热值差异较大的N G与L N G互相切换时的技术要点

何玉玲

（酒泉钢铁公司天风不锈钢公司，甘肃嘉峪关 735100）

1 前言

不锈钢冷轧为确保退火酸洗后的板面质量，冷、热线退火炉在燃料种类的选择上，打破酒钢长久以来加热燃料选用副产煤气的现状，首次引进外购二次能源L N G（液化天然气）。L N G是由N G（天然气）经过多级净化、深冷、液化而成，气质纯净、组份稳定，燃烧过程易于控制，为冷轧初级阶段的生产提供了强有力的加热保障。但相应负面效应是燃料成本较高，且受限于远距离汽车槽车运输风险，对冷轧的连续生产是一种潜在隐患。

国家西气东输二线的N G于2011年4月28日开始正式供应酒钢，不锈钢冷轧的加热燃料相应由L N G转换为N G，但在使用过程中遇到较多问题。

2 L N G切换为N G后产生的主要问题

L N G和N G两种燃料在组份、热值、杂质含量等方面差异较大（见表1）,在切换为N G时，制约了两条处理线产能的正常发挥，同时也出现了一些燃气斑点，影响了产品质量。

表1 L N G和N G组份、热值的相关数据

在使用N G过程中出现以下多项问题：

（1）炉压升高失控

热退火酸洗线在生产304钢种1250宽度规格，T V值达到200时，排废风机输出功率已经达到100%，炉压保持在5P a以上；在生产1530规格，T V值达到180以上时，炉压保持在5P a以上，致使热线退火炉在1530带钢满负荷生产时产生炉膛压力无法控制的问题。

（2）频繁出现燃气斑点。

（3）空燃比失调。

控制氧含量的问题主要集中在冷退火酸洗线生产430钢种，主要原因是430钢种退火温度低，燃气消耗量小，当燃气消耗量过小时，助燃空气量就会过剩，导致退火炉氧含量已经不能通过单一的空燃比来调节，而是要增加燃气量来满足空燃比的调节范围。

（4）处理线产能下降。

（5）冷线在生产430薄规格时必须切换至L N G才能确保产品质量。

3 L N G切换为N G后采取的主要措施及技术要点

3.1 找出影响炉压的主要原因

使用N G后，产生的烟气量增加，超出排废风机的最大负荷能力。从理论上分析：

（1）单位体积的低热值N G完全燃烧所需的理论空气量要低于高热值L N G完全燃烧所需的理论空气量。理论计算得出N G的空气消耗量同比降低9%～10%。

（2）退火炉每个加热区助燃空气输入量有最小值，而燃气输入量最低可以为“0”，当各区燃气量低于某特定值（与燃气的成分有关）时就会出现空气量过剩、氧含量持续偏高的问题。

3.2 采取的控制措施

（1）燃烧比例系数调整

在使用该N G之后，系统存在以下问题：①燃气系统设置的空/燃比不适用于现在的N G，相比相同的燃气流量，现在需要较少的空气量；②需要修改工艺软件程序中的燃烧比例系数；③较大的空气流量造成炉子炉压升高、热效率降低；④在满足炉子相同的热量要求时，燃气阀门的开度需要增大。

（2）调整过程相关数据分析

① 热线过程数据的分析见表2。

表2 A P H过程数据

②冷线过程数据的分析见表3。

表3 A P C过程数据

A P H：通过修改工艺软件程序中的燃烧比例系数，将原来的9.5修改为9.0后，热线退火炉在正常生产过程中，残氧量下降4%～5%，退火炉炉压有明显下降，平均下降2～3P a。

A P C：冷线304钢种生产过程与L N G时差异不大，各项指标均能满足生产需求；在生产430钢种时，炉内6#、7#加热段氧含量难以控制，通过修改6#、7#助燃空气最小流量后，各项指标也均能满足生产需求。

3.3 烧嘴压力检测以及烧嘴燃烧状态调控、分析

（1）热线检测情况汇总

表4 热线烧嘴压力检测数据 ×100P a

依据表4中检测数据，分析热线烧嘴压力，可以判定调整后热线所有烧嘴压力满足正常使用要求。

（2）冷线检测情况汇总

依据表5中检测数据，分析冷线烧嘴压力分布主要是受到各区天然气使用量不同，导致助燃空气流量存在差异，从而出现压力分布偏差较大。

（3）烧嘴燃烧状态分析

①火炬长且燃烧颜色为橘黄色。形成此种火焰的原因是：助燃空气量配比不足，天然气不充分燃烧，火焰温度低。主要是在冷线生产430钢种时，炉温低，炉内残氧量控制偏低，因此易出现此种现象。

易造成表面缺陷：火焰花纹、燃气斑点。

②火炬短且燃烧颜色为淡蓝色。此种火焰表明助燃空气与天然气充分混合，燃烧完全，火焰温度高，炉温控制稳定性和精度高，热效率高，不易出现火焰花纹、燃气斑点等缺陷。

表5 冷线烧嘴压力检测数据 ×100P a

（4）控制措施

①加大空燃比，提高助燃空气流量，提高助燃空气温度和压力使之与天然气更好地充分混合燃烧。

②稳定工艺速度，减少退火炉燃气量的剧烈变化。

3.4 热线产能恢复问题

（1）针对热线产能受限问题，采取的主要措施：①热线退火炉燃气比例系数修改为9.0，使退火炉炉压得到一定控制。

②对退火炉圆盘辊辊架进行密封改造，改造后提高了热效率，炉压进一步得到控制。

（2）跟踪检测炉温、炉压，验证措施效果

系统调整后，跟踪统计炉温、炉压，具体数据见表6（仅以1250带钢为例）。

数据分析结论：从表61250宽度带钢退火炉数据可以看出，在210至220的T V值范围，炉压保持稳定，最高达到9.6P a，在控制允许范围。炉温最高设定到1215℃，材温都控制在1150℃左右，满足带钢性能需要。

表61250宽度带钢退火炉退火能力跟踪

使用管道天然气后，退火炉炉压一直偏高，最高达到18P a，影响了退火炉的退火能力。我们使用保温棉把1#、2#圆盘辊塞住后，炉压得到了控制，从统计的退火炉炉压数据，可以看出炉压都在15P a以下。

（3）数据分析结论

通过对1250宽度带钢的退火炉数据的分析，1250宽度带钢在满T V值生产时，炉温最高设定到1215℃，热线退火炉退火能力满足需要，各项工艺参数都在控制范围。

3.5 系统调整后冷线燃气斑点的控制情况

燃烧系统的参数调整后，结合实际排产计划，重点跟踪了冷线空燃比调整前后，炉子加热区燃烧情况及产品表面质量。

通过优化冷线空燃比，在304不锈钢板面上出现的燃气斑点已经得到控制，生产跟踪过程中未出现此缺陷。连续退火炉运行稳定。

表7 冷线燃烧系统调整数据

4 结论

通过采取以上逐项措施及跟踪调整，可以将使用N G后出现的多项问题全部解决，同时，冷、热线退火炉的燃料气可以在L N G与N G之间互相切换，基本可以确保切换过程安全、平稳、短时。全力确保了冷轧大幅降低燃料成本、连续生产的目标。