一种小型烘干室加热系统改进张景贵

一种小型烘干室加热系统改进张景贵

张景贵

（中车株洲电力机车有限公司机电分公司湖南省株洲市412001）

摘要：中车株洲电力机车有限公司构架流水线主要承担着机车、城轨车辆构架、摇枕的涂装任务。在使用过程中，烘干室使用2年多就出现加热系统炉膛开裂现象。本文通过分析小型烘干室结构原理，确定了小型烘干室加热系统燃烧室炉膛开裂的原因。结合现场实际情况，通过计算室体体积及加热量等参数，提出了一种小型烘干室加热系统结构改进方案。经过现场实际观察、使用，炉膛散热效果明显改善，燃烧室内温度明显降低，烘干室温升速度变快，有效的解决了燃烧室炉膛开裂问题，消除了设备存在的安全隐患，保证了生产安全有序进行。

关键词：小型；烘干室；加热系统；改进

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烘干室加热系统改进后，炉膛散热效果明显改善，燃烧室内温度明显降低，烘干室温升速度变快，消除了设备存在的安全隐患，提升生产线本质安全度，保证烘干室安全稳定运行，提升设备技术性能，为解决喷漆房炉膛开裂问题提供了一种可行的解决方案，可以推广至其他小型烘干室。

一、改进目的

本次改进主要解决构架流水线烘干室燃烧机炉膛开裂问题，提升烘干室散热效率，降低燃烧室内温度，确保设备安全运行。同时烘干室烘干温度由原来的60℃提高到80℃，提升设备技术性能，提高整条生产线的产能。

二、存在问题

涂装事业部构架流水线面漆烘干室2016年11月出现燃烧机报警现象，2017年1月再次出现报警现象，调整压差开关设定值故障仍然存在。1月5日以后故障报警次数明显增加，维修技术人员对该故障原因进行了查找、分析，因燃烧机自检未出现相应报警闪烁信号，初步判断故障原因为燃烧机外部引入的天然气压力不稳或天然气流量不足。查找检测该信号的DUNGS燃气阀相关资料后进行了微调，调整期间故障发生率有所下降，但故障仍然存在。1月9日再次对面漆烘干室检修时，发现烘干时炉膛端部有钢板呈通红色，经查该炉膛存在多处开裂。

三、问题原因分析

通过观察燃烧炉膛使用情况，构架流水线底漆烘干室、面漆烘干室炉膛使用时表面均存在发红现象。用红外测温仪测得炉膛表面大部分区域温度为400℃～600℃，局部通风效果较差区域温度＞600℃。而其它喷烘房炉膛使用时测得表面最高温度＜300℃，热交换器温度100℃～200℃。

炉膛温度过高，温度达到炉膛材料熔融状态，多次反复后，炉膛整体应力发生变化，应力不均，导致炉膛开裂，因此判断炉膛温度过高为炉膛开裂的主要原因。构架流水线底、面漆烘干室工作原理如图1。

图1

构架流水线底、面漆烘干室采用循环加热方式，烘干室内空气经炉膛、送风机送入烘干室，从回风口至燃烧炉膛下方，经炉膛、热交换器加热并经过滤棉均流后重新从送风机送入烘干室。循环加热系统设备主要技术参数如下：

1、燃烧机采用意大利利雅路燃烧机，型号为RS34/1MZ，出力为30万Kcal/h。

2、循环风机型号为GW-PN08C，全压1181-1577Pa，流量19514-30097m/h，转速1350r/min，功率15KW。

3、烘干室尺寸（长×宽×高）：8250mm×4600mm×4700mm。炉膛尺寸：直径Φ700mm，长度1670mm。加热机组截面尺寸（宽×高）：1800mm×2100mm。

通过以上参数，对炉膛散热进行分析计算如下：

烘干室体积为8.25×4.6×4.7=178.365m。

每小时流过炉膛的最大空气质量为：30097×0.7×1.67/(2.1×1.8)×1.29=12007.023Kg。

空气升高1℃可以带走的热量为12007.023×1000/3600=3335J。

燃烧机每秒出力为300000×1000×4.186/3600=348833.33J。

炉膛的重量为0.7×3.14×1.67×0.005×7930=145.54Kg。

空气每次通过炉膛温度升高6℃-10℃，则每秒钟炉膛的温升为

（348833.33-33350）/(145.54×500)=4.33℃。

炉膛达到600℃，所需时间为600/(4.33×60)=2.3分钟。考虑环境中的热量损失，根据理论计算，预计炉膛会在烘干开始后3-6分钟内达到600℃。这与现场实际测量得到的时间基本相符。因此分析原因有以下两点：

1、安装时送风机装在热交换器后端，燃烧室截面尺寸过大，导致大量空气无法集中对炉膛及热交换器进行冷却，大量空气从炉膛周边空旷区域逃逸是炉膛温度过高及开裂的主要原因。

2、烘干室所选风机流量偏小，与燃烧机不匹配，导致炉膛温升过快。

四、改进方案

1、重新设计并制作3套燃烧炉膛，燃烧炉膛设计额定热负荷：3.0×105Kcal/h，热风炉出口热风温度：40～80℃，热风炉出口热风流量：10000～15000Nm3/h，燃烧炉膛加热时表面温度≤400℃。燃烧炉膛炉体辐射段采用3mm厚SUS310S耐热不锈钢板制作，炉体对流换热段采用1.5mm厚304不锈钢制作，炉体支架采用10﹟槽钢制作。

2、对点喷烘干间、腻子烘干间、面漆烘干间风道末端增设导流板，改变循环风的风向和风速，提高燃烧炉膛散热效率。改造后循环风通过燃烧炉膛表面的风速大于10m/s。

3、重新选择风机

根据燃烧机出力、使用环境及现场安装尺寸，选择风机型号为风机型号：KKF-800E，品牌：盐城金丰，风压：1272Pa，流量：43180m3/h。

五、改进后实施效果

实施后降低了燃烧室温度，提升了设备生产效率，每季度减少维修人员30.24小时工作时间。通过初步估算每年可节约10万多元，同时烘干时间由70分钟降低为60分钟，构架由原先每天14架，增加到每天16架，生产效率提高14%，取得了良好的社会经济效益。

烘干室采用新型加热系统后，炉膛散热效果明显改善，燃烧室内温度明显降低，烘干室温升速度变快，消除了设备存在的安全隐患，提升了生产线本质安全度，保证了烘干室安全稳定运行。同时烘干室烘干温度由原来的60℃提高到80℃，提升了设备技术性能，提高了整条生产线的产能。为解决烘干室炉膛开裂问题提供了一种可行的解决方案，可以推广至其他小型烘干室。

参考文献

[1]程俊骥.泵与风机运行检修.机械工业出版社,2012年08月.

[2]伍悦滨.工程流体力学泵与风机.化学工业出版社,2006年1月.