专利名称：800kV特高压电器瓷套无机粘接还原焰烧成高温窑炉的制作方法
技术领域：
SOOkV特高压电器瓷套无机粘接还原焰烧成高温窑炉
一、技术领域[0001]本实用新型属于输变电设备制造行业的大型专用热工设备，尤其是涉及到在还原 焰气氛下焙烧一种在特高电压等级下使用的外形尺寸高大、机械强度高、电气绝缘性能稳 定的高压电器瓷套产品的高温窑炉。
二背景技术：
高电压等级的电瓷绝缘产品是各种大型超(特)高压输变电设备设计制造中所必 须使用的重要的元器件之一。根据国家电网公司的建设规划，在2020年前后，我国将建成 以特高压电网为核心的国家电网布局。目前，由国家电网公司组织实施的我国自主研发的 世界上第一条百万伏特高压交流输变电试验线路(晋东南——安阳——荆门)已在2008 年成功投入荷载运行。它标志着我国已率先掌握了特高压输变电核心技术及装备的设计制 造能力，我国自行设计、具备完全知识产权的输变电核心装备制造已跨入世界先进行列并 有着非常广阔的发展前景，国家高等级的电网建设及原有电网的升级改造已全面展开。但 装备制造行业所面对的现实是目前这些装备中所使用的高端瓷套产品(如断路器瓷套、 出线瓷套等)还几乎全部依赖进口。为了从根本上保证国家电网的运行安全和国家的长远经济利益，国内相关电瓷制 造企业承担着对此类产品自行研发的责任和义务，而窑炉是电瓷产品制造的主要大型装 备之一。目前，虽然国内电瓷行业生产常规高压电瓷产品(如高度在3. 2m以下的电器瓷 套和大棒型支柱等)的全自动高温窑炉技术已达到国际先进水平，但对用于生产高度为8m 及以上的特高压电器瓷套的高大型专业高温窑炉尚属空白，因为与常规全自动高温窑炉相 比，本新型窑炉的特点是窑内腔尺寸高，断面小，烧成过程中温度和气氛的均勻稳定性的控 制难度大得多。同时，由于待粘接的产品在台面上逐节依次进行釉浆粘接，一旦粘接操作完 成后，产品将不能作任何的移动，否则这种有多个粘接口的产品在高温烧制前没有任何粘 接强度而作任何移动都非常容易造成粘接缺陷。
三、发明内容本实用新型的目的就是为了克服了现有技术缺陷，为市场提供一种用于烧制在特 高压等级下使用的超高型无机粘接瓷套产品。本实用新型的主要技术方案是它包括窑基、窑体和窑门，在窑基上设置了窑底， 该窑底为承重钢结构平台，其砌体部分由隔热保温砖、曲封砖、台面砖和纤维棉构成，中部 设有排烟口与设置于窑基的下排烟烟道相通，并在窑底两侧的窑基上分别设置了二条平行 轨道；所述窑体和窑门为可移动结构，即在其底部设置了滑动平台，滑动平台的滑轮置于铺 设于窑基之上的轨道上，由液压装置进行平移控制；窑体内腔为梯形结构，且于窑体内侧设 置了多层挡板，将窑体分成多个加热室，窑体两侧墙上下错列安装可单个调控的天然气高 速烧嘴(且烧嘴功率由下至上依次递减)，与设置于窑体外的天然气管道、一次风管道、二 次风管道以及气幕风管道组成整个窑炉燃烧系统。窑炉全烧成过程均设计为全自动控制。所述窑体和窑门均由大型方钢制作框架，其内侧壁镶钢板，并在钢板上固定铺设保温材 料，呈梯形结构，外壁镶烤漆装饰钢板，窑体与窑门合拢处的接触面采用纤维棉凹凸式结构 对接，并设置机械压紧装置，下部与窑底曲封砖对应处设置了曲封砖、砂封槽、摩擦密封砖， 底部设有移动平台和滑轮；在窑门前方设置了安全保护框架结构；在窑体的上部两侧各设 一个排烟通道，与窑基上设置的上排烟烟道口对接后会合，经上排烟风机与户外烟 相连。 在窑门上还设置了轨道式移动导向与防护装置。本实用新型的有益效果在于窑炉结构及控制系统设计合理，产品直接在窑底平 台上的粘接操作实用方便、粘接效果十分理想，窑门及窑体移动平台的开合移动平稳可靠、 定位准确；控制技术先进，全烧成过程中的窑内温度和不同阶段的气氛控制与转换完全符 合产品烧成工艺规定的温度曲线和气氛要求；与相同容积的常规电瓷抽屉窑相比，其天然 气能源的消耗节约20%以上。其产品将会替代现有依赖进口高端瓷套产品，使国外供货商 在国内市场上的销售价格大幅度降低。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
四
图1为本实用新型下部结构主视图；图2为本实用新型俯视移动演示图；图3为本实用新型燃气系统简易管道图；图4为本实用新型上部砌筑剖面结构示意图。图中1为窑底，2为窑门，3为窑体，4为下排烟口，5为滑轮，6为轨道，7为保温材 料，8为钢板，9为安全保护框架结构，10为燃气高速烧嘴，11为一次风管道，12为天然气 管道，13为二次风管道，14为气幕风管道，15为钢结构柱形支架，16为上排烟通道，17为挡 板。
五具体实施方式
以建一座可一次粘接四只SOOkV断路器瓷套产品的窑炉为例。依据产品尺寸和码放的排列，以及窑内火道、烟道口的尺寸等相关数据，首先确定 窑底1台面大小尺寸为3200 X ^OOmm，窑底耐火材料台面的标高为+1000mm，而产品的实际 高度为8000mm，考虑到同类其余产品的适用性，本窑炉内腔的高度设计为+10000mm，并依 此为据安排窑门2、窑体3和安全防护框架15及其整体移动底部平台的结构、外形及安装尺 寸，与此同时，还需兼顾在整体移动平台上对上排烟通道、多层操作平台、各种管道和风机 的安装、测量与控制系统的布置，以及移动平台的拖动装置和移动距离。如图1所示，窑炉为轻重结合型结构，对基础和地基的要求较高。基础底部地基 采用3 7灰土夯实，基础厚度为300mm，其中由下而上分别为IOOmm厚C20混凝土垫层和 200mm厚C25钢筋混凝土，并在相应钢结构落地位置处和为窑门、窑体移动平台所设置的四 条轨道下基础部分埋设多个承重支撑性预埋件，轨道平面标高为士0.00mm。基础中还设有 两条排烟通道分别和排烟风机相连并与窑炉的上排烟通道16和下排烟通道4对接。窑底1为承重钢结构平台，其砌体部分由隔热保温砖、曲封砖、台面砖和纤维棉做 成，窑底1中部设有下排烟烟道4，其四周的曲封砖与窑门和窑体下部的曲封砖、砂封槽、摩擦密封砖等在三者合拢一起后，窑车与窑体和窑门的结合部能够形成对窑腔内外气流的 密封作用，这对烧成过程中窑内温度的控制和高温阶段气氛转换中还原焰的均勻生成是至 关重要的。窑基上铺设的轨道6均为24kg/m的轻轨，四条长约12米的轻轨之间其安装的高 度误差严格控制在士 1.0mm以内，以确保整个窑门、窑体在平台移动中的稳定和安全。窑门 和窑体底部移动平台共设计有4组32只滑轮5支撑和拖动，其中有一组导向轮，其余为平 轮。窑体、窑门的钢结构均由不同规格的各种优质型钢现场制作焊接而成，窑炉的主体结构 及移动平台的承重结构采用200X200X10mm大型方钢制作，以确保结构主体的强度和相 关的结构尺寸。窑体结构内镶5mm厚钢板8作为窑炉的墙板并用以安装复合棉块等保温材 料7的锚固件，窑体外表镶烤漆装饰钢板，结构适用大方。为保证窑门移动时的平稳，其前 方设置有安全保护框架结构9，同时在窑门上部还设有轨道式移动导向与防护装置。窑门和窑体在曲封砖以上的砌体均为保温材料马氟毯复合纤维棉块砌成，棉块的 敷设时应注意两点一是必须根据预先的排列设计提出精确要求进行专业加工，安装时对 号入座；二是棉块排列时，其折叠方向必须纵横交错布置。窑墙砌体的总厚度为300mm，马 氟毯耐高温、隔热性能优良、蓄热小，窑体外表温度较低(<60°C)，节能效果明显。窑体与 窑门合拢时的接触面用纤维棉以凹凸式结构对接，同时辅以机械压紧装置，以确保窑炉在 烧成过程中的整体密封。上排烟系统是在窑墙上部两侧各设一个排烟通道16，其外部是窑体移动平台上的 钢结构柱形支架15，内镶S3mm钢板，并在内壁四周敷设隔热纤维棉块，通道的下端口在 移动平台到位后与窑炉基础部分的上排烟烟道口对接，烟气经排烟机送至户外烟囱。 窑内设置两个火道，窑墙两侧共安排12个进口德国krom公司生产的可调温天然 气高速烧嘴10，上下共分6层相互交叉错位布置，同时自下而上依次递减采用不同功率大 小的烧嘴，目的是通过在不同高度下不同功率烧嘴的匹配以及窑内气体的多向旋转流动和 卷吸扰动作用最大限度做到窑内温度、气氛的均勻一致。所述天然气高速烧嘴和设置于窑 体内外的天然气管道12、一次风管道11、二次风管道13以及气幕风管道14组成整个窑炉 燃烧系统，同时，为减少窑腔内各层间的温度/气氛相互藕合干扰，将窑炉内砌体设计为梯 性结构，将窑炉按垂直方向‘分隔’成多个加热室，各个加热室的温度和气氛可以统一控制， 也可按所处的位置单独设置进行微调，最终目的是以此来保障窑内制品的烧成工艺要求。 由于电瓷产品对瓷质和釉表面的‘铁杂质’缺陷要求极高，因此窑炉的所有天然气管道、一、 二次风管道、风机及相关的阀门与安装组件，均采用不锈钢材质。全窑执行统一的烧成工艺曲线，按每只烧嘴区域设计为一个控制回路，窑内温度 和气氛以输入各烧嘴的燃气和助燃空气的流量作为调节参数，分区域实施自动控制，每支 烧嘴的燃气、空气分别由两台电动调节阀来控制流量。控制系统中的闭环控制单元会依据 当前工艺曲线要求的温度、气氛而自动调节燃气、空气的流量和相互比例。在烧成的控制 过程中，系统实施‘工艺配方’式运行管理，即针对不同的烧成阶段下不同的升温速度(0 60 0C /h)和相应的气氛要求(氧化焰0 20%;还原焰0.2 6%以及中性焰)，特别是结 合对低温小火阶段升温速度慢、流量测量偏差大等情况下的特殊处理，设计相应的过程控 制‘工艺配方’，系统从自动点火开始在不同的运行阶段，执行工艺配方中设置的空气/燃 气比(理论计算+实验校正)及相关的各类控制参数(包括窑内压力、天然气压力、助燃风与调温风机的频率设定等)满足烧成过程中的升温速度、温控精度、气氛控制等工艺要求。 特别是在一些关键的温度或气氛转换点上，设计有不同时间段的‘预转换阶段’，很好地实 现了不同斜率的升温曲线转换时窑内工况的各类参数(如燃气流量、空气流量等)大幅度 变更时窑内温度和气氛的平稳过度。。主控系统采用德国SIEMENS公司的高可靠性可编程控制器+工控机。可编程控制 器负责系统顺序逻辑及过程变量控制，实现风机启停、燃气阀启闭、自动点火与火焰监测、 加热冷却及氧化还原的全过程自动控制及故障报警与安全保护，工控机具备丰富的人机对 话能力，可完成烧成曲线的编制下载及过程数据(包括逻辑控制状态)的采集、监视、保存、 记录。系统还具备烧成过程中停窑故障排除后恢复继续运行的能力，以及对各主要设备 (排烟机、一、二次风机、燃气总阀等)单独测试运行状况的功能。系统的控制软件中采用了自行开发的自适应模糊PID混合控制、容错控制及热备 冗余等先进的控制技术，取得良好的控制效果。具体在窑炉的升温、保温段及还原阶段的控 制点温度波动及窑炉的气氛波动控制上大大高于目前国内同类窑炉的控制水平。
权利要求1.一种SOOkV特高压电器瓷套无机粘接还原焰烧成高温窑炉，它包括窑基、窑体和窑 门，其特征在于在窑基上设置了窑底，该窑底为承重钢结构平台，其砌体部分由隔热保温 砖、曲封砖、台面砖和纤维棉构成，中部设有排烟口与设置于窑基的下排烟烟道相通，并在 窑底两侧的窑基上分别设置了二条平行轨道；所述窑体和窑门为可移动结构，即在其底部 设置了滑动平台，滑动平台的滑轮置于铺设于窑基之上的轨道上，由液压装置进行平移控 制；窑体内腔为梯形结构，且于窑体内侧设置了多层挡板，将窑体分成多个加热室，窑体两 侧墙上下错列安装可单个调控的天然气高速烧嘴，且烧嘴功率由下至上依次递减，与设置 于窑体外的天然气管道、一次风管道、二次风管道以及气幕风管道组成整个窑炉燃烧系统， 窑炉全烧成过程均设计为全自动控制。
2.根据权利要求1所述的SOOkV特高压电器瓷套无机粘接还原焰烧成高温窑炉，其特 征在于所述窑体和窑门均由大型方钢制作框架，其内侧壁镶钢板，并在钢板上固定铺设保 温材料，呈梯形结构，外壁镶烤漆装饰钢板，窑体与窑门合拢处的接触面采用纤维棉凹凸式 结构对接，并设置机械压紧装置，下部与窑底曲封砖对应处设置了曲封砖、砂封槽、摩擦密 封砖，底部设有移动平台和滑轮；在窑门前方设置了安全保护框架结构；在窑体的上部两 侧各设一个排烟通道，与窑基上设置的上排烟烟道口对接后会合，经上排烟风机与户外烟 囱相连。
3.根据权利要求1或2所述的SOOkV特高压电器瓷套无机粘接还原焰烧成高温窑炉， 其特征在于窑门上还设置了轨道式移动导向与防护装置。
专利摘要本实用新型公开了一种800kV特高压电器瓷套无机粘接还原焰烧成高温窑炉，它解决了普通全自动控制电瓷抽屉窑无法烧制800kV特高压电器瓷套的问题，同时也解决了待烧产品由于移动而造成接口粘接缺陷以及高窑内腔在烧成过程中上下温差大、气氛不均、难于实现烧成全过程的全自动控制等问题，其特征在于改变普通全自动电瓷抽屉窑结构，将窑门和窑体设置为可移动方式，在窑基上设置固定窑底，并在窑底两侧的窑基上分别设置了二条平行轨道；在窑体和窑门底部设置了滑动平台，滑动平台的滑轮置于铺设于窑基之上的轨道上，由液压装置进行平移控制。同时将窑体内腔设计为梯形结构，且窑体中间设有多层挡板，将窑体内腔分成多个可单独控制的加热室。它可烧制高大型无机粘接的特高压电器瓷套，用于替代现有进口产品，既可为企业创造良好的经济效益，同时还能为国家节省大量外汇。
文档编号F27B9/02GK201892414SQ201020280519
公开日2011年7月6日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者刘荆洲, 周昌元, 周昌美, 胡世云, 胡平, 赵英贵, 陈乃庆, 雷爱权, 雷银权, 高艳春 申请人:黄冈市华窑中赢窑炉有限责任公司