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      2. 罩式爐退火生產中的節能降耗

        2020/8/8 15:07:30

        罩式爐退火生產中的節能降耗

        1 生產狀況

           冷軋廠的鋼種為普碳鋼、深沖鋼、超深沖鋼、低碳合金鋼等。冷軋廠為提高質量引進的全氫退火技術,是近幾年發展起來的新工藝技術,它的顯著特點是周期長、成本高。因此有必要進行退火制度研究和參數優化,使各種介質的消耗降低。

           罩式爐能源運行中的三大要素是原料狀況、工藝方式和設備運轉狀況。

        1.1原料狀況

           內部條件是:①要保證單卷重量不要太輕,這樣可以保證爐臺的裝爐量,不至于影響爐臺的生產效率。②是保證料卷原料庫配備寬度適當的鋼卷,用以調節爐內裝爐高度,以達到充分利用爐臺退火空間的目的(在國外,某些廠的實際原料的堆垛高度利用率多數在95%以上)。

           外部條件是:①前道工序的乳化液質量、吹掃干凈程度、帶鋼表面形貌、軋制后帶鋼應力狀態、表面氧化物及鐵粉的情況,直接影響到氫氣的消耗。②退火的鋼種的調配,也直接關系到退火周期的長短及工藝方式的變化,不僅影響設備的利用率,而且關系到燃料和電力的消耗量。

        1.2 工藝方式

           成品的性能要求變化時,退火工藝有較大的差異,如深沖鋼比普碳鋼生產周期長十多個小時,且加熱、保溫工藝,吹氫工藝也不同,導致爐臺的煤氣、氫氣、電、水消耗存在差異。

        1.3 設備運轉狀況

           退火周期長達幾晝夜,設備運轉不正常,會導致退火時間延長。這樣就打破了本來已經均衡的生產協調和組織。生產效率、設備運行效率下降,能耗必然增加。

        2、工藝能耗分析

           在工藝流程中,能源消耗的主要部分是在爐內。主要有加熱用的煤氣、保護氣氛氣體——氫氣、測試和故障緊急吹掃用的氮氣、電和水。罩式退火過程中的能源介質消耗示意圖見圖1。水的消耗主要是用于冷卻鋼卷和爐臺。電的消耗為連續生產用電。下面著重對氫氣、電、煤氣、冷卻水的工藝消耗進行分析。

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        2.1 氫氣

            在冷軋廠退火生產中,不同的退火溫度段有不同的吹氫量,各段的吹氫量是預先設定好的,只需要人為的指定系統在哪個時間段調用并執行哪種吹氫方案就可以了。但是,根據EBNER給的資料了解到控制吹氫量的程序的編制是根據理論上的研究得到的,按這樣的吹氫方式,的確可以在需要吹氫時,充分地進行氫氣吹掃,可是,從節約能耗的角度來看,這種吹氫方式套用設定好的框架,而并不是根據實際情況(氫氣中的軋制油濃度真的達到需要吹氫的程度)來進行吹氫控制的,缺少了根據實際情況進行變化的靈活性,這樣就不能保證氫氣的完全有效利用。

            就現在已經形成的吹氫工藝而言,若是能在其基礎上結合設備運行狀況加以改進,再根據實際檢測情況即爐內氣氛中氣態乳化液濃度或者是氣氛中碳的濃度的調節吹氫量,理論上是可以減少浪費的。據研究資料表明,在高功能氫技術中,已經有單位開發并采用了渾濁度探頭。以節約罩式爐退火工藝初期吹掃用的氫氣含量。據稱其氫氣單耗量已由6.5m3/t降到1.6m3/t,其原理是用裝在爐外的渾濁度探頭來檢測排放氣體的渾濁度,與經過標定的分析器做比較,監控排氣成分及其含量,據此調節氫的通人量。盡管實驗所得數據的可靠性暫且沒有辦法考證,但是若按這樣思路進行處理,可大大增強吹氫的靈活性,從而節約氫氣的用量。

           目前冷軋廠主要有兩方面工作:首先,整單計劃堆垛最優。防止出現裝爐量不均衡現象。其次,在不影響表面質量的前提下,調整吹氫工藝,降低氫氣噸鋼消耗。為此,根據實際生產情況和設備條件,研究爐內氣氛隨加熱溫度的變化以及乳化液揮發曲線(見圖2),對吹氫工藝進行了改進,使得氫氣吹掃

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         時間和吹掃量能和軋制油的油氣揮發速度相匹配。同時要求操作人員能夠根據實際升溫情況靈活修改

        吹氫程序,調整氣氛程序“2”段對應的時間。當爐臺溫度達到320—340℃范圍時,“2”段(小流量吹掃

        過渡段)應結束,立即進入“3”段(主吹掃段。此階段乳化液快速揮發)。乳化液揮發余量為0時。停止吹掃。

        新的吹氫工藝制定后,運行較好,使得氫氣消耗穩定下來,噸鋼消耗降低了將近02m3。

        2.2 電能

            在罩式爐退火生產中,用電的設備很多,且電的耗量也是非常大的。電耗通常包括設備連續運轉的耗電和由爐臺間歇式生產決定的耗電。前者基本是恒定的,而后者則是有潛力可挖的。

           做好日常點檢,發現問題及時檢修,將事故消滅于萌芽狀態中;保證設備運行狀態良好,使設備的利用率達到較高的水平;根據實際情況,積極調整,優化物流管理,采取靈活的生產方式等等,都可以減少

        電的浪費,提高利用效率。在冷軋廠生產初期,發現終冷后的鋼卷沒有及時入庫,這樣會造成電力浪費。因為終冷臺上的開關是接觸開關,也就是靠鋼卷的重力來打開風機電源的,鋼卷不吊走,開關就一直處于打開狀態。所以,當進行最終冷卻的鋼卷達到規定的要求時,要及時將其吊走及時入庫,減少終冷風機的電能消耗。類似的情況,都需要進行規范管理,減少人為原因而導致的電能的無謂消耗。

            生產組織科學簡練、生產物件合理放置,減少天車長距離的往復。在生產任務完成后,輔助設備立

        即斷電,包括系統。

        2.3燃料

        燃料氣體的供應對生產的影響也非常大。冷軋廠退火生產采用的燃料是高、焦爐混合煤氣,確保煤氣壓力增大和穩定,必能提高煤氣的利用率;確保燃料的清潔度,則必能減少因管道阻塞等情況而耗費的時間。在與EBNER簽訂的技術附件上對混合煤氣壓力、熱值及純凈度有了明確的要求,并且介質管道等也是在介質能達到要求的情況下進行設計安裝的。但是,在實際生產中,我們發現混合煤氣質量很差,因為煤氣的質量問題而造成的“停產維修”事故很常見。

        2008年2月份罩式爐機組調整了混合煤氣的組分,采用焦爐和轉爐混合煤氣后,煤氣壓力增大和穩定,提高了煤氣的利用效率,較好地克服了高爐、焦爐、轉爐混合煤氣存在的問題,煤氣消耗大幅度降低,效果顯著。圖3是更換煤氣組分前后5個月的噸鋼煤氣消耗比較。

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        2.4 冷卻循環水

            針對爐臺循環水的流量控制,經過長時間的摸索和反復實踐,我們將原來程序設定的8L/h降低到6L/h左右,不影響爐臺風機的工作和壽命;調整冷卻罩噴林水流量,200型罩在25—28m3/h左右,220型罩在28—30m3/h左右,減少了冷卻水浪費。

        3 生產管理

           在生產中,有必要注重單體設備節能和整體節能,能源管理要協調好生產關系、技術、設備、原料供應關系。在實際生產中應充分做好下面事項:

           (1)協調好上下工序之間的配合,減少鋼卷前后工序的堵塞,避免占用運輸設備。合理分配原料及設備的生產任務,提高設備利用率。

           (2)裝出爐在保證質量的同時要盡量節約時間。在不影響退火質量的前提下優化界面操作,保證加熱罩不空置(加熱罩不落地)等等。

           (3)轉變節能觀念,重視提高成材率,合格率。越是工序靠后,冷軋成品率提高l%時,節約能源量更大。廢品、次品卷實際上也在間接對能源造成極大浪費,罩式爐機組對操作不力造成的夾鉗劃傷鋼卷嚴厲考核,對與退火相關的粘結、黑卷進行攻關。使得2008年罩式爐機組的合格率達到了較好的水平,見表1。

           (4)進行長期的觀察和分析,發現能耗總體水平或某些單項的消耗的可預測性,建立能耗狀況的預報模型,這樣可以使對能耗的管理從“事后管理”向“預知管理”邁進,增強可操作性。經過2008年全年的摸索與實踐,該機組的節能效果相當顯著。

        表l 2008年1到lO月份罩式爐機組的合格率

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        表2 2007年與2008年各項能源指標的年平均噸鋼消耗

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        Y=(1.74+0.58+0.03+4.34+0.32)×40×104=280.4 x104元

        4 結語

            罩式爐退火生產從數量上和種類上會消耗很多的能源,想在節能方面有大的改進,不是很容易的事情。但倘若我們下大力氣做好這方面的工作,以現在的生產工藝流程和生產的管理方法來看,有很大的節能降耗空間,可以很大程度地節約能耗。降低生產成本。鋼鐵工業走高效、節能的新型工業化道路已經成為國民經濟發展的必然要求,通過節能降耗促進企業資源的綜合利用,提高市場競爭力,可有效促進鋼鐵行業的可持續發展。

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