罩式退火爐爐臺排氣管路及控制方式優(yōu)化改造

代永貴，彭仕軍，李 謙

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司，廣西 柳州 545002）

全氫罩式退火爐依靠氫氣作為還原介質(zhì)，對鋼卷進行光亮退火。目前國產(chǎn)寶信退火座爐臺，原有的氫氣吹掃排氣管路取氣點為在爐臺冷卻放散器之后接管連接至二次除油裝置，而后再經(jīng)過閥門與限流孔板排放至排氣主管道，吹掃排放的廢氣在進入二次除油裝置之前已經(jīng)得到冷卻，在冬季氣溫相對較低的外界環(huán)境溫度下，管道會出現(xiàn)在進入二次除油裝置前端硬管部位沉積油污造成堵塞的情況發(fā)生，導(dǎo)致爐內(nèi)氫氣不流動，爐內(nèi)氣體氛圍得不到有效循環(huán)置換，退火后的帶鋼表層附著較多黑色碳粉，表面光亮度相對要差。本文研究產(chǎn)生此缺陷的原因，并提出了相應(yīng)的解決措施。

1 退火爐臺工藝吹掃當(dāng)前現(xiàn)狀和改造背景

1.1 爐臺現(xiàn)場管道布置

爐臺內(nèi)壓力正常值為2500Pa～7500Pa，氫氣吹掃排放的氣氛中含有軋制油等混合介質(zhì)，經(jīng)過約0.9m 的爐臺排氣總管先進入旋風(fēng)分離器，而后到達冷卻放散器冷卻，冷廢氣再通過一根DN25 的管道排放至總管引出廠房頂。吹掃排氣經(jīng)過爐臺放散冷卻器冷卻之后的溫度約為35°～40°，廢氣中的油污開始分離，沉積在DN25 排氣小管道內(nèi)部以及控制閥門閥體、限流孔板處，最終導(dǎo)致管道被阻塞，造成爐臺氫氣吹掃不流暢，流量難以維持在相對穩(wěn)定的數(shù)值范圍之內(nèi)，波動起伏較大，最終致使鋼卷板面發(fā)黑不夠光亮。

圖1 管路中的油污及限流孔板

1.2 氫氣吹掃時間不夠

從CQ 級吹掃制度，厚度>1.1,吹掃時間為8.5 小時，LOI吹掃11 小時，國產(chǎn)爐臺吹掃時間較短；通過不同鋼種爐臺氫氣吹掃工藝列表與LOI 爐臺比較，總體吹掃時間偏短；罩式退火機組現(xiàn)場也做過實驗，拿部分爐臺延長吹掃時間之后鋼卷變得光亮。

1.3 來料鋼卷表面油污多

從每天酸軋出口質(zhì)檢反饋的鋼卷反射率與同行比較，反射率較低。

1.4 薄規(guī)格品種鋼卷多

退火機組爐臺主要生產(chǎn)的鋼卷為厚度0.9mm 以下薄料，鋼卷層數(shù)較多，表面積大，致使退火過程中吹掃排氣中油氣較重且油多。

通過以上4 點原因分析，在來料鋼卷表面殘油和殘鐵量及制氫產(chǎn)能有限不能延長吹掃時間的情況下，為了提高氫氣吹掃順暢性以及流量穩(wěn)定性，提高鋼卷表面質(zhì)量，避免吹掃工藝管路堵塞，需要將退火爐臺氫氣吹掃排氣方式由原來的“冷吹冷排”，調(diào)整改為“熱吹冷排”，同時將吹掃限流孔板調(diào)整移至管路控制閥門前端，確保整段吹掃排氣管路保持一定溫度，避免油污凝結(jié)堵塞吹掃排氣管道。

2 爐臺管路優(yōu)化改造后的目標(biāo)值

通過上述四點原因分析，在來料鋼卷表面殘油和殘鐵量及制氫產(chǎn)能有限不能延長吹掃時間的情況下，為了提高氫氣吹掃順暢性以及流量穩(wěn)定性，提高鋼卷表面質(zhì)量，避免吹掃工藝管路堵塞，需要將退火爐臺氫氣吹掃排氣方式由原來的“冷吹冷排”，調(diào)整改為“熱吹冷排”，同時將吹掃限流孔板調(diào)整移至管路控制閥門前端，確保整段吹掃排氣管路保持一定溫度，避免油污凝結(jié)堵塞吹掃排氣管道，將管路拆洗維護周期延長8 個月以上，每年拆洗次數(shù)低于1 次。

3 具體改造措施

（1）取消原氫氣吹掃排氣管至二次油氣分離器前端位置這節(jié)管路，同時取消原控制閥門后端位置處的限流孔板。

（2）在爐臺排氣總管出口位置上的旋風(fēng)分離器裝置下部側(cè)壁位置處開孔，作為取氣點，焊接一根通徑為DN25 的無縫管，該管與二次除油器對接，在該段管路上設(shè)置一個可耐500℃、材質(zhì)為珞鉬鋼的高溫球閥，同時將限流孔板安裝在高溫球閥后端。（改造前后管路分圖如下所示）。

圖2 改造前的管路分布圖

圖3 改造后的管路分布圖

圖4 改造前的管路分布三維圖

圖5 改造后的管路分布三維圖

4 改造后的優(yōu)勢

（1）吹掃排氣取未經(jīng)過冷凝器冷卻的氣體，同時將調(diào)節(jié)限制流量的孔板前移至高溫段管路上，排氣經(jīng)過限流孔板再進入到二次除油冷卻裝置，即可將吹掃排氣方式由原來的“冷吹冷排”變?yōu)椤盁岽道渑拧?，這樣可大大減少油污在吹掃管凝結(jié)堵塞。

（2）孔板前移，高溫下油污無法附著堵孔板，可保證管路始終可以在限流孔板正常的調(diào)節(jié)流量下維持正常吹掃狀態(tài)。

（3）吹掃排氣管路中設(shè)置安裝有一個二次除油冷卻裝置，可將排放到總管位置的氣體進行冷卻并除油，避免油污被帶入到總管位置。

5 生產(chǎn)使用情況

（1）改造的爐臺生產(chǎn)時，氫氣吹掃流量能維持在一個比較穩(wěn)定的數(shù)值，無大的波動，使用至今，氫氣吹掃流量均較為穩(wěn)定，孔板處未有油污堵塞。未改造前，管道暢通性周期一般為3-5 爐次，之后管道內(nèi)部便被油污堵塞，造成氫氣吹掃排氣不暢，氫氣吹掃流量波動較大。

圖6 改造前后，氫氣吹掃流量穩(wěn)定性曲線對比圖

（2）爐溫加熱至700°時，吹掃排放的廢氣先進入爐臺旋風(fēng)分離器，在該處前端管壁溫度約288°，而后到達二次除油冷卻裝置前端溫度降為129°，經(jīng)過二次除油冷卻裝置冷卻后，溫度大幅度降低至65°，最后氣體通過控制閥門排放匯集至排氣總管道引至廠房頂部。

6 結(jié)語

（1）改造時將排氣管道內(nèi)壁附著油污清理干凈，高溫氣體流經(jīng)重新改造的管路，整段氫氣吹掃管內(nèi)部氣體溫度均較高，所以管道內(nèi)部油氣無法形成凝結(jié)油脂，管道能保持一直暢通，氫氣吹掃流量整個生產(chǎn)周期都能維持在一個相對穩(wěn)定的數(shù)值內(nèi)。

（2）優(yōu)化改造之后的管路中，設(shè)置有一個耐高溫球閥，同時便于后期的管路及吹掃控制閥門拆洗維護，生產(chǎn)中閥門出現(xiàn)故障，關(guān)閉耐高溫球閥，即可對閥門進行更換處理。

（3）高溫氣體流經(jīng)限流孔板之后再進入二次除油冷卻裝置，可通過該冷卻裝置對氣體進行降溫，保護后端的吹掃控制電磁閥免受高溫損壞。

（4）通過該優(yōu)化之后的管路進行生產(chǎn)，維護周期可大大延長8 個月以上。