鞍钢股份冷轧硅钢厂2号连退线于2004年建成投产，多年生产运行后，暴露出诸多缺陷问题。2019年，鞍钢股份对2号连退线进行了彻底的技术改造，连退炉全部拆除重建，并应用了较多的新技术。
1 连退炉改造项目新技术
1.1 全辐射管加热
原有的无氧化加热段采用明火烧嘴加热，由于明火燃烧烟气中氧含量高，不可避免造成了钢板表面的氧化，即使经过连退炉后段的加氢还原，仍然在带钢表面存在残余氧化物。这种氧化物体现在带钢表面，就会出现颜色发暗、颜色不均匀的气氛花斑。同时无氧化加热段采用水冷辊支撑带钢运行，高温并且露点较高的烟气与温度很低的水冷辊接触后，水冷辊表面产生结露现象，凝结出来的水分随着水冷辊的转动被带到带钢表面，出炉后，在带钢表面出现大小不一的水冷辊水印。
这次改造摒弃了无氧化加热段，全部采用辐射管加热、间接加热以及碳套辊的设计方案，杜绝了以上表面缺陷的产生。
采用全辐射管加热也存在它的不足，即加热热效率对比明火加热明显降低。为了提高加热能力，保证炉温，设计上将原有的91M加热段长度延长为103M，同时采用外径较大的195MM的辐射管，烧嘴加热能力也由原75kW增加到100kW。采用这些措施之后，辐射管段的加热能力满足了工艺的供热需求。
1.2 低氮氧化物烧嘴
燃料燃烧产生的氮氧化物能够形成光化学烟雾和酸雨，对环境危害很大，我国已经明确提出了抑制燃烧过程中生成氮氧化物的要求。
连退炉改造采用了低氮氧化物燃烧技术，将空气以及煤气分级燃烧，烟气卷吸回流与空气预热有机结合，将高温空气高速喷射引流烟气掺混燃烧，拉长主烧嘴火焰，降低局部燃烧强度和氧浓度，在保持火焰稳定性、节能性的同时，提高了辐射管表面的温度均匀性，降低了氮氧化物的排放水平。低氮氧化物烧嘴如图1所示。经实测，烟囱出口处NOx浓度≤150Mg/M3（8%基准氧，标准状况），满足国家环保要求。
图1 低氮氧化物烧嘴结构图
1.3 连续＋脉冲燃烧控制方式
本次连退炉改造后，产品大纲包含了高中低牌号，工艺温度跨度较大，原有的辐射管加热段的连续燃烧控制方式已经不适用于新机组，因为连续燃烧在低负荷时存在诸多弊端：辐射管温度均匀性差、空气系数高、浪费能源、烧嘴易熄灭等。而脉冲燃烧控制方式通过调节燃烧时间的占空比，将其中工作烧嘴满负荷供热，从原理上解决了连续燃烧的低负荷问题。脉冲燃烧的时序控制，如图2所示。
图2 脉冲燃烧时序控制图
但脉冲燃烧也存在明显弊端，烧嘴前端的切断阀门开关频繁，故障率高，尤其是煤气较脏时，设备维护量极大。
基于扬长避短的初衷，本次改造将连续与脉冲两种控制方式应用于同一辐射管加热段，燃烧负荷率高于30%时采用连续燃烧，此时供气管路通过流量调节阀调整开度大小供应烧嘴的流量。当燃烧负荷降低到30%及以下时，此时供气管路的流量调节阀保持现有的开度不变，通过自立式压力调节阀稳定燃气压力，实施脉冲燃烧。
从投产后生产运行观察，连续与脉冲过渡平稳，实现了当初的设想，保证了正常的生产运行。
1.4 增设余热回收装置
原机组设计只是在无氧化加热段总烟道出口设置了烟气-预热空气换热器，其他辐射管加热段以及干燥炉区域的燃烧烟气直接排放，能源未进行回收利用。为了响应国家节能减排的政策要求以及降低机组能源消耗，重新设计了烟气系统，增设了以过热水为介质的余热回收装置。
（1）在辐射管加热段以及涂层干燥段的排烟风机前烟道上增加烟气-水换热器，如图3所示，高温烟气通过换热器加热过热水。热源侧的排烟管道在烟气-水换热器处设置旁通管，旁通管上接有新风支管，配备烟气流量调节蝶阀3只。余热利用系统正常运行时，阀1开启，阀2和阀3关闭。当用户侧循环泵停止运行时，为了防止用户侧介质在换热器内气化造成设备损坏，PLC发出连锁命令，关闭阀1，打开阀2和阀3。
图3余热回收系统烟气侧原理图
（2）经加热的过热水通过循环水泵输送到碱洗系统，碱洗循环罐内设有盘管，过热水经过盘管将管外的碱液加热到设定温度。
（3）当过热水温度超出设定值时，打开烟气-水换热器的旁通流量调节阀4，如果流量调节阀已经开至最大开度，过热水温度继续上升，增加烟气侧混冷风的比例，即开启阀3，如果温度依然上升，烟气换热器切换至烟气旁通运行，即关闭阀1，打开阀2。
（4）当过热水温度低于设定值低限时，逐渐关闭烟气-水换热器的旁通流量调节阀4，如果流量调节阀已经关闭，过热水温度仍然达不到设定值，打开备用的蒸汽阀门进行补热。
1.5 炉辊轴承增加隔热措施
硅钢连退炉炉长方向上每间隔2M左右布置1根炉辊，用于支撑待处理的带钢，炉辊两端利用炉壳上的轴承座固定。原设计中炉辊轴头与炉辊轻质砖的间隙最大75MM，最小45MM，受炉内高温热辐射及热传导的影响，炉壳处的炉辊轴承座温度普遍超过200℃，运行中经常出现炉辊轴承损坏事故。为了减低事故率，保证生产稳定运行，设计中在炉壳内侧，炉辊轴头与炉辊轻质砖间隙处增设了真空成型块，采用这种隔热耐火材料切断了炉内的热辐射，降低了热传导程度，如图4所示。投产后，实测炉辊轴承座温度降低为130℃左右，降温明显，既改善了工作环境，又有利于降低炉辊事故率。
2 改造效果
2号连退线改造采用近年发展的新技术，摒弃了原设计中长期制约生产稳定运行的诸多不完善设计，在取消无氧化加热段、降低烟气氮氧化物排放指标、改变供热控制方式、增加余热回收、保障炉辊轴承寿命等方面进行了改进，改进效果见表1。
图4 炉辊轴承增加隔热措施示意图
表1 改造前后效果对比表
3 结 论
鞍钢对2号连退线进行了改造，改进后的机组自投产以来，取得了理想的改造效果，达到了预期的目的。改造中采用的新技术为该机组高效、稳定、低排放运行提供了有力支持。
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