ICS 77_010 H 40
YB
中华人民共和国黑色冶金行业标准
YB/T4243--2011
钢铁企业冷轧板带热处理线和涂镀线
工业炉环保节能设计技术规范 Technical specification of energy saving and environmental protection design for industrial furnace of cold rolling strip
CAL and CGL and CCL line in iron and steel works
2011-06-15发布
2011-10-01实施
中华人民共和国工业和信息化部 发布 YB/T4243—2011
前 言
本规范由工业和信息化部节能与综合利用司和中国钢铁工业协会提出。 本规范由全国钢标准化技术委员会归口。 本规范起草单位：北京京诚凤凰工业炉工程技术有限公司、冶金工业信息标准研究院、北京星和众工
设备技术股份有限公司。
本规范主要起草人：李焰、金纯、蒋安家、仇金辉、胡文超、吴永红、梁师帅、裴宏江、陆、李跃军、贾永军、汪为健。
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般都采用立式炉。由（预热段）、加热段、保温段、缓冷段、快冷段、（再加热段）、过时效段、终冷段、水淬、干燥等部分组成。
注：上述括号内的设备在有些生产线上可能没有。 4.2热镀锌线上的连续退火炉分类：从炉型可分为卧式炉、立式炉、L型炉。从热源可分为燃气加热、电加热。从加热形式可分为带明火加热的火焰直接加热方式和全辐射管间接加热方式。 4.3热镀锌线工业炉设备包括炉子本体和镀后冷却两部分。炉子由（预热段）、加热段、保温段、冷却段、 （均衡段）、出口段、鼻子等部分组成。镀后冷却设备由空气冷却、水淬、干燥等部分组成。
注：上述括号内的设备在有些生产线上可能没有。 4.4彩涂线的工业炉包括固化炉、楚烧炉。固化炉分为燃气加热和电加热；燃气加热又分为烟气直接人炉与带钢接触的直接加热方式和烟气不直接入炉的间接加热方式；炉内带钢支撑形式分为悬垂式和悬浮式。楚烧炉分为燃气烧和化学焚烧。 4.5连续退火炉的燃料消耗发生在加热段和保温段。电消耗发生在风机、电加热、带钢传输等处。冷却水消耗发生在冷却段换热器、水淬换热器、设备冷却等处。保护气消耗包括工艺保护气和吹扫气。电加热的耗电量、冷却风机的耗电量是炉子耗电的主体部分，它们随各生产厂采用生产工艺不同而有很大差异。保护气耗量随工艺和产品不同而有很大差异。冷却水耗量与生产厂水质、水温条件关系很大。因此本规范重点规定燃料消耗水平，并提出保护气消耗参考值。 4.6本规范中的焚烧炉仅涉及燃气焚烧类。 5连续退火炉 5.1概述
连续退火炉除特别说明者外均涵盖连退线和镀锌线上的连续退火炉。 退火炉加热段保温段的燃料消耗指标仅针对燃煤气方式，没有考虑电加热方式。
5.2生产能力和品种 5.2.1退火炉生产能力指标的选定要合适，不宜留有太大富裕量。炉子按照最大产量工况配置设备，在额定产量工况下进行考核。如果实际运行时长期处于低负荷状态将大大增加单位能耗值。 5.2.2退火炉设备的加热能力按CQ产品设计，其余产品如深冲钢、高强钢等的生产能力均在已确定设备条件下核算。 5.2.3根据产品大纲和各品种规格生产能力计算出的炉子年作业时间应与要求的年作业时间相符，不宜留有太大富裕量。建议年作业时间6200h～6600h。 5.2.4产品中有汽车板、高强钢的炉子设备配置水平要提高很多，电的装机容量要大幅度提高。新建项目确定产品种类时应切合实际，不宜过分预留高档产品生产能力，造成运行能耗的增加和投资增加。 5.3炉型选择 5.3.1退火炉炉型选择要综合考虑工艺效果、节能、投资、运行、经济效益等多因素，必须对节能问题给予充分重视。 5.3.2由于相对散热面积大，同等条件下的卧式炉比立式炉燃料消耗高。带无氧化加热的卧式炉由于有水冷辑热损失，单耗有所增加。但立式无氧化炉没有水冷辊热损失。 5.3.3卧式炉具有投资少（炉子投资和厂房投资）、操作简便的显著优势，小规模的线宜采用卧式炉。一般速度高产量大的线应采用立式炉，边缘条件下从节能角度考虑采用立式炉更有利，尤其是建筑板生产线采用立式明火加热无氧化炉更合理。 5.4加热方式选择 5.4.1明火加热的无氧化炉比间接加热的全辐射管炉热效率高，而且由于减少了对线上清洗的需求，全线综合节能效果显著。高档汽车板生产线由于对表面质量要求严格一般应采用全辐射管炉，建筑板生产线采用明火加热方式更经济合理。 2
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5.4.2退火炉加热段有火焰加热和电加热两种供热形式。就炉子本身而言电加热的热效率更高。但电属于二次能源，热电厂发电的平均热效率约为35%。因此在对比火焰加热和电加热的热效率时应将退火炉电加热的热效率再乘以35%后进行比较。这样一来火焰加热的热效率往往要高于电加热，从节能角度考虑火焰炉更合理。 5.5加热设备 5.5.1连续退火炉上的辐射管加热设备由烧嘴、辐射管、换热器组成。按照换热方式可分为出口换热式、自身预热式、蓄热式。 5.5.2出口换热式对应有U型辐射管和W型辐射管，配备普通辐射管烧嘴，辐射管出口端设有换热器，空气预热温度最高550℃。 5.5.3自身预热式烧嘴与I型、P型或双P型辐射管配合使用，空气预热温度更高。热效率高于出口换热式。 5.5.4蓄热式烧嘴与U型辐射管配合使用，有单烧嘴换向式和双烧嘴换向式，空气预热温度最高，热效率最高。 5.5.5从节能角度考虑，自身预热式优于出口换热式，而蓄热式又优于自身预热式。但选择时还要结合燃料条件、辐射管成本、烧嘴成本、控制效果、安全性等因素综合考虑。 5.6空气过剩系数 5.6.1明火加热时的空燃比与产品质量密切相关，应以满足产品质量为主要目标，保证炉内还原性气氛。 5.6.2辐射管烧嘴的空燃比与燃料消耗有关，不宜过大或过小。应采用合理的助燃空气供给系统和空燃比自动控制系统。 5.6.3明火加热无氧化炉的空气过剩系数宜为0.94～0.98，辐射管炉的空气过剩系数宜为1.15～ 1.25。 5.7燃烧控制
燃烧控制方式可分为比例调节和脉冲调节。脉冲调节由于烧嘴始终在额定能力下工作，燃烧状态好，节能效果好。从节能角度考虑脉冲燃烧方式更合理。 5.8预热段 5.8.1明火加热的无氧化炉应设预热段，利用高温烟气预热带钢，提高热利用率。 5.8.2采用U型辐射管、W型辐射管的全辐射管立式炉应设预热段，用出炉烟气余热加热保护气，用热保护气预热带钢，可降低烟气排放温度，降低炉子燃料消耗。 5.8.3采用P型辐射管、双P型辐射管的炉子不需要预热段。采用蓄热式烧嘴的炉子不需要预热段。 5.9烟气余热回收 5.9.1不论是明火加热还是辐射管加热方式，烟气余热应首先用来加热助燃空气。助燃空气预热温度应不小于400℃。 5.9.2有预热段的全辐射管炉烟气离开助燃空气换热器后进入保护气换热器，对预热段的循环喷吹保护气进行加热，进一步回收烟气余热。 5.9.3退火炉应在预热段换热器后（全辐射管炉型)或NOF换热器后（带明火加热的炉型）设余热锅炉，对烟气余热进一步回收利用，产生的过热水或蒸汽供线上清洗段和干燥器使用，提高综合节能效果。 5.9.4正常生产且余热锅炉正常运行时的设计最终排烟温度（排除排烟机前兑冷风因素）应不大于 300℃。 5.10绝热措施 5.10.1退火炉应采用绝热效果良好的炉衬结构，减少散热损失。 5.10.2炉壁温度应满足表1所规定的值。
3 YB/T4243—2011
表1炉体外表面允许最高温度
炉壁温度/℃
炉内温度/℃
炉顶 80 90 105
侧墙 60 80 95
750 950 1250
注：1.检测点距热短路点500mm以上，且避开锚固钉位置。
2.表中数值为环境温度20℃时正常工作的炉子外表面温度。
5.10.3所有热风管道、烟气管道都要采取绝热包扎或内衬，减少散热损失、保障安全。热的烧嘴本体和换热器也应采取绝热措施。 5.10.4退火炉炉衬应选择蓄热量小的绝热材料，减小热惰性，降低工况变化期间的燃料消耗。 5.11冷却水 5.11.1生产厂的外部公辅系统应该配备炉子冷却水循环、冷却、净化设备，实现炉子冷却水的循环使用，最大限度节省水资源。 5.11.2对于冷却水品质不理想的生产厂，炉辊、仪表等设备冷却用水宜采用高品质冷却水闭路循环系统，提高冷却水利用率，提高设备运行水平。 5.12仪表控制 5.12.1连续退火炉的仪表系统应采用功能完善的一级计算机自动控制。对加热过程、冷却过程按人工设定值进行自动控制，并具备相应的安全联锁功能。保障炉子运行状态，实现节能和提高产量、产品质量。 5.12.2退火炉应采用二级计算机控制，优化炉子运行水平，进一步节能和提高产量、产品质量。 5.13能源消耗指标 5.13.1退火炉能源消耗指标是指CQ级代表规格在额定产量下正常生产时的数值。 5.13.2退火炉的加热段、保温段吨钢产量燃料消耗指标见表2。
表2退火炉煤气单耗炉型
燃料单耗/(MJ/t)
生产线种类
平均先进指标
先进指标 795 755 795
870 855 900
连退线
立式炉立式炉卧式炉
热镀锌线
注：1.表中参数适用于全辐射管退火炉和带明火加热的退火炉。
2.表中参数针对天然气、液化石油气、焦炉煤气等高热值煤气。如果采用高焦混合煤气等低热值煤气则对应的单耗值应乘以1.08系数。
5.13.3退火炉的保护气消耗指标见表3。其中包括工艺保护气和密封气。工艺保护气为氮氢混合气，密封气为氮气。表中参数按全辐射管加热，保护气含H2比例<5%考虑。 4
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6.4.2有条件的地方应尽可能采用固化炉和楚烧炉二级计算机控制，优化炉子运行水平，进一步节能和提高产量、产品质量。 6.5能源消耗指标 6.5.1消耗指标是两涂两烘悬垂式固化炉、燃煤气焚烧炉系统在额定产量下的消耗值。消耗水平随涂料种类、生产工艺的不同而有所差异。 6.5.2·固化炉楚烧炉系统吨钢产量煤气消耗指标见表5。
表5固化炉楚烧炉系统燃料单耗
项目取值范围
燃料单耗/(MIJ/t)
450~550
6.5.3采用三涂三烘工艺的彩涂线线上一般设3座相同的固化炉，生产时可以采用两涂两烘工艺也可采用三涂三烘工艺。固化炉焚烧炉系统的燃料单耗仍按两涂两烘工艺时考虑，采用表5中的数值。 7环保 7.1概述
工业炉废气污染源主要监控项目包括二氧化硫、氮氧化物（以NO2计）、颗粒物；处理设施及措施为高烟排放或其他处理方式。
本规范涉及的炉型燃料均为煤气，对煤气的品质见1.6条。煤气中的颗粒物含量极少，可不监控。 这些炉型对煤气中的硫及其化合物都有比较严格的要求，因此烟气中的SO2含量极少，可不监控。需要监控的项目是氮氧化物（以NO2计）。
彩涂线固化炉的排气进人焚烧炉焚烧，然后经焚烧炉烟窗排放。焚烧后的残余有机溶剂含量需要监
控。
噪声主要来自各种风机。 7.2氮氧化物排放 7.2.1综合说明 7.2.1.1本规范规定的排放浓度均指标准状态下干烟气中的值。 7.2.1.2．烟气中的NO，含量除与退火炉燃烧设备水平有关外，还与煤气纯净度密切相关。对于含焦炉煤气的燃料，要限制含杂质S、NHs、HCN含量。 7.2.2最高允许排放浓度
氮氧化物的最高允许排放浓度为240mg/m3。 7.2.3'最高允许排放速率
氮氧化物的最高允许排放速率见表6。
表6 氨氧化物最高允许排放速率
50
70
烟高度/m 二级，kg/h 三级，kg/h
15 0. 77 1, 3 4. 4 7. 5 12 16 23 31 40 52
20
30
40
60
100
80
90
11
18
25
61
78
1. 2 2. 0 6. 6
47
7.3彩涂线炉子排气污染控制 7.3.1来自固化炉的有机溶剂应送焚烧炉进行楚烧净化，然后经烟窗排放。要求净化效率不小于 95%。 6
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