轧钢工序节能技术及节能实践

Vol 33 No. 3冶金能源May.2014ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY27轧钢工序节能技术及节能实践覃永国卢春宁(柳州钢铁中板厂摘要对轧钢工序能耗的构成进行分析,指出轧钢系统的节能应以加热炉节能为重点。在分析蓄热式燃烧、涂料、热送热装、黑体强化辐射传热、钢铁企业煤气资源合理利用、变频调速技术的基础上,结合柳钢中板厂近年采取的节能措施和节能技术的应用情况,指出了今后柳钢中板厂的节能方向和对策,为其他轧钢企业节能降耗提供参考。关键词节能热送热装蒸汽回收Energy -saving measures of rolling system in iron and steel enterpriseQin Yongguo Lu ChunnirLiuzhou Iron and Steel of Plate PlantAbstractThe composition of the rolling system energy consumption was analyzed, and the importanceof reheating furnace eling was pointed out. On the base of the technology such as regeneracombustion, coating, hot delivery and hot charging, reinforced blackbody radiation, the reasona-ole utilizations of byproduct gas in the iron and steel making process and frequency conversion speedcontrol, with the practice of recent energy-saving measures, application of energy -saving technologyin Liuzhou iron and steel of plate plant, energy - saving direction and counter measures of rolling system in the future were pointehis will offer reference for energy -saving in other rollKeywords energy saving hot delid hot charging steam retrieve为实现钢铁工业的可持续发展,在国家一系1轧钢系统节能列节能减排政策的倡导下,中国钢铁工业正向着低能耗、短流程和高附加值产品方向发展。中国任何能量都由可用能烟和无效能妩组成钢铁工业的节能减排工作取得了很大进展,但与根据能量守恒定律得知,能量的总量是不会减少国外先进水平相比还有很大差距,节能工作尚面的,只是在能源的转换和使用过程中,能量中的临着“穿越环境高山”压力。轧钢系统节能工可用能降低,而无效能增加,因此,节能的本质作也得到了重视,节能措施、节能技术在轧钢系就是减少畑损失,节能就是节姐。统中不断得到应用,轧钢工序能耗不断降低。近降低加热炉煤气消耗几年,中板厂在节能方面开展了一些工作,取得中国煤化工是单位重量坯料在炉了一定的效果,目前的工序能耗占公司吨钢综合内CNMH率的比值。因此,降低能耗的8%~10%。加热炉燃耗的途径就是降低热焓増量和提髙炉子热效率20131.1.1降低热焓增量覃永国(1983-),工程师;54500广西省柳州市。(1)提高坯料的入炉温度冶金能源Vol 33 No. 3ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRYMay.2014热送热装是冶金行业重点推广的节能技术②炉窑内壁涂刷辐射率(黑度)大的涂料分三种形式:热装、直接热装、直接轧制。该技可以强化炉内的辐射传热,有助于热能的充分利术可以明显降低加热炉燃耗,缩短钢坯在炉时用。高温远红外节能涂料有很好的节能效果,间,对于质量要求不高的钢种均可热装。目前,般节能效果为5%~7%6热送热装在国内得到了广泛使用。③采用多晶莫来石纤维贴面块提高加热炉内(2)降低坯料的加热温度壁保温能力,减少炉体的散热损失,降低了炉子在保证加热质量、满足轧制要求的前提下,燃耗。应适当降低钢坯加热温度,降低燃耗。钢坯加热3)提高控制水平温度在1150~1250℃的范围内,温度平均每降釆用先进的燃料燃烧控制技术(如脉冲燃低10℃时,燃料节约2.1%,电耗増加0.8%,烧控制技术),采用数学模型优化控制等等。综合能耗平均降低1.65%。加热温度降低40℃,1.2电机节能技术综合节能率可达到4.2%。轧钢工序有轧机、辊道、风机、水泵等设另外,对于轧机刚度和电力设备满足低温轧备,驱动设备消耗的能源均为电耗,故电杋选择制要求的轧钢厂,可采用低温轧制技术。开是关键。在电机设计中应避免大马拉小车,进行轧温度从1000~1150℃降至850~950℃,综合电机优化设计。在运行过程中主要采用变频调速节能率可达到10%~20%,氧化铁皮厚度可减技术,通过应用电机节能技术,可实现节电少0.15~0.2mm。20%~40%。采用动态谐波抑制及无功补偿综合1.1.2提高炉子热效率节能技术,降低电源侧电流谐波含量,调节三相(1)改善燃料燃烧不平衡,提高电能质量,降低线路损耗。燃料燃烧是通过安装在火焰炉上的燃烧器完1.3钢铁企业煤气资源合理利用成的,其性能直接影响炉子的燃料消耗量。根据随着低热值煤气利用技术的开发,采用蓄热炉子的生产目的、工作形式、结构形式等,比较式燃烧技术,实现了工业炉窑燃用低热值煤气不同燃烧器的特征,正确设计、选择及合理安装(高炉煤气)的可能,大量的焦炉煤气被置换出使用燃烧器可以节能5%以上。来。目前,一般是把这部分焦炉煤气送往自备发高温空气蓄热燃烧技术ˉ(HAC)具有高电厂发电。但是焦炉煤气发电成本较高,据一些效余热回收、高温预热空气及低NO、排放等优企业利用焦炉煤气发电的成本核算结果表明,点。蓄热式加热炉可将空气预热到1000~1m3焦炉煤气仅能产生lkWh电。殷瑞钰院士l100℃,排烟温度可降低到150~200℃。采用指出未来焦炉煤气的利用方式将是资源化利用蓄热式燃烧技术,与无余热回收的加热炉相比,主要有焦炉煤气制取氢气、生产甲醇等化工产可实现节能40%以上;与换热器预热技术相比,品,以及生产直接还原铁产品。可实现节能15%~20%。中国目前的蓄热式加热炉已达400多座。2中板厂节能实践(2)优化炉衬结构该厂煤气消耗占工序能耗总量的88.8%,①“自带黑体筑炉材料及其加热炉窑”专电量消耗占10.8%,两者是能源消耗的主要组利技术,把红外物理中黑体的概念加以技术化,成部分。另外,蒸汽回收量占能源消耗总量的制作成工业标准的黑体元件安装在炉膛内,众多7.5%对隆低工序能耗起到了重要作用。因的黑体元件和炉衬共同组成了多功能炉衬。黑体中国煤化工L个方面开展元件用以调控热射线,改变其漫反射状态,使之CNMHG和热装温度集中、有效地射向工件,增大了热射线的到位热送热装在中板厂已经执行多年,取得了很率,提高了对工件的辐射度,大幅度地提高了炉好的节能效果,但要深亼开展,将涉及多方面的子的热效率。多功能炉衬适用于各种高、中、低因素,产销的平衡、产品质量的稳定、排产、生温火焰炉,可节能10%以上。产计划的合理组织以及信息化的支撑等。Vol 33 No. 3冶金能源May.2014ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY29(1)根据热送热装工作需要,建立信息化目前,中板厂加热炉使用焦炉煤气做燃料系统。首先,实现坯料温度的实时跟踪。一直以但3座加热炉烧嘴均按照燃用混合煤气设计,型来,采用手工或定点在线测温的方式跟踪坯料温号偏大,实际生产只在10%~30%范围内调节度,准确性不高、不具有实时性。为准确实时跟使用,燃烧效果不好,调节性能差。2011年踪温度,通过回归分析,在不同坯料断面、季利用1号加热炉改造的机会,对烧嘴进行了重新节、钢种条件下建立了坯料温度与其下连铸机后设计、选型,改造后炉温调节更加灵活,炉内火时间长短的关系。其次,完善订单管理系统,使焰刚度更加合理,相对于未进行改造的2号、3装炉人员能够及时掌握订单的交付要求,以便根号加热炉,煤气消耗减少6%据节能原则组织生产。最后,热装温度与热裝率2.4加强余热余能回收,提高蒸汽外送能力是衡量热装水平的两个指标,但有些时候两者会目前,加热炉产生的蒸汽全部外送公司管有冲突,需要根据实际节能效果平衡两者之间的网,无放散,蒸汽外送达3.83kge/t,比之前的关系,因此,合理的评价机制也是极为重要的。2.67kgce/t,增加回收1.16kgce/t。(2)优化生产组织,提高热送坯料热量利2.5管理节能用率。热装生产组织的约束条件主要有订单的品不同钢种的加热工艺(加热温度、加热时种、批量、交货时间,轧批次之间的厚度差,加间)不同,生产时,燃料消耗也不同。如何评热时间,冷、热坯料的衔接以及设备工况问题,价加热炉生产管理、控制水平,是精细管理的要只有对这些约束条件合理的考虑,才能制定出合求。为此,量化了不同钢种类别的能耗标准,根理的生产顺序,发挥热装的节能效果。为此,根据当班品种结构,建立当班煤气消耗的动态计划据生产必须遵守的原则,制定裝炉基本原则。在指标,实现对各班操作、控制的合理评价,提高基本原则基础上要做到:一、当料场的高等级热职工成本意识。坯达到一定量时,马上安排装炉;二、装炉应使加热炉中冷、热坯连续的块数尽量大,尽量减少3结论冷、热坯料混装;三、合理制定不同加热时间要(1)通过对轧钢工序能耗构成进行分析求与不同等级热坯之间的衔接关系。综合以上原认为轧钢厂的节能工作应以加热炉节能为重点,则,安排生产计划。2013年4-9月,中板厂电耗次之,同时需要关注余热余能的回收利用94.4%的热送坯料能够热装进炉,热装比例(2)轧钢系统中,蓄热式燃烧技术,黑体71.8%,热装平均温度432℃,热坯料的平均温强化辐射技术,节能涂料,多晶莫来石纤维加强降损失144℃炉子保温,以及电机变频调速都具有较好的节能2.2适当降低钢坯加热温度,节约燃料效果,尤其是蓄热式加热炉节能效果明显,有待钢坯加热必须满足轧制对温度的要求,包括应用钢坯加热温度、温度均匀性(断面温差)的要3)通过蓄热式加热炉改造,改用低热值求。加热炉分三段控制,它们互相影响,钢坯岀煤气作为燃料,置换岀高热值焦炉煤气,对公司炉时的加热温度、断面温差是各段实际参数控制整体实现煤气资源合理利用有重要的意义。的耦合结果。为减少各段间难以预知的耦合影(4)加热炉在降低热焓增量方面,热送热响,缩小了加热温度控制范围,在此基础上,根装、适当降低加热温度都得到了较好实施;在提据不同钢种、不同规格轧制温度要求,将加热温杓艹之亡而,吐1号炉烧嘴进行合理设度降低30~40℃。另外,对于入炉温度≥300℃中国煤化工的热装坯料,适当地缩短加热时间、降低加热温能人。MG,并取得了较好的节度,相对冷坯低20~30℃不等。通过适当降低加热温度,煤气消耗降低4.7%,综合能耗降低参考文献3.2%[1]陆钟武,穿越“环境高山”:工业生态学研究2.3合理设计加热炉烧嘴[M].北京:科学出版社,2008冶金能源Vol 33 No. 3ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRYMay.2014[2]陆钟武.火焰炉[M].北京:冶金工业出版社,[J].工业加热,2006,35(3):1[7]王太炎.焦炉煤气开发利用的问题与途径[J].燃[3]李小玉.低温轧制技术及应用[J].轧钢,1998,料与化工,2004,35(6):1-3.(6):13-18[8]殷瑞钰,张春霞.钢铁企业功能拓展是显示循环经[4]张建军,邹得球,肖睿等.蓄热燃烧蓄热体的应济的有效途径[J].钢铁,2005,40(7):1-8.用现状与发展趋势[J].冶金能源,2009,28[9]张琦,吴复忠,宋军.钢铁企业煤气资源合理利用研究[C].中国钢铁年会,2007[5]李治岷,魏玉文,工业加热炉的节能关键技术赵艳编辑[J].机械工人(热加工),2005,(2):24[6]王连勇,蔡九菊,孙广等.火焰炉节能技术分析(上接第6页行人员应联系高炉询问情况,正常后静叶控制再左右。但实际情况下,发电机组经常在75%甚至选择自动切换。更低的工况运行,主蒸汽热网常在240~280/h左2013年3月,联合陕鼓进行了程序编制和右运行,蒸汽增加10~12t/h,波动比在4.3%画面组态。另外,在运行工况画面增加汽轮机主5%左右。对锅炉运行冲击很大,锅炉操作无蒸汽压力、温度和流量参数,便于监视和调整。法跟上负荷的变化,影响系统的安全。因此,建为防止假信号对风机自动调整的影响,增加风压议平时分厂在生产运行调整时尽量保证2台变化值和风量变化值超限设定两个保护条件,将240υh锅炉处于大负荷状态运行,高炉适当延自动切换为手动,保证机组安全。保护值根据具长充风时间10~12min,并且将风机风量波动保体生产条件制定。护值设定偏小一些,通过这些技术手段保证定风2实施效果压定风量自动运行的顺利实现1.2技术方案制定与实施采用自动定风压定风量运行后,风量变化规根据考察结果和实际情况,制定工艺控制方律性强,热风炉充风良好,高炉炉况稳定,鼓风案:定风压调节的控制风压以风机排气侧为准,动能稳定,向炉缸中心穿透性好,煤气流分布合定风量调节的控制风量以风机送风风量为准理,铁水质量较高。风量具体变化曲线取某一时(无放风)。风机启机后,采用手动调节静叶,间段作说明:热风炉充风时间间隔50min左右在正常送风后,选择投切开关,采用定风量自动充风时间10~12min,风量变化<450m3/min调节。另外,取四个热风炉充风阀的非闭信号作为热风炉充风信号(常开信号,充风时闭合)。3讨论热风炉换炉时,热风炉充风信号闭合,即充风灯1)汽动鼓风机组定风量定风压自动运行,变绿,静叶定风量自动控制切换为定风压自动调要保证参与控制的充风信号和表计的可靠性,热节,风压设定值为切换时的风压瞬时测量值。热风炉充风阀的行程开关、风机送风流量计和压力风炉换炉结束,热风炉充风信号断开后,即充风变送器等产品质量和一次仪表的维护保养相当重灯变红,静叶定风压自动控制切换为定风量自动要。调节,定风量设定值取定风压运行前瞬时测量髙怕执忙尽可能增加废气均压装置,值。热风炉换炉过程中,即静叶定风压运行过程中国煤化工炉和备用热风炉先均中,当风量波动(相对于切换前的风量)大于用NMH风充压,减少了充风450m/min或风机故障(停机或安全运行)时,量和充风时间,并且节约了能源。静叶控制自动切换为手动控制模式,这时风机运赵艳编辑