銅管生產用退火爐節能減排技術措施探討

郭聞政，宋喜茜

（廣東龍豐精密銅管有限公司，廣東珠海 519045）

0 引言

節能減排，從廣義上來說，是指節約物質資源和能量資源，減少廢棄物和環境有害物包括“三廢”和噪聲等的排放；從狹義上來說，是指節約能源和減少環境有害物排放。

我國的節能工作采取技術上可行、經濟上合理以及環境和社會可以承受的措施，加強用能管理，從能源生產到消費的各個環節，降低消耗、減少損失和污染物排放、制止浪費，有效、合理地利用能源。銅管生產企業屬于有色金屬壓延加工行業，是高耗能行業，各企業均為所在地方耗能重點監管企業。在現有工藝、裝備的基礎上，推動和實施節能減排技術措施，利于國家大政方針、利于行業轉型升級、利于企業降本增效。

1 問題提出

在銅管生產企業中，輥底式連續光亮退火爐，做為生產工藝過程中的關鍵工序、關鍵設備，主要消耗電能、高純氮氣、循環冷卻水等資源，在銅管加工過程中的主要作用是有效去除應力、去除殘留油份、達到光亮退火的目的。以產能7.2 t/h 輥底式連續光亮退火爐工藝參數為例，工藝生產控制過程中：使用壓力為0.16～0.17 MPa（160～170 mbar）、溫度為350～450 ℃、流量為1500～1800 Nm3/h的高純氮循環煙氣，及部分微正壓處理達標后排放的高純氮煙氣，均以循環冷卻水連續降溫控制使用；產生壓力為0.15～0.35 MPa、溫度為30～50 ℃、流量為180～220 m3/h的循環冷卻水，主要使用冷卻塔連續循環降溫，輔助冷水機組循環降溫；退火包裝間用恒溫恒濕除濕機組設備的冷凝器散熱直接排放。該工藝過程低位熱能未有效開發利用，冷卻塔降溫循環水蒸發、漂水損失，高溫季節冷水機組電能消耗大。

銅管生產退火工序其他用能，有工藝改進及創新用能的需求：退火爐加熱區、真空區補給高純氮氣預加熱用能，以減少加熱區用電加熱能耗；退火爐加熱區銅管內壁吹掃高純氮氣預加熱用能，以減少加熱區電加熱能耗。輔助生產用能消耗有：銅管成品包裝用包裝材料除濕、烘干加熱耗能；退火包裝間恒溫恒濕工作環境，在低溫季節用輔助加熱控溫耗能；員工班后衛生洗浴用熱水耗能；冬季北方廠房采暖耗能。

一方面，銅管生產退火爐設備的工序余熱低位熱能未有效利用；另一方面，又有能源的不斷需求消耗，二者的節能減排矛盾，提出銅管生產用輥底式連續光亮退火爐節能減排的技術措施。另外，輥底式連續光亮退火爐加熱區爐體外壁運行溫度在40～60 ℃，與環境溫度存在溫度梯度差，造成熱能浪費增加能耗。

2 技術措施

銅管行業生產用輥底式連續光亮退火爐設備，多為德國容克公司生產制造的進口設備，近年來不斷國產化制造，該設備因生產產品自動化程度高、性能穩定、質量好等優點，被銅管生產企業廣泛采用。

（1）輥底式連續光亮退火爐設備原始設計的真空區、加熱區補給高純氮氣，退火爐加熱區銅管內壁連續吹掃高純氮氣，均為隨季節環境溫度變化而變化的常溫高純氮氣，進入爐體內與銅管同樣需升溫耗能，使爐內真空區、加熱區溫度波幅大、升溫時間長、工位工藝周期長。工藝改進及創新使高純氮氣進入真空區、加熱區前預加熱，采用在爐體外循環煙氣管路已有的氣-水換熱器前，與進入真空區、加熱區前的高純氮氣供氣管路，均增加旁路管道，增設套筒式氣-氣換熱器、或翅片式換熱器、或板式氣-氣換熱器、或殼管式氣-氣換熱器等裝置，利用低位余熱能逆向換熱，輔助加熱進入真空區、加熱區的高純氮氣減少能耗，使工藝上減少爐腔內溫度波動，均勻溫度梯度，降低加熱能耗，穩定銅管性能，縮短爐內退火時間，同時達到節能減排的目的。

（2）銅管成品用包裝材料為銅管生產退火包裝工序必須的生產輔料，其中的木盤、木托、木條等木制品，紙墊、防潮紙等紙制品，需要達到控制的含水率指標才允許接收使用，通常采用消耗電能的電加熱爐，或消耗燃氣（燃油、燃煤）的蒸汽加熱爐烘干的方式控制含水率，可以采用恒溫恒濕除濕機組設備的冷凝器散熱，或退火爐的高溫循環煙氣，或退火爐的高溫循環冷卻水，做為包裝材料的除濕烘干熱源，采用翅片式氣-氣換熱器、或板式氣-氣換熱器等裝置，利用低位余熱能送風換熱除濕，減少低位熱能直接排放，減少生產用循環冷卻水通過冷卻塔降溫的高功率運行能耗和漂水量的措施，達到節能減排的目的。

（3）退火包裝間恒溫恒濕的工況通過恒溫恒濕除濕機組設備控制，其中的加熱控溫熱源，通常采用電加熱管或蒸汽加熱管的方式提供熱源，可以替代為或輔助采用退火爐循環冷卻水回水管路增加旁通管道，直接接至恒溫恒濕除濕機組設備，采用翅片式加熱管的方式，利用低位余熱能加熱，減少生產用循環冷卻水通過冷卻塔降溫的高功率運行能耗和漂水量的措施，達到節能減排的目的。

（4）對于員工班后衛生洗浴用熱水耗能和北方廠房冬季采暖耗能，可以采用退火爐循環冷卻水回水管路與衛生洗浴用熱水供水管路、廠房采暖熱水供水管路均增加旁通管道，增加板式水-水換熱器、或殼管式水-水換熱器、或套筒式水-水換熱器等方式，利用低位余熱能換熱，輔助衛生洗浴用熱水加熱減少能耗，減少生產用循環冷卻水通過冷卻塔降溫的高功率運行能耗和漂水量的措施，達到節能減排的目的。

（5）對于輥底式連續光亮退火爐加熱區爐體外壁運行溫度與環境溫度存在溫度梯度差，采用爐體外壁粘附新型絕熱保溫棉的措施，減少無效散熱能耗，降低退火爐加熱區的周圍環境溫度，改善操作人員的工作環境。

上述技術措施，因不同企業的地域環境溫度不同，設備爐型參數、生產工藝參數的差異，可結合所在企業具體實際參數計算及設備選型，可實施單一或部分技術措施，不求全部疊加實施；均以在退火生產工序就近的區域改造實施為宜，有利于操控、可靠運行、減少投資；實施后，還需加強日常運行檢查、維護、檢修管理，達到節能減排實效。

3 結束語

節能減排是企業降本增效、提高市場競爭力的有效措施。不同地域的銅管生產企業根據自己的實際情況，分別實施了銅管生產用輥底式連續光亮退火爐節能減排單一或部分技術措施，取得了節能減排的實際效果，部分企業還相應取得了所在地政府的節能技改資金支持，有的還做為能源管理體系的管理方案持續管理提升企業的能源管理績效，可根據企業、地域、政策的不同選擇不同技術措施組合實施，實現節能減排的目的。