摘要：随着各领域的发展越来越好，钢铁工业产品质量的提升、工业产品品种的升级，不仅并未实现能源节约，反而加剧轧钢工序中的能源消耗速度。加热炉为轧钢厂生产工序中最为重要的一项耗能设备，加热炉能耗在轧钢厂总能耗中约占比70%。轧钢厂加热炉热能的居高不下除浪费国家资源外，也对环境造成一定污染，并增加企业生产成本，对企业长期可持续发展造成影响。因此，无论为加热炉节能的改进或轧钢厂加热炉能耗降低均为钢铁生产企业必然发展趋势。
关键词：轧钢工艺；节能技术
引言
轧钢生产消耗的能源总量在我国能源总消耗量中所占的比例巨大，因此轧钢工艺的节能技术具有很高的研究价值和科技以及经济潜力。轧钢在当前的钢材市场中占有很大的比例，因此改进轧钢生产工艺对节能减排具有重要的意义。而要推进轧钢工艺的生产节能，首先就要提高轧钢的生产技术。
1加热炉发展趋势概述
加热炉为轧钢厂生产工序中最为重要的一项设备，同时也为生产工序中耗能最高的一项设备。因此，对加热炉予以改进的主要目的即为，除需完成金属轧前的加热工作外，还应尽可能提升加热炉生产指标，降低能耗。虽传统加热炉的排烟方式、供热方式已在生产实践方面获得一定成就，但尚存在部分能耗问题并未得以解决。因此，加热炉改进方式众多，而引进人工智能化则为一项较为理想的途径。伴随近几年计算机技术及人工智能理论的发展，各项检测设备及仪表性能也随之不断提高，模糊控制及专家系统等技术目前已于加热炉燃烧控制领域得以广泛应用。
2当前轧钢生产中存在的能耗问题
在我国，钢铁工业生产中的能源消耗约占全国总体能源消耗量的14%，其中轧钢能源消耗在钢材生产中约占到12%~18%，是钢铁产业能源消耗中的重要组成部分。同时，随着当前市场对轧钢的工艺、质量、加工层次的要求不断提高，轧钢生产工艺的能源消耗量也随之不断提高。然而值得我们注意的是，与国际先进的轧钢生产工艺相比较，我国无论在轧钢生产上的冷轧还是热轧都无法与国际先进的轧钢生产工艺相提并论。但同时，这也意味着我国在轧钢工艺技术上存在着更大的节能减排的发展空间。
3轧钢厂加热炉节能设计策略
3.1优化燃烧系统
借助燃烧系统的改造，促使燃料得以充分燃烧。如可先改进供油系统及供风系统，通常改造方式为增加与之相匹配的变额控制系统，经此改造后，氧化铁皮过厚、粘钢及回锭现象产生概率较小，因此也可起到良好节能效果。经计算，此项改造完成后，加热炉氧化烧损至少可减少0.5%个百分点。若以一个轧钢厂每年年产量为150万吨钢材展开计算，则经改造后，每年在成本支出方面则至少可节约一千万元，虽此项改造工作较费时费力，但经一个季度运转后，便可收回改造所花费费用。随后，应改造燃烧系统中的雾化喷头。设备运行过程中，燃烧器将会产生雾化现象，据分析原因主要为因长时间的冷热交替所导致的，因此，应对此部分予以改造，除可将运转时所产生的热损耗予以降低外，也可借助改造活动，提升燃料燃烧效率，提高经济收益。
3.2改进水管支撑结构
传统加热炉内水管包装形式为以单层包扎砖包装，此包装结构下水管绝热性及高温抵抗能力均较为薄弱，而由炉内水管所造成的热损失约占总热量的10%，存在较为严重的能源消耗现象。为改善此现象，可以改进包扎方式，如可选用具备良好绝热性的新型复合包装，降低因冷却水所造成的热量流失。经此改造后，可有效降低热量流失，并可借助改进炉体保温材质将炉皮表面温度降至较低，借此也可将因空气流动所造成的热量消耗予以降低。伴随加热炉操作水平及设备水平提升，加热炉排烟温度得以降低，但实际上排烟热损失并未完全得以处理，所以，实现烟气余热回收为提升加热炉效率的一项重要途径。
3.3减少排烟热损失
经加热炉排出烟气所造成的热量流失通常包括燃料不完全燃烧的化学热量部分及烟气显热的化学热量部分，同时在炉膛热平衡支出中占据较大比例，比例数值通常为20%~50%间。而相应排烟热损失率约为32%。为将此项热量损失降至较低，则需设计一项降低烟气温度、减少烟气量的方式，如对燃烧过程中的空气消耗系数予以正确控制，而当空气消耗指数超出1时，伴随n值加大，烟气量也随之增加，由烟气所造成的物理损失，也会随之增加，此状态下，燃烧产物温度将会降低，加热炉热耗升高；当空气消耗指数低于1时，伴随n值减小，加热炉内燃烧不完全燃烧现象增加，此状态下，化学热损失将会增加。所以，为保证对加热炉可实行正确的燃烧控制，应在确保燃料完全燃烧情况下，将空气消耗指数降至较低。现阶段蓄热式工业炉为新型废气余热回收技术，主要为借助技术手段对炉内废气予以回收，同时将余热转化为助燃加热的空气，借此除可提升煤气资源利用效率外，还可将废气资源对环境所造成的污染降至较低，将企业成本予以降低，提高企业经济效益。
3.4降低炉膛内热损失
炉底水冷却管的损失、挡板砖损坏的热量损失及炉体散热损失等均为炉膛内热损失的主要来源。炉底的水冷却管承担炉内钢坯的总体重量，但炉底的水冷却管将会吸收炉内大量热量，并在钢坯上留置大量水管黑印。而加强炉底水冷却管绝热能力为现阶段降低热损失的一项重要手段，同时借助绝热包扎将会有效降低热损失。除此之外，选用绝热性良好、热性能良好的材料为降低炉内蓄热损失的重要方式。与此同时，伴随新手段、新技术的应用，相关技术人员将会研发出新型材料，对现阶段水管支撑结构予以替代，因此，无论为能源节约或能耗降低等方面，同现在相比均会有一定程度提高。
3.5引入多功能炉衬的加热炉
多功能炉衬为黑体强化辐射技术于轧钢厂加热炉内的实际应用，主要功能即在于加强加热炉气密性，并提升工件加热效率。多功能炉衬即指在炉顶、炉壁等位置安装大量黑体元件，对烧嘴砖、热源装置予以保护性处理，同时还应强化加热炉整体炉墙处理力度。结合应用温度差异、炉型差异设置相应的黑体元件，除可增加炉膛传热面积外，还可提升炉膛黑度，以此实现对热射线的有效调控，提升传热效率，并增加辐射传热比例。实际上，黑体元件自身并非加热炉热源，炉内燃料、黑体元件间可产生相辅相成作用。同时，经研究指出，引入多功能炉衬后，炉衬使用寿命、炉温均匀性均得以显著改善。
结语
传统的包含轧钢生产在内的工业生产工艺对能源和环境造成了极大的破坏，节能减排日益受到各界人士的关注与重视。近年来，国家注重调整产业结构，发展绿色经济，推进可持续发展。钢铁工业作为我国的老牌生产工业，在国家的生产总量中占有很大的比重，是掌握国民经济命脉的关键行业。因此，近年来，我们不断地改进轧钢的生产技术和生产工艺，相应国家绿色发展、可持续性发展的要求，在降低能源消耗，保护生态环境方面取得了明显的成果。
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