浅析轧钢工艺的节能技术

周天骄

湖南华菱湘潭钢铁有限公司五米宽厚板厂 湖南湘潭 411101

1 钢铁行业状况

钢铁行业是国民经济的重要基础产业，是国之基石。长期以来，为国家建设提供了重要的原材料保障，有力支撑了相关产业发展，推动了我国工业化、现代化进程，促进了民生改善和社会发展。钢铁行业也是我国高耗能行业之一，是推进节能降耗的重点行业。

“十二五”时期，我国钢铁行业为国民经济发展提供了所需的绝大部分钢铁材料，支撑了下游用钢行业和国民经济的平稳较快发展。同时，也出现产能过剩，创新发展能力不足，环境能源约束增强，企业经营困难等问题。2015年我国粗钢产量7.98亿t，出现了多年未见的下降局面，市场供大于求，钢材价格创出新低[1]。

“十三五”期间，我国进入全面推进供给侧结构性改革的攻坚阶段。钢铁工业面临化解过剩产能，兼并重组，产业优化，需求下降、有效供给不足等方面的挑战。通过一系列政策的出台，2016年钢铁行业运行状况出现好转，市场需求出现缓慢回升，粗钢产量同比增加1.2%，全国粗钢产量为8.08亿t。

2 轧钢工艺节能技术

2.1 数字化燃烧技术

数字化燃烧技术采用的是一种时序脉冲燃烧方式，使用脉宽调制技术，通过调节燃烧时间的占空比来实现加热炉的温度控制，也称脉冲式燃烧控制技术。其基本控制原理如下：根据蓄热式加热炉区域炉温的变化，调节烧嘴的工作时间来实现区域炉温的控制；烧嘴以时序脉冲方式燃烧，每对烧嘴单独控制，通过调节燃烧排烟变换一次的时间和燃烧时间与全周期时间的比值，使炉温在最大或者最小单位燃料消耗时均能保证均匀。数字化燃烧控制系统中，将燃气流量与空气流量的比值预先设定，烧嘴一旦工作，就处于满负荷状态，以保证烧嘴燃烧时喷出的烟气出口速度快而且稳定。这种燃烧技术相比对传统的通过调节各区的煤气和空气流量来实现区域温度控制的连续式燃烧控制方式，炉膛温度均匀性得到了极大的改善，燃烧效果好，减少了氧化铁皮的生成，提高了产品质量[2]。

2.2 降低钢坯烧损技术

通过改变空气和煤气喷口的组合方式，实现降低钢坯烧损率的目标。将空气喷口和煤气喷口连接组合在一起，这样可以降低氧化速度。将空气喷口放置在下，煤气喷口放置在上，使钢坯材料的表面和靠近的部分接触的就是煤气。煤气的氧化性不强，坯料的氧化速度就变慢了。与将坯料直接接触空气喷口的蓄热式烧嘴相比，这种改革模式能更好地降低氧化烧损，提高成材率。

2.3 优化燃烧过程

空气煤气的最佳配比是加热炉燃烧控制的重要内容，空燃比的合理配置有利于降低燃料单耗。空燃比太高，炉温降低，需要更多的燃料来加热钢坯导致燃料消耗增大。空燃比太低，燃料不能完全燃烧必然导致燃耗过高。空燃比自寻最优控制的特点是在不需要知道数学系统模型的情况下，自动搜寻被控对象具有极值型非线性特性的最优工艺，保证计算函数达到或接近最优值，而且在工艺环境发生变化时，在优先保证极值型非线性关系的前提下，通过自动捜索功能找到新工艺环境下的最优值。

2.4 轧钢加热炉汽化冷却及烟气余热利用

加热炉排出的废气温度很高，带走了大量的余热。为了提高加热炉的热效率，节约能源，应最大限度利用废气余热。其主要有两个途径：一是利用废气余热来预热空气和燃气，将一部分热量带回炉膛，提高炉子热效率，采用设备是换热器或蓄热室；二是利用废气余热生产蒸汽，提高热能利用率，采用的设备是余热锅炉。

2.5 新的辐射热交换技术

高辐射率涂层可以应用于高温侧壁和炉顶，即黑体涂层或高反射性。炉身顶部安装高黑色白色涂层，减少热量损失，烤箱能耗降低3%至5%。

2.6 脉冲燃烧新技术

脉动燃烧技术本质上是一个数字燃烧控制，从而使热负荷不影响长度和火焰的温度分布和气体的热是稳定的，并且在炉中的温度可以是均匀的。

2.7 再生传热新技术

热量热交换材料的蓄热材料是蓄热材料的五倍以上。当在传统加热器中使用时，切换时间可以增加五倍以上，这增加了切换阀的寿命并减少了气体损失。 步进式烤箱和蒸发冷却的新技术。分步炉的优点是减少加热时间，操作灵活性和氧化损失。一方面，蒸发冷却可以降低水温。另一方面，可以在生产过程中回收蒸汽以节省能量。

部分预混燃烧系统是指燃料和氧化剂的比值不固定的一类预混火焰。火焰前锋位置受预混燃烧反应进度所影响，在火焰前锋后，即（c=1）时，可以借守恒标量PDF或层流火焰面模型的解；在火焰前锋的前面，即（c=0）时，用混合但是没有燃烧的混合物分数对组分质量分数和温度和密度来进行计算。在火焰内部，即（01），使用未燃和已燃混合物的线性结合法[3]。

在计算平均温度、平均密度或平均组分质量分数等数值时，可用以下PDF进行运算。若c=0，燃料和氧化剂虽然混合但并未燃烧，若c=1，则混合物已燃：

3 结语

综上所述，目前我国轧钢厂中普遍存在能耗过大等问题，此也为导致我国轧钢厂生产成本较高的一项重要原因。因此，将轧钢工艺节能技术应用至加热炉工艺改进中具备重要意义。轧钢厂可借助多功能炉衬的加热炉引入、降低炉膛内热损失等措施，改进加热炉工艺。借此除可降低钢铁在生产过程中的能耗外，还可实现资源节约，推动企业长期可持续发展，并在一定程度上改善生态环境。