连续退火炉节能减排降耗的控制措施

刁小康

摘要：我国的连续退火炉建设还处在初级阶段，为了能够更好地促进这一技术的可持续发展，业内人士一直在探索影响连续退火炉能耗的主要因素，并不断致力于钻研提高产品质量和生产效率、减排降耗的各种方法。通过不懈的努力，终于探索出连续退火炉从设计、生产到投入使用、保养、维修等各个环节中息息相关的联系，从而得出了一些有效控制能耗、减排环保的基本措施。

关键词：连续退火炉燃烧控制余热回收节能降耗

对于大型的连续退火炉，影响到成品质量和给环境带来的伤害的主要因素是炉内压力、露点以及氧含量，从生产制造、安装至运行均应当按照节能降耗的标准来操作。除此之外，各种加热和冷却技术也是连续退火炉减排降耗的重要指标。而对于一些小型的机器设备，提高产品竞争力的最佳选择就是利用低压换热器来回收余热。传统的退火炉作业在加热、燃烧控制和后期余热处理等方面都存在粗放浪费的缺陷，因此，新型数字化的控制技术很好地给连续退火炉的应用和发展指明了方向。

1 影响连续退火炉能耗的主要指标

炉压主要是由分布在炉子底部大量保护气体注入而形成的压力室，是为了防止外界气体进入炉内，从而保证炉内微正压稳定，生产安全和质量合格。而为了达到这一目的，往往需要通过注入大量保护气体，为了确保炉内温度，需要大大增加燃气量，这也就增加了排气量和能源消耗。

露点是指在炉内气压固定的条件下，空气中的气态水达到饱和状态凝结为液态水所需的温度，它是衡量连续退火炉内环境干燥程度的重要指标，受炉内原材料所含的氧化物和其表面残留水分的影响。在实际操作中，存放时间较长的铝带原料表面容易产生氧化铝，一旦进入炉内，遇到氢气，二者发生化学反应生成水，炉内的露点便会增高。为了给退火炉减压，稳定其温度，就必须增加保护气体的注入量和排放量，另一方面，此举也大大增加了辐射管的燃烧功率。

允许氧含量是因为炉内气体流动非常复杂，各处的压强正负不一，再加上机器外壁焊接工艺粗糙、封闭性差等原因，均有可能导致炉内含氧量增加，而保护气体中的氢气与之发生反应会生成水，继而影响了露点。

明火加热技术是退火炉加热的主要方式之一，过去的明火加热很容易出现带钢氧化、停车断带等问题，究其原因，多为烧嘴本身的性能和炉内布置不够精良和科学，仪表控制不够精确，使得炉体热惰性明显，降低了退火炉性能和生产效率。

辐射管和天然气的选择也是很重要的方面，很多国内生产的辐射管工艺还不成熟，且其中包含的化学成分极易与其他部件发生化学反应，从而造成辐射管使用寿命缩短、易腐蚀。由于管材的特殊性，如果燃气中的杂质过多，也有可能导致爆裂等意外事故的发生，因此，优质天然气是安全生产节约能源的重要条件。

在实际生产活动中，很多企业生产的镀锌板厚度都在0.28~0.45mm，难以发挥退火炉的最大功能，同时，由于烟气量降低，大量的冷凝水会出现在换热器中，为了满足清洗段介质对于加热的需求，不得不大量增加蒸汽。

2 平衡炉内指标，确保节能减排的控制措施

2.1 做好炉内压力的控制，防止气体外漏

控制炉内压力的关键是要把好质量关，即炉壳和风机循环管道的焊接质量，孔盖的安装质量。焊接炉壳时，务必采用气体保护，之后要通过着色探伤和煤油渗透来检测焊缝质量，防止辐射管安装法兰、卢盖等部位焊接时发生变形或安装时发生变形，保证其平面度。在正式投入使用之前，要在企业工厂进行预组装，各项指标合格后方可到现场正式组装使用。如果炉内压力升高到一定程度，要对炉壳焊接处和密封处进行皂水测试，而且要保证炉压自然下降时的正常时间。

2.2 控制露点，确保系统干燥

原材料在未进场之前，生产单位就要做好生产组织和生产工艺的把关，成品储藏环境必须要干燥通风，根据成品数量来合理科学地调整生产计划，防止货物堆积。另一方面，在操作过程中，材料表面一定要保证无残留水分，防止生锈。相关工作人员要定期对机器进行检查、保养，及时更换损坏的零件，以保证整个系统的正常运行。

2.3 保温材料的安装和质量

退火炉各个阶段的温度要求不同，要求每一段的保温材料都要在材质型号上因地制宜。每一批耐热材料进入现场时，都要仔细核对产品规格、质量，进行专业鉴定。另一方面，施工过程要严格按照标准来操作，从安装顺序、层数、厚度、安装面的间隙、保温棉等等，多方面进行控制。所有的耐热材料安装完毕后，就是不锈钢内衬板的安装，如果两者距离太小，高温会造成内衬板的变形，导致辐射管法兰和支架间的保温棉暴露，如果距离太大，又会导致保温棉松落，影响效果。

2.4 明火加热技术的改进和应用

明火加热技术具有良好的烧嘴性能和布置，一般将烧嘴布置在端墙，火焰和带钢保持垂直，从而提高了炉辊性，有效降低了炉体热惰性。为了使这一技术在高温炉领域也得到很好的应用，一种新型的高温预热空气还原烧嘴出现了，对气体的流速和燃烧速度都进行了充分的考虑，同时又改良了喷嘴的隔热冷却技术，有效防止了回火现象。

2.5 辐射管质量的控制

与明火加热技术相对应的是辐射管加热技术，辐射管的材质和型号选择非常重要。根据生产经验来看，目前最好的应该是双P型管，它是由INCONEL601合金制成，管壁非常薄，热惯性小，在更改退火工艺制度时很灵活，热量可变控制范围非常广。关于材质的选择，要考虑到炉内温度、传热性、造价成本和寿命周期，由于现在退火工艺对炉温的要求渐高，最好不要选择金属材质的辐射管，可以选用陶瓷辐射管。

2.6 天然气需注重高品质

不论是哪种辐射管或加热材质，随着炉内温度的不断变化，以及保护气体的不断注入和排出，精密仪器的组件包含的各种化学物质都很容易发生化学反应，从而造成零件腐蚀、变质、破裂，因为耐热材料本身的性能很稳定，适应各种温度，所以，对天然气的要求就必须严格。

2.7 烧嘴的质量控制

烧嘴的温度峰值是影响辐射管寿命的主要因素，如果最高火焰温度超过了规定的数值，则可能烧坏辐射管。近年来的烧嘴生产设计开始走节能路线，力求降低排烟温度和废气排放。烧嘴的选择可以以下面的类型做参考：双换热式辐射管烧嘴，此种烧嘴在传统的辐射管烧嘴工艺基础上，在烟气排放端又增加了一个换热器，大大降低了烟气排放温度，提高了热效率；另一种是蓄热式烧嘴，原理是在辐射管最后两段采用蓄热式烧嘴，提高燃烧空气的预热温度，降低了原材料消耗，增加了生产总量，具有燃烧效率高、环保节能的热点；还有一种是一体式烧嘴，其是与薄壁焊接技术相结合的高新技术产品，有效避免了接口问题，降低了燃气消耗，节省了维护费用。

2.8 数字化脉冲燃烧控制

做好燃烧控制是避免控制温度误差的重要前提，数字化脉冲燃烧技术主要是通过控制烧嘴的燃烧时序和时间控制炉子的温度，该技术控制精度高、易维护、操作灵活，可以根据实际的炉子负荷变动情况开启、关闭或组合任何烧嘴；同时，脉冲燃烧系统温度均匀性好、精度高，即使在负荷小的情况下也能充分燃烧，与普通比例的调节系统相比，大大提升了节能指数。

2.9 做好退火炉余热回收

余热回收是提高退火炉能源效率、节能减排的重要途径，在连续退火线工艺中设置四级余热回收系统，同时应用余热锅炉回收烟气能量，但后者投资成本较高，仅适用于有蒸汽管网的大型企业。很多企业采取热水余热回收技术和蓄热式燃烧技术，但设备投资普遍较高，余热回收效果也较低，各企业仍需根据自身特点选择适合自己的余热回收方式。

3 结论

关于连续退火炉节能减排降耗的方法，专业人士一直在探索并应用到实际作业中，但因为各项指标之间紧密的联系，无法立刻精确地计算出所有参数，因此，该技术的改进和广泛应用必将是一个长期的过程。在退火炉的设计和应用中应结合我国的实际情况，推广明火加热技术、余热回收技术等有利于节能降耗的方案，以此提高产品质量和竞争力，促进工程建设的可持续发展。

参考文献：

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