高聰敏，張乾兵，王西成，劉忠寶，張康武，孫亞波，楊 博

(1.中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司， 陜西 西安 710032； 2.西南鋁業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，重慶 西彭 401326)

0 前言

隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展和國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，大批涂層生產(chǎn)線建成并投產(chǎn)，在市場(chǎng)暢銷的情況下，人們往往忽視了節(jié)能問(wèn)題。目前，在能源日趨緊張，產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩的情況下，大力開(kāi)展節(jié)能改造不但能提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，還有著十分重要的社會(huì)效益。現(xiàn)代化涂層生產(chǎn)線節(jié)約能源可以降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，開(kāi)展節(jié)能改造可以提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益[1-9]。西南鋁冷軋廠某涂層機(jī)組從國(guó)外引進(jìn)，目前存在的主要問(wèn)題是燃?xì)庀牧看?，消耗量遠(yuǎn)高于同行業(yè)水平，燃?xì)庀牧孔罡邥r(shí)達(dá)465 m3/h，運(yùn)行成本高，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。為降低天然氣消耗，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，涂層機(jī)組節(jié)能改造勢(shì)在必行。中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司對(duì)焚燒爐系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，利用自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 存在問(wèn)題

西南鋁冷軋廠某涂層機(jī)組存在的主要問(wèn)題是燃?xì)庀牧看?，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。生產(chǎn)線主要工藝：開(kāi)卷、縫合、預(yù)脫脂、清洗、化學(xué)處理、初涂、固化、精涂、固化、冷卻、檢查、卷取。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)觀察，結(jié)合對(duì)供熱系統(tǒng)原理分析，能源消耗大主要表現(xiàn)在供熱方式、煙氣排放、冷風(fēng)系統(tǒng)及換熱等方面。

(1)固化爐供熱系統(tǒng)采用間接式與直燃式混合供熱方式,即固化爐各溫區(qū)采用獨(dú)立燒嘴直燃與新風(fēng)換熱后的熱空氣混合加熱，新風(fēng)換熱效率不高，用于固化爐加熱的熱量得不到保證，必須通過(guò)獨(dú)立燒嘴燃燒天然氣補(bǔ)充熱量。

(2)固化爐抽廢氣管路與排煙管路采用1臺(tái)風(fēng)機(jī)通過(guò)煙囪向外排放，系統(tǒng)在保證固化爐負(fù)壓狀態(tài)下，勢(shì)必會(huì)造成焚燒爐膛負(fù)壓增大，使得廢氣焚燒后高溫?zé)煔馔馀艧崃吭黾印?/p>

(3)1#固化爐、2#固化爐加熱1區(qū)設(shè)有兌冷風(fēng)系統(tǒng)，由兌冷風(fēng)閥控制兌冷風(fēng)量，兌冷風(fēng)閥在關(guān)閉狀態(tài)下仍然會(huì)有泄漏，就會(huì)造成冷風(fēng)不斷地進(jìn)入固化爐，增加了新風(fēng)進(jìn)風(fēng)量，進(jìn)而使排廢氣量增加，焚燒爐負(fù)荷加重，能源消耗提高。

(4)一級(jí)新風(fēng)換熱器與二級(jí)廢氣換熱器設(shè)計(jì)及布局不合理，換熱后的熱風(fēng)分為兩路，一路去往固化爐，另一路去往抽廢氣煙囪排空，當(dāng)固化爐爐壓正常時(shí)，為保證固化爐爐壓穩(wěn)定性多余的熱風(fēng)會(huì)順著煙囪排空；二級(jí)廢氣換熱器換熱溫度低，增加焚燒爐燃?xì)庀摹?/p>

2 改進(jìn)措施

通過(guò)對(duì)涂層機(jī)組高能耗原因分析，提出改進(jìn)措施。

(1)優(yōu)化供熱方案。將固化爐各區(qū)加熱燒嘴系統(tǒng)去掉，采用廢氣焚燒后的高溫?zé)煔庵苯铀腿牍袒癄t各區(qū)混風(fēng)箱，優(yōu)化焚燒結(jié)構(gòu)提高換熱效率。

(2)優(yōu)化排氣管路送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)固化爐及焚燒爐爐壓?jiǎn)为?dú)穩(wěn)定控制。將原來(lái)1臺(tái)抽廢氣風(fēng)機(jī)更換為2臺(tái)抽廢氣風(fēng)機(jī)，1臺(tái)抽廢氣風(fēng)機(jī)安裝在固化爐與焚燒爐中間管路上，控制固化爐的爐壓；另1臺(tái)抽廢氣風(fēng)機(jī)安裝在焚燒爐與廢氣煙囪管路上，控制焚燒爐爐壓。

(3)優(yōu)化焚燒爐負(fù)荷，拆除兌冷風(fēng)系統(tǒng)。原兌冷風(fēng)口堵焊并保溫，減少總廢氣量，降低焚燒爐負(fù)荷。

(4)優(yōu)化余熱利用系統(tǒng)。一級(jí)換熱器改為廢氣換熱器，提高廢氣換熱后的溫度，二級(jí)換熱器改為新風(fēng)換熱器，換熱后的新風(fēng)供給前處理干燥爐和化涂干燥爐使用，余熱得到充分利用，降低能耗。

圖1為優(yōu)化設(shè)計(jì)的焚燒爐系統(tǒng)及其流程，固化爐爐內(nèi)產(chǎn)生含有有機(jī)溶劑的廢氣，廢氣經(jīng)排廢風(fēng)機(jī)送至廢氣焚燒爐系統(tǒng)的廢氣換熱器，通過(guò)換熱將廢氣加熱，再送至焚燒爐爐膛內(nèi)進(jìn)行高溫焚燒轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷責(zé)煔猓邷責(zé)煔鉄崃坷梅譃槿糠郑豪盟蜔犸L(fēng)風(fēng)機(jī)提供給固化爐；通過(guò)新風(fēng)換熱器將換熱后新風(fēng)供給化涂爐使用；通過(guò)換熱器給助燃風(fēng)預(yù)熱后排入煙囪。

圖1 焚燒爐系統(tǒng)原理

3 改進(jìn)效果

該涂層機(jī)組的焚燒爐供熱系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)后，對(duì)某規(guī)格產(chǎn)品進(jìn)行涂鍍，鋁帶厚度：0.2～1.6 mm，寬度：800～1600 mm，工藝速度最大60 m/min。制定了合理的供熱工藝，參數(shù)見(jiàn)表1。表1中廢氣量數(shù)值為20 000 Nm3/h時(shí)，廢氣預(yù)熱到溫度390 ℃，燃?xì)獾钠骄牧考s為每小時(shí)110方。根據(jù)涂層機(jī)組工藝參數(shù)和典型代表規(guī)格產(chǎn)品計(jì)算，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的焚燒爐供熱系統(tǒng)，燃?xì)獾南牧考s為85～120 m3/h。

表1 供熱工藝參數(shù)

圖2、圖3分別為改造前、后天然氣流量曲線圖。改造前生產(chǎn)某典型產(chǎn)品時(shí)，天然氣耗量最高達(dá)465 m3/h，平均消耗為390 m3/h，優(yōu)化后天燃?xì)馄骄牧繛?10 m3/h。優(yōu)化后天然氣節(jié)約達(dá)到70%，每年大約可節(jié)省成本230萬(wàn)元。

圖2 優(yōu)化前流量曲線

圖3 優(yōu)化后流量曲線

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)西南鋁冷軋廠某涂層機(jī)組的焚燒爐系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)后，制定了合理供熱工藝方案，優(yōu)化后熱效率高，天然氣量由平均390 m3/h降至平均110 m3/h，節(jié)約大于70%，降低了產(chǎn)品成本，滿足生產(chǎn)工藝要求。說(shuō)明該涂層機(jī)組供熱系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是成功的，為同類型產(chǎn)品生產(chǎn)線的研制積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。