軋鋼系統(tǒng)節(jié)能措施及節(jié)能實踐案例分析

胡建利， 楊海西， 張覺靈， 曹喜軍， 馬 躍

（1.河北敬業(yè)集團有限責任公司， 河北 石家莊 050000； 2.河北工業(yè)大學， 天津 300019）

為了達到鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標，中國出臺了一系列節(jié)能減排的政策，我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展方向逐漸指向能耗低、流程短、產(chǎn)品附加值高的方向。在節(jié)能減排方面我國的鋼鐵工業(yè)已取得了極大的進步，但是相對于國外先進水平，我國的節(jié)能減排工作仍需進一步深化發(fā)展，盡量縮小差距。為此對于軋鋼系統(tǒng)我們需要進一步研究其在工作循環(huán)中可節(jié)能性，在軋鋼系統(tǒng)中也不斷融入節(jié)能措施和技術(shù)，大大降低軋鋼工序的能耗。近年來，柳鋼中板廠采取了一系列的節(jié)能措施，在節(jié)能方面取得了良好的效益。目前，柳鋼中板廠在生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的能耗占整個工廠總能耗的8%～10%。

1 軋鋼系統(tǒng)的節(jié)能建議

任何能量都是由可用能量和無效能量組成的，由能量守恒定律可知,能量是在過程中不斷轉(zhuǎn)換的,其總量不會發(fā)生變化，只不過有部分對于我們有用的能量轉(zhuǎn)化成了無效的能量。因此,節(jié)能的本質(zhì)是減少可用能量向無效能量的轉(zhuǎn)化，從而提高可用能量的利用率。

1.1 降低煤氣消耗

加熱爐的單位熱耗的定義是爐膛內(nèi)單位質(zhì)量坯料的熱焓增加值比上加熱爐的熱效率。因此，減少加熱爐燃料消耗的方法一方面是減少熱焓的增加，另一方面是采取一系列措施來提高加熱爐的熱效率。

1.1.1 降低爐內(nèi)坯料熱焓增量

1）提高坯料的入爐溫度。冶金行業(yè)一項重要的節(jié)能措施便是熱送熱裝技術(shù)，該技術(shù)以熱裝、直接熱裝、直軋三種形式為主。顯著降低加熱爐的燃耗是該技術(shù)的優(yōu)勢所在，同時縮短爐膛內(nèi)鋼坯的停留時間，且可熱裝對質(zhì)量要求不高的鋼種。目前，我國廣泛應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)便是熱送熱裝。

2）降低坯料的加熱溫度。適當降低坯料的加熱溫度，可以起到降低燃耗的效果，但這種降溫必須保證加熱質(zhì)量，最重要的是滿足軋制要求。試驗顯示，在1 150～1 250℃的加熱溫度范圍時，想要降低1%的綜合能耗，只需將加熱溫度下調(diào)6℃，而降低4%的綜合能耗，也只需將加熱溫度下調(diào)40℃，可見降低坯料的加熱溫度在降低綜合能耗方面效果相當明顯。此外，還可也采用低溫軋制技術(shù)，但是必須保證軋機剛度等硬性條件達到要求。雖然要求高，但節(jié)能效果更加理想，因為此時的開軋溫度降至850～950℃，可使綜合節(jié)能率達10%～20%。

1.1.2 提高加熱爐的熱效率

1）改善燃料燃燒環(huán)境。我們都知道在加熱爐上安裝有燃燒器，而燃料的燃燒就是通過這個燃燒器來完成的，因此燃燒器性能指標直接影響燃料的消耗狀況。不同爐子生產(chǎn)出來的目的是不一樣的，其對工作的環(huán)境要求也是不一樣的，所以應(yīng)該按照加熱爐的實際情況，合理設(shè)計、選用相應(yīng)的燃燒器，這樣可節(jié)省5%以上的燃料消耗。蓄熱式加熱爐采用高溫空氣蓄熱式燃燒技術(shù)（HTAC）可將空氣預(yù)熱達1 000～1 100℃，該技術(shù)另一個優(yōu)點便是高效的余熱回收，因此可以大幅度降低排煙溫度，這種蓄熱式加熱爐相比于普通加熱爐，由于采用了蓄熱式燃燒技術(shù)，節(jié)能效果可達40%以上。中國現(xiàn)已有超過400座蓄熱式加熱爐。

2）優(yōu)化爐襯結(jié)構(gòu)?！白詭Ш隗w筑爐材料及其加熱爐窯”專利技術(shù)，對黑體的概念進行了技術(shù)化，將黑體元件工業(yè)化生產(chǎn)，并安裝在爐子內(nèi)，與原有的爐襯共同組成具有多種功能的爐襯。用于調(diào)節(jié)熱輻射的黑體元件，將其由漫反射的狀態(tài)轉(zhuǎn)為集中而有效工作狀態(tài)，大大提高了爐子的熱效率。在高、中、低溫火焰加熱爐中采用這種多功能爐襯，至少可節(jié)省能耗10%以上。

3）提高控制水平。采用數(shù)字控制系統(tǒng)來控制燃料燃燒等等。

1.2 電機節(jié)能技術(shù)

軋制過程中需要軋機、輥道、水泵以及風機等設(shè)備，有供電系統(tǒng)為所有的驅(qū)動設(shè)備提供消耗的能量，因此正確的選擇一個電機就顯得十分重要。但也不能一味求大，避免電機功率過大而產(chǎn)生浪費，所以應(yīng)優(yōu)化電機的設(shè)計。在運行過程中，以變頻調(diào)速技術(shù)為主，采用電機節(jié)能技術(shù)，可節(jié)約20%～40%的電能。

1.3 煤氣資源合理利用

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我們的技術(shù)也在發(fā)展，如今已經(jīng)可以通過對低熱值煤氣的利用來產(chǎn)出大量焦爐煤氣，這一切都得益于對蓄熱式燃燒技術(shù)的使用。目前，這部分產(chǎn)出的煤氣通常被送到自備電廠用于發(fā)電。然而事實證明，這是一種對資源的浪費，使用焦爐煤氣發(fā)電成本很高。著名學者殷瑞宇指出，今后焦爐煤氣帶給我們的使用價值是資源利用。

2 柳鋼中板廠節(jié)能實踐

柳鋼中板廠對煤氣的消耗量可謂是巨大的，可達整個生產(chǎn)過程能耗的88.8%，用電占10.8%，是能耗的兩個主要組成部分。此外，在能源消耗總量中，蒸汽回收量占7.05%，在降低生產(chǎn)過程中能源消耗起著重要的作用。因此，應(yīng)圍繞這些方面展開節(jié)能工作。

2.1 提高坯料熱裝率和熱裝溫度

在柳鋼中板廠熱送熱裝已執(zhí)行了多年，事實證明有良好的節(jié)能效果，但是，由于產(chǎn)銷平衡生產(chǎn)計劃組織還有生產(chǎn)質(zhì)量等諸多因素的影響，想要進一步開展執(zhí)行，還將是困難重重。

建立信息化系統(tǒng)。隨著科技的進步和人們對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，建立信息化系統(tǒng)是必然的趨勢，但是還必須以熱送熱裝技術(shù)為前提。首先，信息化建設(shè)可以改變傳統(tǒng)的人工溫度測量，代之以計算機控制測量，不僅可以做到及時，更能提高測量精度，滿足不同坯料尺寸以及不同環(huán)境的要求。其次，信息化訂單管理系統(tǒng)不需要認為控制，能夠?qū)⒂唵蔚慕桓兑蠹皶r傳遞給工廠，從而使安裝人員能夠按照節(jié)能的原則進行組織生產(chǎn)。最后，衡量熱裝水平的兩個指標熱裝溫度和熱裝率，合理評價平衡兩者之間的關(guān)系也是非常重要的。

合理組織生產(chǎn)計劃，提高坯料利用率。就目前的工藝技術(shù)而言，存在著很多因素制約著熱裝生產(chǎn)組織，例如訂單的品種、交貨時間和數(shù)量等等，想要合理組織生產(chǎn)計劃，就必須考慮這一些列的約束條件。在此必須做到：

1）一旦高等級熱坯數(shù)量達到要求，就及時安排裝爐。

2）應(yīng)盡量使冷、熱坯塊數(shù)連續(xù)，減少冷、熱的坯料混合。

3）制定合理的加熱時間和熱坯等級之間的關(guān)系。結(jié)合上述原則，安排生產(chǎn)計劃。

2.2 降低坯料加熱溫度

坯料加熱在溫度和均勻性方面必須滿足軋制要求。將加熱爐分成三個部分加以控制，相互影響。加熱溫度和截面溫差是實際參數(shù)控制的耦合結(jié)果。各部分之間的耦合影響很難預(yù)測,為減少其影響，適當降低加熱溫度，個別需要縮短加熱時間。

2.3 合理設(shè)計加熱爐燒嘴

目前，柳鋼中板廠以焦爐煤氣為燃料，但均是根據(jù)混合煤氣設(shè)計的加熱爐燒嘴，實際生產(chǎn)中調(diào)節(jié)性能極差，因為使用范圍為10%～30%。在2011年對一部分加熱爐燒嘴進行改造，使爐溫控制更加靈活，相對于改造之前煤氣消耗量減少6%。

3 結(jié)論

1）通過分析軋制過程的能源消耗,認為軋鋼廠的節(jié)能工作應(yīng)集中在加熱爐的節(jié)能上,同時注意電能節(jié)約和余熱余能的回收利用。

2）軋鋼系統(tǒng)中，黑體強化輻射技術(shù)、蓄熱式燃燒技術(shù)、節(jié)能涂料以及電機頻率調(diào)速都能起到良好的節(jié)能效果，特別是蓄熱式加熱爐節(jié)能效果非常明顯，可廣泛應(yīng)用。

3）對加熱爐進行改造，以低熱值煤氣為燃料，合理利用煤氣資源。

4）在降低熱焓增量方面，實施熱送熱裝，并適當降低加熱溫度；對加熱爐燒嘴進行改造，實現(xiàn)蒸汽100%回收，產(chǎn)生了非常好的減少能耗的效果。

（編輯：苗運平）