熱值差異較大的N G與L N G互相切換時的技術要點

何玉玲

（酒泉鋼鐵公司天風不銹鋼公司，甘肅嘉峪關 735100）

1 前言

不銹鋼冷軋為確保退火酸洗后的板面質量，冷、熱線退火爐在燃料種類的選擇上，打破酒鋼長久以來加熱燃料選用副產(chǎn)煤氣的現(xiàn)狀，首次引進外購二次能源L N G（液化天然氣）。L N G是由N G（天然氣）經(jīng)過多級凈化、深冷、液化而成，氣質純凈、組份穩(wěn)定，燃燒過程易于控制，為冷軋初級階段的生產(chǎn)提供了強有力的加熱保障。但相應負面效應是燃料成本較高，且受限于遠距離汽車槽車運輸風險，對冷軋的連續(xù)生產(chǎn)是一種潛在隱患。

國家西氣東輸二線的N G于2011年4月28日開始正式供應酒鋼，不銹鋼冷軋的加熱燃料相應由L N G轉換為N G，但在使用過程中遇到較多問題。

2 L N G切換為N G后產(chǎn)生的主要問題

L N G和N G兩種燃料在組份、熱值、雜質含量等方面差異較大（見表1）,在切換為N G時，制約了兩條處理線產(chǎn)能的正常發(fā)揮，同時也出現(xiàn)了一些燃氣斑點，影響了產(chǎn)品質量。

表1 L N G和N G組份、熱值的相關數(shù)據(jù)

在使用N G過程中出現(xiàn)以下多項問題：

（1）爐壓升高失控

熱退火酸洗線在生產(chǎn)304鋼種1250寬度規(guī)格，T V值達到200時，排廢風機輸出功率已經(jīng)達到100%，爐壓保持在5P a以上；在生產(chǎn)1530規(guī)格，T V值達到180以上時，爐壓保持在5P a以上，致使熱線退火爐在1530帶鋼滿負荷生產(chǎn)時產(chǎn)生爐膛壓力無法控制的問題。

（2）頻繁出現(xiàn)燃氣斑點。

（3）空燃比失調(diào)。

控制氧含量的問題主要集中在冷退火酸洗線生產(chǎn)430鋼種，主要原因是430鋼種退火溫度低，燃氣消耗量小，當燃氣消耗量過小時，助燃空氣量就會過剩，導致退火爐氧含量已經(jīng)不能通過單一的空燃比來調(diào)節(jié)，而是要增加燃氣量來滿足空燃比的調(diào)節(jié)范圍。

（4）處理線產(chǎn)能下降。

（5）冷線在生產(chǎn)430薄規(guī)格時必須切換至L N G才能確保產(chǎn)品質量。

3 L N G切換為N G后采取的主要措施及技術要點

3.1 找出影響爐壓的主要原因

使用N G后，產(chǎn)生的煙氣量增加，超出排廢風機的最大負荷能力。從理論上分析：

（1）單位體積的低熱值N G完全燃燒所需的理論空氣量要低于高熱值L N G完全燃燒所需的理論空氣量。理論計算得出N G的空氣消耗量同比降低9%～10%。

（2）退火爐每個加熱區(qū)助燃空氣輸入量有最小值，而燃氣輸入量最低可以為“0”，當各區(qū)燃氣量低于某特定值（與燃氣的成分有關）時就會出現(xiàn)空氣量過剩、氧含量持續(xù)偏高的問題。

3.2 采取的控制措施

（1）燃燒比例系數(shù)調(diào)整

在使用該N G之后，系統(tǒng)存在以下問題：①燃氣系統(tǒng)設置的空/燃比不適用于現(xiàn)在的N G，相比相同的燃氣流量，現(xiàn)在需要較少的空氣量；②需要修改工藝軟件程序中的燃燒比例系數(shù)；③較大的空氣流量造成爐子爐壓升高、熱效率降低；④在滿足爐子相同的熱量要求時，燃氣閥門的開度需要增大。

（2）調(diào)整過程相關數(shù)據(jù)分析

① 熱線過程數(shù)據(jù)的分析見表2。

表2 A P H過程數(shù)據(jù)

②冷線過程數(shù)據(jù)的分析見表3。

表3 A P C過程數(shù)據(jù)

A P H：通過修改工藝軟件程序中的燃燒比例系數(shù)，將原來的9.5修改為9.0后，熱線退火爐在正常生產(chǎn)過程中，殘氧量下降4%～5%，退火爐爐壓有明顯下降，平均下降2～3P a。

A P C：冷線304鋼種生產(chǎn)過程與L N G時差異不大，各項指標均能滿足生產(chǎn)需求；在生產(chǎn)430鋼種時，爐內(nèi)6#、7#加熱段氧含量難以控制，通過修改6#、7#助燃空氣最小流量后，各項指標也均能滿足生產(chǎn)需求。

3.3 燒嘴壓力檢測以及燒嘴燃燒狀態(tài)調(diào)控、分析

（1）熱線檢測情況匯總

表4 熱線燒嘴壓力檢測數(shù)據(jù) ×100P a

依據(jù)表4中檢測數(shù)據(jù)，分析熱線燒嘴壓力，可以判定調(diào)整后熱線所有燒嘴壓力滿足正常使用要求。

（2）冷線檢測情況匯總

依據(jù)表5中檢測數(shù)據(jù)，分析冷線燒嘴壓力分布主要是受到各區(qū)天然氣使用量不同，導致助燃空氣流量存在差異，從而出現(xiàn)壓力分布偏差較大。

（3）燒嘴燃燒狀態(tài)分析

①火炬長且燃燒顏色為橘黃色。形成此種火焰的原因是：助燃空氣量配比不足，天然氣不充分燃燒，火焰溫度低。主要是在冷線生產(chǎn)430鋼種時，爐溫低，爐內(nèi)殘氧量控制偏低，因此易出現(xiàn)此種現(xiàn)象。

易造成表面缺陷：火焰花紋、燃氣斑點。

②火炬短且燃燒顏色為淡藍色。此種火焰表明助燃空氣與天然氣充分混合，燃燒完全，火焰溫度高，爐溫控制穩(wěn)定性和精度高，熱效率高，不易出現(xiàn)火焰花紋、燃氣斑點等缺陷。

表5 冷線燒嘴壓力檢測數(shù)據(jù) ×100P a

（4）控制措施

①加大空燃比，提高助燃空氣流量，提高助燃空氣溫度和壓力使之與天然氣更好地充分混合燃燒。

②穩(wěn)定工藝速度，減少退火爐燃氣量的劇烈變化。

3.4 熱線產(chǎn)能恢復問題

（1）針對熱線產(chǎn)能受限問題，采取的主要措施：①熱線退火爐燃氣比例系數(shù)修改為9.0，使退火爐爐壓得到一定控制。

②對退火爐圓盤輥輥架進行密封改造，改造后提高了熱效率，爐壓進一步得到控制。

（2）跟蹤檢測爐溫、爐壓，驗證措施效果

系統(tǒng)調(diào)整后，跟蹤統(tǒng)計爐溫、爐壓，具體數(shù)據(jù)見表6（僅以1250帶鋼為例）。

數(shù)據(jù)分析結論：從表61250寬度帶鋼退火爐數(shù)據(jù)可以看出，在210至220的T V值范圍，爐壓保持穩(wěn)定，最高達到9.6P a，在控制允許范圍。爐溫最高設定到1215℃，材溫都控制在1150℃左右，滿足帶鋼性能需要。

表61250寬度帶鋼退火爐退火能力跟蹤

使用管道天然氣后，退火爐爐壓一直偏高，最高達到18P a，影響了退火爐的退火能力。我們使用保溫棉把1#、2#圓盤輥塞住后，爐壓得到了控制，從統(tǒng)計的退火爐爐壓數(shù)據(jù)，可以看出爐壓都在15P a以下。

（3）數(shù)據(jù)分析結論

通過對1250寬度帶鋼的退火爐數(shù)據(jù)的分析，1250寬度帶鋼在滿T V值生產(chǎn)時，爐溫最高設定到1215℃，熱線退火爐退火能力滿足需要，各項工藝參數(shù)都在控制范圍。

3.5 系統(tǒng)調(diào)整后冷線燃氣斑點的控制情況

燃燒系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整后，結合實際排產(chǎn)計劃，重點跟蹤了冷線空燃比調(diào)整前后，爐子加熱區(qū)燃燒情況及產(chǎn)品表面質量。

通過優(yōu)化冷線空燃比，在304不銹鋼板面上出現(xiàn)的燃氣斑點已經(jīng)得到控制，生產(chǎn)跟蹤過程中未出現(xiàn)此缺陷。連續(xù)退火爐運行穩(wěn)定。

表7 冷線燃燒系統(tǒng)調(diào)整數(shù)據(jù)

4 結論

通過采取以上逐項措施及跟蹤調(diào)整，可以將使用N G后出現(xiàn)的多項問題全部解決，同時，冷、熱線退火爐的燃料氣可以在L N G與N G之間互相切換，基本可以確保切換過程安全、平穩(wěn)、短時。全力確保了冷軋大幅降低燃料成本、連續(xù)生產(chǎn)的目標。