本文以浙江至德鋼業有限公司159mm連軋管機組工程為例，著重介紹了環形爐煙氣余熱利用技術在生產實踐中的應用情況和使用效果，以推動余熱綜合利用技術在此領域的進步。近年來，我國不銹鋼管廠家在裝備水平、產品質量及產量等方面都有了較大的提升與發展，我國已成為304不銹鋼管生產大國，各類生產運行的304不銹鋼管生產機組累計有380余套，還有不少新建、在建機組數量。節約能源、發展環境友好型企業、降低生產成本、推進技術進步已逐漸成為我國304不銹鋼管企業實施“可持續發展戰略”的必要措施和重要途徑。

一、熱連軋管工藝余熱利用技術

 1. 熱連軋管生產工藝流程

 浙江至德鋼業有限公司304不銹鋼管生產車間內159mm熱連軋管機組選用連鑄圓管坯，經環形爐加熱到1250~1280℃后，送入穿孔機軋制為空心毛管，經橫移設備送往連軋管機軋制成荒管，之后根據生產工藝要求送入張力減徑機軋制延伸后，送往冷床冷卻，冷床入口溫度約為900℃。

 2. 煙氣余熱綜合利用技術

 熱軋鋼管車間采用環形加熱爐加熱圓管坯，加熱產生的煙氣具有溫度高（300~400℃）、煙氣量大、熱容大的特點，其余熱可用于車間制冷供暖和芯棒預熱。現以至德鋼業159mm熱連軋管機組為例，介紹環形爐煙氣余熱利用技術的綜合運用，并分析其技術特點及節能優勢。

  a. 環形爐設計參數

  至德鋼業生產車間內159mm熱連軋管機組采用了中徑為42.0m的環形加熱爐，加熱品種以碳素鋼、低合金鋼、合金鋼為主，最大產量為170噸/小時，最大煙氣量為84960立方米/小時。

  b. 環形爐煙氣余熱用于制冷、采暖

 制冷、采暖主要是指利用余熱煙氣對車間內操作室、電氣室及一些人工操作點冬季供熱、夏季供冷。該159mm連軋管機組設有許多操作室和電氣室，這些房間均需要夏季制冷、冬季供暖，年需制冷總量約3400kW，供熱總量約1870kW。

 環形爐余熱煙氣經電動閥門進入煙氣補燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組（以下簡稱煙氣補燃型機組），夏季制冷、冬季供熱。在煙氣系統中，設煙氣引風機來調節進入煙氣補燃型機組的煙氣流量，該引風機由煙氣補燃型機組控制。

 煙氣補燃型機組是以熱能為動力，以水為制冷劑、以溴化鋰溶液為吸收劑，在真空狀態下交替制取空調用冷、溫水的設備，其工作原理見圖。

二、余熱制冷原理

  發生器： 熱源（高溫煙氣或燃氣）加熱溴化鋰溶液，溶液中水不斷汽化，溴化鋰溶液變成濃溶液，進入吸收器，實現溶液的循環；蒸發的水蒸氣進入冷凝器；

  冷凝器：水蒸氣冷凝成高壓低溫的液態水；

  蒸發器：冷凝器內的水通過膨脹閥后成為低壓水蒸氣進入蒸發器，與蒸發器中的冷媒水進行熱交換而發生汽化，汽化過程中大量吸收蒸發器內冷媒水的熱量，從而達到降溫制冷的目的；并成為低壓冷媒蒸氣進入吸收器；

  吸收器：低壓冷媒蒸氣進入，被吸收器中的溴化鋰溶液（又稱濃溶液）吸收，吸收過程中產生的熱量由送入吸收器中的水帶走，吸收后的溴化鋰水溶液（又稱稀溶液）由溶液泵送至發生器，完成整個循環。

三、余熱供暖原理

 供熱原理與制冷原理大體相同，區別在于循環過程中釋放的熱量用于加熱冷媒水。冬天，環形加熱爐高溫煙氣進入溴化鋰機組后，利用其置換出的熱水，直接提供給各主電氣室組合式空調機組，作為采暖熱源使用。

四、環形爐煙氣產生量特征分析

 環形爐煙氣量與環形爐小時產量及該產量下的工作時間密切相關，其產生煙氣量的規律見表。

 根據表可以看出：環形爐每年工作時間約200天，可利用高溫煙氣量（不小于300℃）負荷時間約109碳，其余為低負荷及檢修時間。

五、余熱制冷采暖系統實例

 浙江至德鋼業有限公司在環形爐煙氣排放管道上并聯1套溴化鋰吸收式冷熱水機組，通過支路閥門調節，使高溫煙氣（不小于300℃）作為熱源進入煙氣補燃型機組，經其處理后對車間內的電氣室、操作室等小房子進行制冷采暖；當環形爐停爐檢修或排出的煙氣量過小不能利用時，需解除余熱利用系統，關閉支路閥門，打開主煙道閥門，將煙氣由主煙道排至煙囪，以保證環形爐的正常生產。同時，考慮余熱煙氣的最大利用率，且保證停爐檢修期間空調系統的正常運行，溴冷機采用100%天然氣補燃，當在環形加熱爐減產或停產檢修時，由此機組燃燒天然氣繼續補燃以提供工段辦公室、操作室、小房子等空調用戶的采暖制冷。空調所需熱水為60℃/50℃，制冷所需冷水為12℃/7℃。

 煙氣補燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組設計參數：

  余熱煙氣：流量77000m³/h（最大），61600m³/h（額定）；

  制冷量：3400kW（冷媒水供/回水溫度分別為7℃/12℃，冷卻水進/出口溫度分別為30℃/36℃）；

  供熱量：1870kW（冷水供/回水溫度分別為60℃/50℃）；

  1. 無余熱煙氣時的補燃燃氣為天燃氣，補燃負荷100%。

  采用煙氣補燃型機組制冷采暖系統后，每年可節約天然氣59.8×10m³，利用了84.95×105m³本要排放的高溫煙氣，經過兩年多的生產證明，此項措施實現了減少能源利用、減少排放、綠色環保的目的。

  此外煙氣補燃型機組的制冷劑為水，是環保型冷媒，吸收劑為溴化鋰溶液，對人體及環境也是無毒無害的。而大多數電制冷溴化鋰機組的冷媒多為氟化物，對大氣臭氧層有破壞作用且會引起溫室效應。

  2. 煙氣補燃型機組限制環節分析。

  采用煙氣補燃型機組，有一定程度的節能和環保效應，因其一次投資建設成本相對較大，在建設期分析其余熱利用熱源的規律性和限制環節非常重要。

  對于熱連軋304不銹鋼管機組，其環形爐平均小時產量和高煙氣量負荷時間是其關鍵限制環節，需要指出的是對于小時產量平均在100噸以上的環形爐，煙氣量是富余的，采暖制冷周期在3個月或略長的周期內，節能減排效果可觀。比如該公司采用相同技術的460mm軋管廠，采用煙氣補燃型機組制冷采暖的節能效果比4159mm軋管廠更加顯著。

  3. 環形爐煙氣用于芯棒預熱

  利用環形爐煙氣預熱的熱空氣作為芯棒預熱爐熱源：將溫度約350℃的熱空氣高速吹入爐膛內，完成熱交換后的空氣（100~150℃）經爐頂排煙口和排煙管由排煙機排入廠房外的煙囪內。該廠采用環形爐煙氣余熱加熱空氣用于芯棒預熱，年預熱芯棒472支，每小時預熱空氣量為9000m³，完全滿足正常生產所需預熱的芯棒量，相比傳統燃氣型芯棒預熱爐，每年可節約天然氣3.06×103m³，利用了43.47×10m³本要排放的高溫煙氣，其節能效果顯著，目前已成為各大熱軋304不銹鋼管廠加熱芯棒時的常用措施。

六、不銹鋼管在線常化

  不銹鋼管在線常化，是充分利用鋼管軋后的余熱，經一次再加熱，然后進入張力減徑機，相比線外熱處理不僅節約能耗，也可以節約線外的輔助設備。該廠生產工藝上設計了“小冷床”（常化冷床）以實現這一功能，主要處理品種為304不銹鋼管。在線常化的工藝路線是：從脫管機脫出的荒管（溫度約870~970℃），通過輥道送到“小冷床”冷卻到500~550℃，之后送入再加熱爐加熱至950℃左右，保溫一定時間后，出爐除鱗送進張力減徑機軋制，隨后上步進式冷床進行冷卻。該廠實踐生產證明：在線常化工藝每年可節約天然氣1.8×105m³。該項技術充分利用荒管處于軋后高溫狀態，利用自身余熱實現熱處理，改善成品鋼管的材料性能，目前在國內很多熱軋企業普遍使用。

七、結語

  實踐證明，在熱軋304不銹鋼管廠家推廣節能新技術、加強余熱回收利用具有良好的前景，余熱回收不僅可收到明顯的經濟效益和社會效益，也可顯著改善勞動條件，降低生產運行成本，減少對環境的污染排放。