铜管生产用退火炉节能减排技术措施探讨

郭闻政，宋喜茜

（广东龙丰精密铜管有限公司，广东珠海 519045）

0 引言

节能减排，从广义上来说，是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物包括“三废”和噪声等的排放；从狭义上来说，是指节约能源和减少环境有害物排放。

我国的节能工作采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，加强用能管理，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。铜管生产企业属于有色金属压延加工行业，是高耗能行业，各企业均为所在地方耗能重点监管企业。在现有工艺、装备的基础上，推动和实施节能减排技术措施，利于国家大政方针、利于行业转型升级、利于企业降本增效。

1 问题提出

在铜管生产企业中，辊底式连续光亮退火炉，做为生产工艺过程中的关键工序、关键设备，主要消耗电能、高纯氮气、循环冷却水等资源，在铜管加工过程中的主要作用是有效去除应力、去除残留油份、达到光亮退火的目的。以产能7.2 t/h 辊底式连续光亮退火炉工艺参数为例，工艺生产控制过程中：使用压力为0.16～0.17 MPa（160～170 mbar）、温度为350～450 ℃、流量为1500～1800 Nm3/h的高纯氮循环烟气，及部分微正压处理达标后排放的高纯氮烟气，均以循环冷却水连续降温控制使用；产生压力为0.15～0.35 MPa、温度为30～50 ℃、流量为180～220 m3/h的循环冷却水，主要使用冷却塔连续循环降温，辅助冷水机组循环降温；退火包装间用恒温恒湿除湿机组设备的冷凝器散热直接排放。该工艺过程低位热能未有效开发利用，冷却塔降温循环水蒸发、漂水损失，高温季节冷水机组电能消耗大。

铜管生产退火工序其他用能，有工艺改进及创新用能的需求：退火炉加热区、真空区补给高纯氮气预加热用能，以减少加热区用电加热能耗；退火炉加热区铜管内壁吹扫高纯氮气预加热用能，以减少加热区电加热能耗。辅助生产用能消耗有：铜管成品包装用包装材料除湿、烘干加热耗能；退火包装间恒温恒湿工作环境，在低温季节用辅助加热控温耗能；员工班后卫生洗浴用热水耗能；冬季北方厂房采暖耗能。

一方面，铜管生产退火炉设备的工序余热低位热能未有效利用；另一方面，又有能源的不断需求消耗，二者的节能减排矛盾，提出铜管生产用辊底式连续光亮退火炉节能减排的技术措施。另外，辊底式连续光亮退火炉加热区炉体外壁运行温度在40～60 ℃，与环境温度存在温度梯度差，造成热能浪费增加能耗。

2 技术措施

铜管行业生产用辊底式连续光亮退火炉设备，多为德国容克公司生产制造的进口设备，近年来不断国产化制造，该设备因生产产品自动化程度高、性能稳定、质量好等优点，被铜管生产企业广泛采用。

（1）辊底式连续光亮退火炉设备原始设计的真空区、加热区补给高纯氮气，退火炉加热区铜管内壁连续吹扫高纯氮气，均为随季节环境温度变化而变化的常温高纯氮气，进入炉体内与铜管同样需升温耗能，使炉内真空区、加热区温度波幅大、升温时间长、工位工艺周期长。工艺改进及创新使高纯氮气进入真空区、加热区前预加热，采用在炉体外循环烟气管路已有的气-水换热器前，与进入真空区、加热区前的高纯氮气供气管路，均增加旁路管道，增设套筒式气-气换热器、或翅片式换热器、或板式气-气换热器、或壳管式气-气换热器等装置，利用低位余热能逆向换热，辅助加热进入真空区、加热区的高纯氮气减少能耗，使工艺上减少炉腔内温度波动，均匀温度梯度，降低加热能耗，稳定铜管性能，缩短炉内退火时间，同时达到节能减排的目的。

（2）铜管成品用包装材料为铜管生产退火包装工序必须的生产辅料，其中的木盘、木托、木条等木制品，纸垫、防潮纸等纸制品，需要达到控制的含水率指标才允许接收使用，通常采用消耗电能的电加热炉，或消耗燃气（燃油、燃煤）的蒸汽加热炉烘干的方式控制含水率，可以采用恒温恒湿除湿机组设备的冷凝器散热，或退火炉的高温循环烟气，或退火炉的高温循环冷却水，做为包装材料的除湿烘干热源，采用翅片式气-气换热器、或板式气-气换热器等装置，利用低位余热能送风换热除湿，减少低位热能直接排放，减少生产用循环冷却水通过冷却塔降温的高功率运行能耗和漂水量的措施，达到节能减排的目的。

（3）退火包装间恒温恒湿的工况通过恒温恒湿除湿机组设备控制，其中的加热控温热源，通常采用电加热管或蒸汽加热管的方式提供热源，可以替代为或辅助采用退火炉循环冷却水回水管路增加旁通管道，直接接至恒温恒湿除湿机组设备，采用翅片式加热管的方式，利用低位余热能加热，减少生产用循环冷却水通过冷却塔降温的高功率运行能耗和漂水量的措施，达到节能减排的目的。

（4）对于员工班后卫生洗浴用热水耗能和北方厂房冬季采暖耗能，可以采用退火炉循环冷却水回水管路与卫生洗浴用热水供水管路、厂房采暖热水供水管路均增加旁通管道，增加板式水-水换热器、或壳管式水-水换热器、或套筒式水-水换热器等方式，利用低位余热能换热，辅助卫生洗浴用热水加热减少能耗，减少生产用循环冷却水通过冷却塔降温的高功率运行能耗和漂水量的措施，达到节能减排的目的。

（5）对于辊底式连续光亮退火炉加热区炉体外壁运行温度与环境温度存在温度梯度差，采用炉体外壁粘附新型绝热保温棉的措施，减少无效散热能耗，降低退火炉加热区的周围环境温度，改善操作人员的工作环境。

上述技术措施，因不同企业的地域环境温度不同，设备炉型参数、生产工艺参数的差异，可结合所在企业具体实际参数计算及设备选型，可实施单一或部分技术措施，不求全部叠加实施；均以在退火生产工序就近的区域改造实施为宜，有利于操控、可靠运行、减少投资；实施后，还需加强日常运行检查、维护、检修管理，达到节能减排实效。

3 结束语

节能减排是企业降本增效、提高市场竞争力的有效措施。不同地域的铜管生产企业根据自己的实际情况，分别实施了铜管生产用辊底式连续光亮退火炉节能减排单一或部分技术措施，取得了节能减排的实际效果，部分企业还相应取得了所在地政府的节能技改资金支持，有的还做为能源管理体系的管理方案持续管理提升企业的能源管理绩效，可根据企业、地域、政策的不同选择不同技术措施组合实施，实现节能减排的目的。