周天驕

湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司五米寬厚板廠 湖南湘潭 411101

1 鋼鐵行業(yè)狀況

鋼鐵行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是國之基石。長期以來，為國家建設(shè)提供了重要的原材料保障，有力支撐了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)了我國工業(yè)化、現(xiàn)代化進(jìn)程，促進(jìn)了民生改善和社會(huì)發(fā)展。鋼鐵行業(yè)也是我國高耗能行業(yè)之一，是推進(jìn)節(jié)能降耗的重點(diǎn)行業(yè)。

“十二五”時(shí)期，我國鋼鐵行業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了所需的絕大部分鋼鐵材料，支撐了下游用鋼行業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)較快發(fā)展。同時(shí)，也出現(xiàn)產(chǎn)能過剩，創(chuàng)新發(fā)展能力不足，環(huán)境能源約束增強(qiáng)，企業(yè)經(jīng)營困難等問題。2015年我國粗鋼產(chǎn)量7.98億t，出現(xiàn)了多年未見的下降局面，市場供大于求，鋼材價(jià)格創(chuàng)出新低[1]。

“十三五”期間，我國進(jìn)入全面推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的攻堅(jiān)階段。鋼鐵工業(yè)面臨化解過剩產(chǎn)能，兼并重組，產(chǎn)業(yè)優(yōu)化，需求下降、有效供給不足等方面的挑戰(zhàn)。通過一系列政策的出臺(tái)，2016年鋼鐵行業(yè)運(yùn)行狀況出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，市場需求出現(xiàn)緩慢回升，粗鋼產(chǎn)量同比增加1.2%，全國粗鋼產(chǎn)量為8.08億t。

2 軋鋼工藝節(jié)能技術(shù)

2.1 數(shù)字化燃燒技術(shù)

數(shù)字化燃燒技術(shù)采用的是一種時(shí)序脈沖燃燒方式，使用脈寬調(diào)制技術(shù)，通過調(diào)節(jié)燃燒時(shí)間的占空比來實(shí)現(xiàn)加熱爐的溫度控制，也稱脈沖式燃燒控制技術(shù)。其基本控制原理如下：根據(jù)蓄熱式加熱爐區(qū)域爐溫的變化，調(diào)節(jié)燒嘴的工作時(shí)間來實(shí)現(xiàn)區(qū)域爐溫的控制；燒嘴以時(shí)序脈沖方式燃燒，每對燒嘴單獨(dú)控制，通過調(diào)節(jié)燃燒排煙變換一次的時(shí)間和燃燒時(shí)間與全周期時(shí)間的比值，使?fàn)t溫在最大或者最小單位燃料消耗時(shí)均能保證均勻。數(shù)字化燃燒控制系統(tǒng)中，將燃?xì)饬髁颗c空氣流量的比值預(yù)先設(shè)定，燒嘴一旦工作，就處于滿負(fù)荷狀態(tài)，以保證燒嘴燃燒時(shí)噴出的煙氣出口速度快而且穩(wěn)定。這種燃燒技術(shù)相比對傳統(tǒng)的通過調(diào)節(jié)各區(qū)的煤氣和空氣流量來實(shí)現(xiàn)區(qū)域溫度控制的連續(xù)式燃燒控制方式，爐膛溫度均勻性得到了極大的改善，燃燒效果好，減少了氧化鐵皮的生成，提高了產(chǎn)品質(zhì)量[2]。

2.2 降低鋼坯燒損技術(shù)

通過改變空氣和煤氣噴口的組合方式，實(shí)現(xiàn)降低鋼坯燒損率的目標(biāo)。將空氣噴口和煤氣噴口連接組合在一起，這樣可以降低氧化速度。將空氣噴口放置在下，煤氣噴口放置在上，使鋼坯材料的表面和靠近的部分接觸的就是煤氣。煤氣的氧化性不強(qiáng)，坯料的氧化速度就變慢了。與將坯料直接接觸空氣噴口的蓄熱式燒嘴相比，這種改革模式能更好地降低氧化燒損，提高成材率。

2.3 優(yōu)化燃燒過程

空氣煤氣的最佳配比是加熱爐燃燒控制的重要內(nèi)容，空燃比的合理配置有利于降低燃料單耗?？杖急忍撸瑺t溫降低，需要更多的燃料來加熱鋼坯導(dǎo)致燃料消耗增大?？杖急忍?，燃料不能完全燃燒必然導(dǎo)致燃耗過高?？杖急茸詫ぷ顑?yōu)控制的特點(diǎn)是在不需要知道數(shù)學(xué)系統(tǒng)模型的情況下，自動(dòng)搜尋被控對象具有極值型非線性特性的最優(yōu)工藝，保證計(jì)算函數(shù)達(dá)到或接近最優(yōu)值，而且在工藝環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，在優(yōu)先保證極值型非線性關(guān)系的前提下，通過自動(dòng)捜索功能找到新工藝環(huán)境下的最優(yōu)值。

2.4 軋鋼加熱爐汽化冷卻及煙氣余熱利用

加熱爐排出的廢氣溫度很高，帶走了大量的余熱。為了提高加熱爐的熱效率，節(jié)約能源，應(yīng)最大限度利用廢氣余熱。其主要有兩個(gè)途徑：一是利用廢氣余熱來預(yù)熱空氣和燃?xì)?，將一部分熱量帶回爐膛，提高爐子熱效率，采用設(shè)備是換熱器或蓄熱室；二是利用廢氣余熱生產(chǎn)蒸汽，提高熱能利用率，采用的設(shè)備是余熱鍋爐。

2.5 新的輻射熱交換技術(shù)

高輻射率涂層可以應(yīng)用于高溫側(cè)壁和爐頂，即黑體涂層或高反射性。爐身頂部安裝高黑色白色涂層，減少熱量損失，烤箱能耗降低3%至5%。

2.6 脈沖燃燒新技術(shù)

脈動(dòng)燃燒技術(shù)本質(zhì)上是一個(gè)數(shù)字燃燒控制，從而使熱負(fù)荷不影響長度和火焰的溫度分布和氣體的熱是穩(wěn)定的，并且在爐中的溫度可以是均勻的。

2.7 再生傳熱新技術(shù)

熱量熱交換材料的蓄熱材料是蓄熱材料的五倍以上。當(dāng)在傳統(tǒng)加熱器中使用時(shí)，切換時(shí)間可以增加五倍以上，這增加了切換閥的壽命并減少了氣體損失。 步進(jìn)式烤箱和蒸發(fā)冷卻的新技術(shù)。分步爐的優(yōu)點(diǎn)是減少加熱時(shí)間，操作靈活性和氧化損失。一方面，蒸發(fā)冷卻可以降低水溫。另一方面，可以在生產(chǎn)過程中回收蒸汽以節(jié)省能量。

部分預(yù)混燃燒系統(tǒng)是指燃料和氧化劑的比值不固定的一類預(yù)混火焰?；鹧媲颁h位置受預(yù)混燃燒反應(yīng)進(jìn)度所影響，在火焰前鋒后，即（c=1）時(shí)，可以借守恒標(biāo)量PDF或?qū)恿骰鹧婷婺Ｐ偷慕?；在火焰前鋒的前面，即（c=0）時(shí)，用混合但是沒有燃燒的混合物分?jǐn)?shù)對組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度和密度來進(jìn)行計(jì)算。在火焰內(nèi)部，即（01），使用未燃和已燃混合物的線性結(jié)合法[3]。

在計(jì)算平均溫度、平均密度或平均組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)等數(shù)值時(shí)，可用以下PDF進(jìn)行運(yùn)算。若c=0，燃料和氧化劑雖然混合但并未燃燒，若c=1，則混合物已燃：

3 結(jié)語

綜上所述，目前我國軋鋼廠中普遍存在能耗過大等問題，此也為導(dǎo)致我國軋鋼廠生產(chǎn)成本較高的一項(xiàng)重要原因。因此，將軋鋼工藝節(jié)能技術(shù)應(yīng)用至加熱爐工藝改進(jìn)中具備重要意義。軋鋼廠可借助多功能爐襯的加熱爐引入、降低爐膛內(nèi)熱損失等措施，改進(jìn)加熱爐工藝。借此除可降低鋼鐵在生產(chǎn)過程中的能耗外，還可實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約，推動(dòng)企業(yè)長期可持續(xù)發(fā)展，并在一定程度上改善生態(tài)環(huán)境。