胡建利， 杨海西， 张觉灵， 曹喜军， 马 跃

（1.河北敬业集团有限责任公司， 河北 石家庄 050000； 2.河北工业大学， 天津 300019）

为了达到钢铁行业可持续发展的目标，中国出台了一系列节能减排的政策，我国钢铁工业发展方向逐渐指向能耗低、流程短、产品附加值高的方向。在节能减排方面我国的钢铁工业已取得了极大的进步，但是相对于国外先进水平，我国的节能减排工作仍需进一步深化发展，尽量缩小差距。为此对于轧钢系统我们需要进一步研究其在工作循环中可节能性，在轧钢系统中也不断融入节能措施和技术，大大降低轧钢工序的能耗。近年来，柳钢中板厂采取了一系列的节能措施，在节能方面取得了良好的效益。目前，柳钢中板厂在生产加工过程中产生的能耗占整个工厂总能耗的8%～10%。

1 轧钢系统的节能建议

任何能量都是由可用能量和无效能量组成的，由能量守恒定律可知,能量是在过程中不断转换的,其总量不会发生变化，只不过有部分对于我们有用的能量转化成了无效的能量。因此,节能的本质是减少可用能量向无效能量的转化，从而提高可用能量的利用率。

1.1 降低煤气消耗

加热炉的单位热耗的定义是炉膛内单位质量坯料的热焓增加值比上加热炉的热效率。因此，减少加热炉燃料消耗的方法一方面是减少热焓的增加，另一方面是采取一系列措施来提高加热炉的热效率。

1.1.1 降低炉内坯料热焓增量

1）提高坯料的入炉温度。冶金行业一项重要的节能措施便是热送热装技术，该技术以热装、直接热装、直轧三种形式为主。显著降低加热炉的燃耗是该技术的优势所在，同时缩短炉膛内钢坯的停留时间，且可热装对质量要求不高的钢种。目前，我国广泛应用的节能技术便是热送热装。

2）降低坯料的加热温度。适当降低坯料的加热温度，可以起到降低燃耗的效果，但这种降温必须保证加热质量，最重要的是满足轧制要求。试验显示，在1 150～1 250℃的加热温度范围时，想要降低1%的综合能耗，只需将加热温度下调6℃，而降低4%的综合能耗，也只需将加热温度下调40℃，可见降低坯料的加热温度在降低综合能耗方面效果相当明显。此外，还可也采用低温轧制技术，但是必须保证轧机刚度等硬性条件达到要求。虽然要求高，但节能效果更加理想，因为此时的开轧温度降至850～950℃，可使综合节能率达10%～20%。

1.1.2 提高加热炉的热效率

1）改善燃料燃烧环境。我们都知道在加热炉上安装有燃烧器，而燃料的燃烧就是通过这个燃烧器来完成的，因此燃烧器性能指标直接影响燃料的消耗状况。不同炉子生产出来的目的是不一样的，其对工作的环境要求也是不一样的，所以应该按照加热炉的实际情况，合理设计、选用相应的燃烧器，这样可节省5%以上的燃料消耗。蓄热式加热炉采用高温空气蓄热式燃烧技术（HTAC）可将空气预热达1 000～1 100℃，该技术另一个优点便是高效的余热回收，因此可以大幅度降低排烟温度，这种蓄热式加热炉相比于普通加热炉，由于采用了蓄热式燃烧技术，节能效果可达40%以上。中国现已有超过400座蓄热式加热炉。

2）优化炉衬结构。“自带黑体筑炉材料及其加热炉窑”专利技术，对黑体的概念进行了技术化，将黑体元件工业化生产，并安装在炉子内，与原有的炉衬共同组成具有多种功能的炉衬。用于调节热辐射的黑体元件，将其由漫反射的状态转为集中而有效工作状态，大大提高了炉子的热效率。在高、中、低温火焰加热炉中采用这种多功能炉衬，至少可节省能耗10%以上。

3）提高控制水平。采用数字控制系统来控制燃料燃烧等等。

1.2 电机节能技术

轧制过程中需要轧机、辊道、水泵以及风机等设备，有供电系统为所有的驱动设备提供消耗的能量，因此正确的选择一个电机就显得十分重要。但也不能一味求大，避免电机功率过大而产生浪费，所以应优化电机的设计。在运行过程中，以变频调速技术为主，采用电机节能技术，可节约20%～40%的电能。

1.3 煤气资源合理利用

随着社会经济的发展，我们的技术也在发展，如今已经可以通过对低热值煤气的利用来产出大量焦炉煤气，这一切都得益于对蓄热式燃烧技术的使用。目前，这部分产出的煤气通常被送到自备电厂用于发电。然而事实证明，这是一种对资源的浪费，使用焦炉煤气发电成本很高。著名学者殷瑞宇指出，今后焦炉煤气带给我们的使用价值是资源利用。

2 柳钢中板厂节能实践

柳钢中板厂对煤气的消耗量可谓是巨大的，可达整个生产过程能耗的88.8%，用电占10.8%，是能耗的两个主要组成部分。此外，在能源消耗总量中，蒸汽回收量占7.05%，在降低生产过程中能源消耗起着重要的作用。因此，应围绕这些方面展开节能工作。

2.1 提高坯料热装率和热装温度

在柳钢中板厂热送热装已执行了多年，事实证明有良好的节能效果，但是，由于产销平衡生产计划组织还有生产质量等诸多因素的影响，想要进一步开展执行，还将是困难重重。

建立信息化系统。随着科技的进步和人们对产品质量要求的提高，建立信息化系统是必然的趋势，但是还必须以热送热装技术为前提。首先，信息化建设可以改变传统的人工温度测量，代之以计算机控制测量，不仅可以做到及时，更能提高测量精度，满足不同坯料尺寸以及不同环境的要求。其次，信息化订单管理系统不需要认为控制，能够将订单的交付要求及时传递给工厂，从而使安装人员能够按照节能的原则进行组织生产。最后，衡量热装水平的两个指标热装温度和热装率，合理评价平衡两者之间的关系也是非常重要的。

合理组织生产计划，提高坯料利用率。就目前的工艺技术而言，存在着很多因素制约着热装生产组织，例如订单的品种、交货时间和数量等等，想要合理组织生产计划，就必须考虑这一些列的约束条件。在此必须做到：

1）一旦高等级热坯数量达到要求，就及时安排装炉。

2）应尽量使冷、热坯块数连续，减少冷、热的坯料混合。

3）制定合理的加热时间和热坯等级之间的关系。结合上述原则，安排生产计划。

2.2 降低坯料加热温度

坯料加热在温度和均匀性方面必须满足轧制要求。将加热炉分成三个部分加以控制，相互影响。加热温度和截面温差是实际参数控制的耦合结果。各部分之间的耦合影响很难预测,为减少其影响，适当降低加热温度，个别需要缩短加热时间。

2.3 合理设计加热炉烧嘴

目前，柳钢中板厂以焦炉煤气为燃料，但均是根据混合煤气设计的加热炉烧嘴，实际生产中调节性能极差，因为使用范围为10%～30%。在2011年对一部分加热炉烧嘴进行改造，使炉温控制更加灵活，相对于改造之前煤气消耗量减少6%。

3 结论

1）通过分析轧制过程的能源消耗,认为轧钢厂的节能工作应集中在加热炉的节能上,同时注意电能节约和余热余能的回收利用。

2）轧钢系统中，黑体强化辐射技术、蓄热式燃烧技术、节能涂料以及电机频率调速都能起到良好的节能效果，特别是蓄热式加热炉节能效果非常明显，可广泛应用。

3）对加热炉进行改造，以低热值煤气为燃料，合理利用煤气资源。

4）在降低热焓增量方面，实施热送热装，并适当降低加热温度；对加热炉烧嘴进行改造，实现蒸汽100%回收，产生了非常好的减少能耗的效果。

（编辑：苗运平）