。其產(chǎn)品將會替代現(xiàn)有依賴進口高端瓷套產(chǎn)品，使國外供貨商 在國內(nèi)市場上的銷售價格大幅度降低。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明
四
圖1為本實用新型下部結(jié)構主視圖；圖2為本實用新型俯視移動演示圖；圖3為本實用新型燃氣系統(tǒng)簡易管道圖；圖4為本實用新型上部砌筑剖面結(jié)構示意圖。圖中1為窯底，2為窯門，3為窯體，4為下排煙口，5為滑輪，6為軌道，7為保溫材 料，8為鋼板，9為安全保護框架結(jié)構，10為燃氣高速燒嘴，11為一次風管道，12為天然氣 管道，13為二次風管道，14為氣幕風管道，15為鋼結(jié)構柱形支架，16為上排煙通道，17為擋 板。
五具體實施方式
以建一座可一次粘接四只SOOkV斷路器瓷套產(chǎn)品的窯爐為例。依據(jù)產(chǎn)品尺寸和碼放的排列，以及窯內(nèi)火道、煙道口的尺寸等相關數(shù)據(jù)，首先確定 窯底1臺面大小尺寸為3200 X ^OOmm，窯底耐火材料臺面的標高為+1000mm，而產(chǎn)品的實際 高度為8000mm，考慮到同類其余產(chǎn)品的適用性，本窯爐內(nèi)腔的高度設計為+10000mm，并依 此為據(jù)安排窯門2、窯體3和安全防護框架15及其整體移動底部平臺的結(jié)構、外形及安裝尺 寸，與此同時，還需兼顧在整體移動平臺上對上排煙通道、多層操作平臺、各種管道和風機 的安裝、測量與控制系統(tǒng)的布置，以及移動平臺的拖動裝置和移動距離。如圖1所示，窯爐為輕重結(jié)合型結(jié)構，對基礎和地基的要求較高?；A底部地基 采用3 7灰土夯實，基礎厚度為300mm，其中由下而上分別為IOOmm厚C20混凝土墊層和 200mm厚C25鋼筋混凝土，并在相應鋼結(jié)構落地位置處和為窯門、窯體移動平臺所設置的四 條軌道下基礎部分埋設多個承重支撐性預埋件，軌道平面標高為士0.00mm?；A中還設有 兩條排煙通道分別和排煙風機相連并與窯爐的上排煙通道16和下排煙通道4對接。窯底1為承重鋼結(jié)構平臺，其砌體部分由隔熱保溫磚、曲封磚、臺面磚和纖維棉做 成，窯底1中部設有下排煙煙道4，其四周的曲封磚與窯門和窯體下部的曲封磚、砂封槽、摩擦密封磚等在三者合攏一起后，窯車與窯體和窯門的結(jié)合部能夠形成對窯腔內(nèi)外氣流的 密封作用，這對燒成過程中窯內(nèi)溫度的控制和高溫階段氣氛轉(zhuǎn)換中還原焰的均勻生成是至 關重要的。窯基上鋪設的軌道6均為24kg/m的輕軌，四條長約12米的輕軌之間其安裝的高 度誤差嚴格控制在士 1.0mm以內(nèi)，以確保整個窯門、窯體在平臺移動中的穩(wěn)定和安全。窯門 和窯體底部移動平臺共設計有4組32只滑輪5支撐和拖動，其中有一組導向輪，其余為平 輪。窯體、窯門的鋼結(jié)構均由不同規(guī)格的各種優(yōu)質(zhì)型鋼現(xiàn)場制作焊接而成，窯爐的主體結(jié)構 及移動平臺的承重結(jié)構采用200X200X10mm大型方鋼制作，以確保結(jié)構主體的強度和相 關的結(jié)構尺寸。窯體結(jié)構內(nèi)鑲5mm厚鋼板8作為窯爐的墻板并用以安裝復合棉塊等保溫材 料7的錨固件，窯體外表鑲烤漆裝飾鋼板，結(jié)構適用大方。為保證窯門移動時的平穩(wěn)，其前 方設置有安全保護框架結(jié)構9，同時在窯門上部還設有軌道式移動導向與防護裝置。窯門和窯體在曲封磚以上的砌體均為保溫材料馬氟毯復合纖維棉塊砌成，棉塊的 敷設時應注意兩點一是必須根據(jù)預先的排列設計提出精確要求進行專業(yè)加工，安裝時對 號入座；二是棉塊排列時，其折疊方向必須縱橫交錯布置。窯墻砌體的總厚度為300mm，馬 氟毯耐高溫、隔熱性能優(yōu)良、蓄熱小，窯體外表溫度較低(<60°C)，節(jié)能效果明顯。窯體與 窯門合攏時的接觸面用纖維棉以凹凸式結(jié)構對接，同時輔以機械壓緊裝置，以確保窯爐在 燒成過程中的整體密封。上排煙系統(tǒng)是在窯墻上部兩側(cè)各設一個排煙通道16，其外部是窯體移動平臺上的 鋼結(jié)構柱形支架15，內(nèi)鑲S3mm鋼板，并在內(nèi)壁四周敷設隔熱纖維棉塊，通道的下端口在 移動平臺到位后與窯爐基礎部分的上排煙煙道口對接，煙氣經(jīng)排煙機送至戶外煙囪。 窯內(nèi)設置兩個火道，窯墻兩側(cè)共安排12個進口德國krom公司生產(chǎn)的可調(diào)溫天然 氣高速燒嘴10，上下共分6層相互交叉錯位布置，同時自下而上依次遞減采用不同功率大 小的燒嘴，目的是通過在不同高度下不同功率燒嘴的匹配以及窯內(nèi)氣體的多向旋轉(zhuǎn)流動和 卷吸擾動作用最大限度做到窯內(nèi)溫度、氣氛的均勻一致。所述天然氣高速燒嘴和設置于窯 體內(nèi)外的天然氣管道12、一次風管道11、二次風管道13以及氣幕風管道14組成整個窯爐 燃燒系統(tǒng)，同時，為減少窯腔內(nèi)各層間的溫度/氣氛相互藕合干擾，將窯爐內(nèi)砌體設計為梯 性結(jié)構，將窯爐按垂直方向‘分隔’成多個加熱室，各個加熱室的溫度和氣氛可以統(tǒng)一控制， 也可按所處的位置單獨設置進行微調(diào)，最終目的是以此來保障窯內(nèi)制品的燒成工藝要求。 由于電瓷產(chǎn)品對瓷質(zhì)和釉表面的‘鐵雜質(zhì)’缺陷要求極高，因此窯爐的所有天然氣管道、一、 二次風管道、風機及相關的閥門與安裝組件，均采用不銹鋼材質(zhì)。全窯執(zhí)行統(tǒng)一的燒成工藝曲線，按每只燒嘴區(qū)域設計為一個控制回路，窯內(nèi)溫度 和氣氛以輸入各燒嘴的燃氣和助燃空氣的流量作為調(diào)節(jié)參數(shù)，分區(qū)域?qū)嵤┳詣涌刂?，每?燒嘴的燃氣、空氣分別由兩臺電動調(diào)節(jié)閥來控制流量。控制系統(tǒng)中的閉環(huán)控制單元會依據(jù) 當前工藝曲線要求的溫度、氣氛而自動調(diào)節(jié)燃氣、空氣的流量和相互比例。在燒成的控制 過程中，系統(tǒng)實施‘工藝配方’式運行管理，即針對不同的燒成階段下不同的升溫速度(0 60 0C /h)和相應的氣氛要求(氧化焰0 20%;還原焰0.2 6%以及中性焰)，特別是結(jié) 合對低溫小火階段升溫速度慢、流量測量偏差大等情況下的特殊處理，設計相應的過程控 制‘工藝配方’，系統(tǒng)從自動點火開始在不同的運行階段，執(zhí)行工藝配方中設置的空氣/燃 氣比(理論計算+實驗校正)及相關的各類控制參數(shù)(包括窯內(nèi)壓力、天然氣壓力、助燃風與調(diào)溫風機的頻率設定等)滿足燒成過程中的升溫速度、溫控精度、氣氛控制等工藝要求。 特別是在一些關鍵的溫度或氣氛轉(zhuǎn)換點上，設計有不同時間段的‘預轉(zhuǎn)換階段’，很好地實 現(xiàn)了不同斜率的升溫曲線轉(zhuǎn)換時窯內(nèi)工況的各類參數(shù)(如燃氣流量、空氣流量等)大幅度 變更時窯內(nèi)溫度和氣氛的平穩(wěn)過度。。主控系統(tǒng)采用德國SIEMENS公司的高可靠性可編程控制器+工控機?？删幊炭刂?器負責系統(tǒng)順序邏輯及過程變量控制，實現(xiàn)風機啟停、燃氣閥啟閉、自動點火與火焰監(jiān)測、 加熱冷卻及氧化還原的全過程自動控制及故障報警與安全保護，工控機具備豐富的人機對 話能力，可完成燒成曲線的編制下載及過程數(shù)據(jù)(包括邏輯控制狀態(tài))的采集、監(jiān)視、保存、 記錄。系統(tǒng)還具備燒成過程中停窯故障排除后恢復繼續(xù)運行的能力，以及對各主要設備 (排煙機、一、二次風機、燃氣總閥等)單獨測試運行狀況的功能。系統(tǒng)的控制軟件中采用了自行開發(fā)的自適應模糊PID混合控制、容錯控制及熱備 冗余等先進的控制技術，取得良好的控制效果。具體在窯爐的升溫、保溫段及還原階段的控 制點溫度波動及窯爐的氣氛波動控制上大大高于目前國內(nèi)同類窯爐的控制水平。
權利要求1.一種SOOkV特高壓電器瓷套無機粘接還原焰燒成高溫窯爐，它包括窯基、窯體和窯 門，其特征在于在窯基上設置了窯底，該窯底為承重鋼結(jié)構平臺，其砌體部分由隔熱保溫 磚、曲封磚、臺面磚和纖維棉構成，中部設有排煙口與設置于窯基的下排煙煙道相通，并在 窯底兩側(cè)的窯基上分別設置了二條平行軌道；所述窯體和窯門為可移動結(jié)構，即在其底部 設置了滑動平臺，滑動平臺的滑輪置于鋪設于窯基之上的軌道上，由液壓裝置進行平移控 制；窯體內(nèi)腔為梯形結(jié)構，且于窯體內(nèi)側(cè)設置了多層擋板，將窯體分成多個加熱室，窯體兩 側(cè)墻上下錯列安裝可單個調(diào)控的天然氣高速燒嘴，且燒嘴功率由下至上依次遞減，與設置 于窯體外的天然氣管道、一次風管道、二次風管道以及氣幕風管道組成整個窯爐燃燒系統(tǒng)， 窯爐全燒成過程均設計為全自動控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的SOOkV特高壓電器瓷套無機粘接還原焰燒成高溫窯爐，其特 征在于所述窯體和窯門均由大型方鋼制作框架，其內(nèi)側(cè)壁鑲鋼板，并在鋼板上固定鋪設保 溫材料，呈梯形結(jié)構，外壁鑲烤漆裝飾鋼板，窯體與窯門合攏處的接觸面采用纖維棉凹凸式 結(jié)構對接，并設置機械壓緊裝置，下部與窯底曲封磚對應處設置了曲封磚、砂封槽、摩擦密 封磚，底部設有移動平臺和滑輪；在窯門前方設置了安全保護框架結(jié)構；在窯體的上部兩 側(cè)各設一個排煙通道，與窯基上設置的上排煙煙道口對接后會合，經(jīng)上排煙風機與戶外煙 囪相連。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的SOOkV特高壓電器瓷套無機粘接還原焰燒成高溫窯爐， 其特征在于窯門上還設置了軌道式移動導向與防護裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種800kV特高壓電器瓷套無機粘接還原焰燒成高溫窯爐，它解決了普通全自動控制電瓷抽屜窯無法燒制800kV特高壓電器瓷套的問題，同時也解決了待燒產(chǎn)品由于移動而造成接口粘接缺陷以及高窯內(nèi)腔在燒成過程中上下溫差大、氣氛不均、難于實現(xiàn)燒成全過程的全自動控制等問題，其特征在于改變普通全自動電瓷抽屜窯結(jié)構，將窯門和窯體設置為可移動方式，在窯基上設置固定窯底，并在窯底兩側(cè)的窯基上分別設置了二條平行軌道；在窯體和窯門底部設置了滑動平臺，滑動平臺的滑輪置于鋪設于窯基之上的軌道上，由液壓裝置進行平移控制。同時將窯體內(nèi)腔設計為梯形結(jié)構，且窯體中間設有多層擋板，將窯體內(nèi)腔分成多個可單獨控制的加熱室。它可燒制高大型無機粘接的特高壓電器瓷套，用于替代現(xiàn)有進口產(chǎn)品，既可為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益，同時還能為國家節(jié)省大量外匯。
文檔編號F27B9/02GK201892414SQ201020280519
公開日2011年7月6日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權日2010年7月27日
發(fā)明者劉荊洲, 周昌元, 周昌美, 胡世云, 胡平, 趙英貴, 陳乃慶, 雷愛權, 雷銀權, 高艷春 申請人:黃岡市華窯中贏窯爐有限責任公司