降低熱軋帶鋼廠工序能耗的研究

畢俊召 王彥成

1.吉林電子信息職業(yè)技術學院,吉林 吉林 132021；

2.吉林建龍鋼鐵有限公司,吉林 吉林 132000

十幾年來，我國鋼鐵工業(yè)取得了快速的發(fā)展，直到2013年全國鋼鐵開始呈現產能過剩的趨勢，鋼鐵企業(yè)產能增速開始減緩，鋼鐵行業(yè)開始走進了虧損狀態(tài)，效益是企業(yè)和行業(yè)最突出的問題，因此，企業(yè)為了提高效益，降本增效成為當今鋼鐵企業(yè)最重要的奮斗目標。熱軋帶鋼廠加熱工序主要包括來料入爐、加熱、出爐、輸送四個過程，隨著現代化軋機技術的進步，軋制速度及其生產的連續(xù)性要求不斷提高，如何提高加熱爐的鋼坯加熱節(jié)奏和質量，減少燃料損耗，降低廢氣排放，是每一個軋鋼企業(yè)都在關注的課題，由此可見軋鋼加熱工序的節(jié)能研究，對降低整個軋鋼系統(tǒng)的能耗有著重要意義[1]。

1 熱軋帶鋼廠工序概述

連鑄工序是將高溫液態(tài)鋼通過水冷結晶器，凝結硬殼后，再經過噴淋冷卻全部凝固后切成坯料的鑄造過程。

加熱工序是將連鑄機生產出的鋼坯橫移合流后輸送至爐前輥道，根據計劃鋼坯入爐加熱，按照規(guī)定溫度出爐準備軋制的過程[2]。

軋制工序是將按規(guī)定溫度出爐的鋼坯通過粗軋機、飛剪、高壓水除磷、精軋機的軋制過程，是將鋼坯軋制成一定寬度和厚度的帶鋼的過程。

卷取工序是將通過層流冷卻系統(tǒng)的帶鋼卷成具有外在良好卷形，是熱軋帶鋼主線生產過程中的最后一道工序[3]。

熱軋帶鋼生產線的顯著特點是連鑄連軋短流程生產線布置，通過以加熱爐作為緩沖區(qū)將中薄板坯連鑄機與常規(guī)軋制相連接的技術，具有生產組織靈活、高效節(jié)能的突出特點。而從整個產線工藝過程的節(jié)能角度來看，加熱工序仍具有一定的節(jié)能優(yōu)化空間。（熱軋帶鋼廠生產線工藝流程見圖1所示）

圖1 熱軋帶鋼廠生產線工藝流程圖

2 熱軋帶鋼廠能耗影響因素分析

加熱工序能耗占軋鋼綜合能耗的70%～80%，影響加熱工序能耗的因素也是影響整個軋制產線總能耗的決定性因素，由于燃料消耗直接影響加熱工序節(jié)能效率，所以分析加熱爐燃料消耗影響因素，從中找出主要控制因素，便可以有效地提高此工序的節(jié)能效率。而影響加熱爐燃料能耗因素很多，下面主要從人員、機器、材料等方面進行了分析。

2.1 人員影響因素分析

從能源管理控制級別來看，由于人員分工不同對燃料消耗產生的影響也不同。能源管理控制級別包括廠能源管理、作業(yè)區(qū)技術管理、現場操作控制。廠能源管理層面對指標制定是否科學合理，是否符合實際生產情況所能達到的高度水平產生直接影響；作業(yè)區(qū)技術管理對現場操作過程監(jiān)督是否及時全面，是否能對工藝規(guī)程優(yōu)化提出改進建議等；現場操作人員對加熱工藝技術規(guī)程的執(zhí)行、對熱工知識的掌握情況會根據實際爐況進行參數調整，操作人員本身的節(jié)能意識對會對整個加熱工序的燃料消耗有著不同程度的影響。

2.2 機器影響因素分析

加熱爐的相關設備系統(tǒng)包括冷卻系統(tǒng)、燃料供應系統(tǒng)、供風系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、儀表檢測系統(tǒng)、燃燒裝置及自動控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)管道的絕熱及密閉性、設備的故障率、檢測儀表的準確度和自動控制系統(tǒng)的智能程度對燃料消耗有著不同程度的影響。

2.3 材料影響因素分析

材料影響因素主要包括來料溫度、鋼坯規(guī)格、鋼種及特性。由于鋼種不同和裝爐溫度不同，鋼坯加熱的時間要求設置也不同，鋼坯在爐加熱時間的長短決定了所消耗燃料量，而用于加熱不同鋼種的燃料消耗量也不同。

2.4 其他影響因素分析

方法上的影響因素主要包括加熱控制、操作規(guī)程及提高熱裝率，同時考核激勵也是提高員工操作水平和節(jié)能意識行之有效的方法；環(huán)境因素包括季候變化、國家政策要求、能源介質的保供條件及公司政策等諸多因素。測量因素中最重要的是保證各種能源介質檢測儀表及加熱工序相關熱工檢測工具的精度。測量因素還包括煙氣中的殘氧量、煙氣溫度及鋼坯在粗軋機入口溫度等，這些都是評估燃燒效果的手段[4]。

3 降低熱軋帶鋼廠工序能耗的措施

3.1 空燃比的節(jié)能優(yōu)化

燃料的燃燒控制由來已久，國內的各大鋼廠都有對軋鋼加熱爐空燃比控制的不同的方法，但是其核心思想就是保證燃料充分燃燒且避免過多的助燃空氣帶走熱量。

按照加熱爐過剩系數大于均熱段和各段上空氣過剩系數大于各段下空氣過剩系數的設置方式，既保證了在加熱段未參與燃燒的燃料在均熱段得到進一步充分燃燒，又由于熱氣體上浮的原理，保證上浮氣體中未完全燃燒的燃料得到充分燃燒。

3.2 余熱利用的節(jié)能措施

根據現場實際生產狀況提出的技術要求，利用第三方的研究力量、技術服務和資金，目前煙氣余熱鍋爐項目已經投入運行使用階段。該項目投入運行至今運行較為穩(wěn)定，由于還處于合同期內，設備的運行和維護都由節(jié)能服務公司負責。所以從目前看節(jié)能效果主要體現在加熱爐熱平衡測試結果中煙氣帶出的物理熱減少和外送過熱蒸汽的節(jié)能收益這兩點上，煙氣余熱鍋爐投入運行后，節(jié)能效果顯著[5]。

4 結語

鋼鐵企業(yè)的高耗能狀態(tài)是一個亟待解決的問題，低工序能耗對于一個鋼鐵企業(yè)來說，應該始終被看成是節(jié)能管理的重點工作。本文為提升企業(yè)內部能源管理水平，減少噸鋼能源消耗，確定了整個生產線的能源控制重點為降低加熱爐工序的節(jié)能優(yōu)化。然后再對影響加熱工序能源消耗的各因素進行了系統(tǒng)分析，最后確定了主要研究方向，提出優(yōu)化方案。