連續退火爐節能減排降耗的控制措施

刁小康

摘要：我國的連續退火爐建設還處在初級階段，為了能夠更好地促進這一技術的可持續發展，業內人士一直在探索影響連續退火爐能耗的主要因素，并不斷致力于鉆研提高產品質量和生產效率、減排降耗的各種方法。通過不懈的努力，終于探索出連續退火爐從設計、生產到投入使用、保養、維修等各個環節中息息相關的聯系，從而得出了一些有效控制能耗、減排環保的基本措施。

關鍵詞：連續退火爐燃燒控制余熱回收節能降耗

對于大型的連續退火爐，影響到成品質量和給環境帶來的傷害的主要因素是爐內壓力、露點以及氧含量，從生產制造、安裝至運行均應當按照節能降耗的標準來操作。除此之外，各種加熱和冷卻技術也是連續退火爐減排降耗的重要指標。而對于一些小型的機器設備，提高產品競爭力的最佳選擇就是利用低壓換熱器來回收余熱。傳統的退火爐作業在加熱、燃燒控制和后期余熱處理等方面都存在粗放浪費的缺陷，因此，新型數字化的控制技術很好地給連續退火爐的應用和發展指明了方向。

1 影響連續退火爐能耗的主要指標

爐壓主要是由分布在爐子底部大量保護氣體注入而形成的壓力室，是為了防止外界氣體進入爐內，從而保證爐內微正壓穩定，生產安全和質量合格。而為了達到這一目的，往往需要通過注入大量保護氣體，為了確保爐內溫度，需要大大增加燃氣量，這也就增加了排氣量和能源消耗。

露點是指在爐內氣壓固定的條件下，空氣中的氣態水達到飽和狀態凝結為液態水所需的溫度，它是衡量連續退火爐內環境干燥程度的重要指標，受爐內原材料所含的氧化物和其表面殘留水分的影響。在實際操作中，存放時間較長的鋁帶原料表面容易產生氧化鋁，一旦進入爐內，遇到氫氣，二者發生化學反應生成水，爐內的露點便會增高。為了給退火爐減壓，穩定其溫度，就必須增加保護氣體的注入量和排放量，另一方面，此舉也大大增加了輻射管的燃燒功率。

允許氧含量是因為爐內氣體流動非常復雜，各處的壓強正負不一，再加上機器外壁焊接工藝粗糙、封閉性差等原因，均有可能導致爐內含氧量增加，而保護氣體中的氫氣與之發生反應會生成水，繼而影響了露點。

明火加熱技術是退火爐加熱的主要方式之一，過去的明火加熱很容易出現帶鋼氧化、停車斷帶等問題，究其原因，多為燒嘴本身的性能和爐內布置不夠精良和科學，儀表控制不夠精確，使得爐體熱惰性明顯，降低了退火爐性能和生產效率。

輻射管和天然氣的選擇也是很重要的方面，很多國內生產的輻射管工藝還不成熟，且其中包含的化學成分極易與其他部件發生化學反應，從而造成輻射管使用壽命縮短、易腐蝕。由于管材的特殊性，如果燃氣中的雜質過多，也有可能導致爆裂等意外事故的發生，因此，優質天然氣是安全生產節約能源的重要條件。

在實際生產活動中，很多企業生產的鍍鋅板厚度都在0.28~0.45mm，難以發揮退火爐的最大功能，同時，由于煙氣量降低，大量的冷凝水會出現在換熱器中，為了滿足清洗段介質對于加熱的需求，不得不大量增加蒸汽。

2 平衡爐內指標，確保節能減排的控制措施

2.1 做好爐內壓力的控制，防止氣體外漏

控制爐內壓力的關鍵是要把好質量關，即爐殼和風機循環管道的焊接質量，孔蓋的安裝質量。焊接爐殼時，務必采用氣體保護，之后要通過著色探傷和煤油滲透來檢測焊縫質量，防止輻射管安裝法蘭、盧蓋等部位焊接時發生變形或安裝時發生變形，保證其平面度。在正式投入使用之前，要在企業工廠進行預組裝，各項指標合格后方可到現場正式組裝使用。如果爐內壓力升高到一定程度，要對爐殼焊接處和密封處進行皂水測試，而且要保證爐壓自然下降時的正常時間。

2.2 控制露點，確保系統干燥

原材料在未進場之前，生產單位就要做好生產組織和生產工藝的把關，成品儲藏環境必須要干燥通風，根據成品數量來合理科學地調整生產計劃，防止貨物堆積。另一方面，在操作過程中，材料表面一定要保證無殘留水分，防止生銹。相關工作人員要定期對機器進行檢查、保養，及時更換損壞的零件，以保證整個系統的正常運行。

2.3 保溫材料的安裝和質量

退火爐各個階段的溫度要求不同，要求每一段的保溫材料都要在材質型號上因地制宜。每一批耐熱材料進入現場時，都要仔細核對產品規格、質量，進行專業鑒定。另一方面，施工過程要嚴格按照標準來操作，從安裝順序、層數、厚度、安裝面的間隙、保溫棉等等，多方面進行控制。所有的耐熱材料安裝完畢后，就是不銹鋼內襯板的安裝，如果兩者距離太小，高溫會造成內襯板的變形，導致輻射管法蘭和支架間的保溫棉暴露，如果距離太大，又會導致保溫棉松落，影響效果。

2.4 明火加熱技術的改進和應用

明火加熱技術具有良好的燒嘴性能和布置，一般將燒嘴布置在端墻，火焰和帶鋼保持垂直，從而提高了爐輥性，有效降低了爐體熱惰性。為了使這一技術在高溫爐領域也得到很好的應用，一種新型的高溫預熱空氣還原燒嘴出現了，對氣體的流速和燃燒速度都進行了充分的考慮，同時又改良了噴嘴的隔熱冷卻技術，有效防止了回火現象。

2.5 輻射管質量的控制

與明火加熱技術相對應的是輻射管加熱技術，輻射管的材質和型號選擇非常重要。根據生產經驗來看，目前最好的應該是雙P型管，它是由INCONEL601合金制成，管壁非常薄，熱慣性小，在更改退火工藝制度時很靈活，熱量可變控制范圍非常廣。關于材質的選擇，要考慮到爐內溫度、傳熱性、造價成本和壽命周期，由于現在退火工藝對爐溫的要求漸高，最好不要選擇金屬材質的輻射管，可以選用陶瓷輻射管。

2.6 天然氣需注重高品質

不論是哪種輻射管或加熱材質，隨著爐內溫度的不斷變化，以及保護氣體的不斷注入和排出，精密儀器的組件包含的各種化學物質都很容易發生化學反應，從而造成零件腐蝕、變質、破裂，因為耐熱材料本身的性能很穩定，適應各種溫度，所以，對天然氣的要求就必須嚴格。

2.7 燒嘴的質量控制

燒嘴的溫度峰值是影響輻射管壽命的主要因素，如果最高火焰溫度超過了規定的數值，則可能燒壞輻射管。近年來的燒嘴生產設計開始走節能路線，力求降低排煙溫度和廢氣排放。燒嘴的選擇可以以下面的類型做參考：雙換熱式輻射管燒嘴，此種燒嘴在傳統的輻射管燒嘴工藝基礎上，在煙氣排放端又增加了一個換熱器，大大降低了煙氣排放溫度，提高了熱效率；另一種是蓄熱式燒嘴，原理是在輻射管最后兩段采用蓄熱式燒嘴，提高燃燒空氣的預熱溫度，降低了原材料消耗，增加了生產總量，具有燃燒效率高、環保節能的熱點；還有一種是一體式燒嘴，其是與薄壁焊接技術相結合的高新技術產品，有效避免了接口問題，降低了燃氣消耗，節省了維護費用。

2.8 數字化脈沖燃燒控制

做好燃燒控制是避免控制溫度誤差的重要前提，數字化脈沖燃燒技術主要是通過控制燒嘴的燃燒時序和時間控制爐子的溫度，該技術控制精度高、易維護、操作靈活，可以根據實際的爐子負荷變動情況開啟、關閉或組合任何燒嘴；同時，脈沖燃燒系統溫度均勻性好、精度高，即使在負荷小的情況下也能充分燃燒，與普通比例的調節系統相比，大大提升了節能指數。

2.9 做好退火爐余熱回收

余熱回收是提高退火爐能源效率、節能減排的重要途徑，在連續退火線工藝中設置四級余熱回收系統，同時應用余熱鍋爐回收煙氣能量，但后者投資成本較高，僅適用于有蒸汽管網的大型企業。很多企業采取熱水余熱回收技術和蓄熱式燃燒技術，但設備投資普遍較高，余熱回收效果也較低，各企業仍需根據自身特點選擇適合自己的余熱回收方式。

3 結論

關于連續退火爐節能減排降耗的方法，專業人士一直在探索并應用到實際作業中，但因為各項指標之間緊密的聯系，無法立刻精確地計算出所有參數，因此，該技術的改進和廣泛應用必將是一個長期的過程。在退火爐的設計和應用中應結合我國的實際情況，推廣明火加熱技術、余熱回收技術等有利于節能降耗的方案，以此提高產品質量和競爭力，促進工程建設的可持續發展。

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