【其他行业标准】 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

ICS 77_010
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 environmentalprotection design for industrial furnace of cold rolling stripCAL and CGL and CCL line in iron and steel works2011-06-15 发布
中华人民共和国工业和信息化部2011-10-01 实施
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。YB/T4243—2011
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。
1总则
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
YB/T4243—2011
1.1为在设计环节进一步提高钢铁企业冷轧带钢热处理线和涂镀线工业炉节能环保技术水平，降低能耗、减少污染排放，进一步规范市场，制定本规范。1.2本规范适用于新建、改建和扩建的钢铁企业冷轧带钢热处理线和涂镀线工业炉设计。包括碳钢连续退火线上的连续热处理炉、热镀锌线上的连续退火炉、彩涂线上的固化炉和楚烧炉。1.3钢铁企业板带热处理线和涂镀线上的工业炉是该工序的重要耗能和废气排放设备，从技术上提高这些工业炉的节能和环保水平有利于落实国家节能减排目标，实现可持续发展，保护生态环境。1.4工业炉设计在满足工艺要求基础上应尽最大可能做到节能和环保。1.5本规范对板带热处理线和涂镀线上的工业炉设计时应采取的节能、环保技术措施和应达到的水平做了具体规定。
1.6本规范不涉及生产工艺、运行操作、设备维护方面内容。1.7本规范中各炉型适用燃料全部为气体燃料，不适合使用液体和固体燃料。使用的煤气质量不应低于GB50486要求（热值允许波动范围士5%，压力允许波动范围士5%，含尘不大于20mg/m2）。为适应炉子工艺和设备需要，对煤气杂质含量还有更严格的要求。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB50486钢铁厂工业炉设计规范
3术语和定义
下列术语和定义适用于本规范。3.1
代表规格referencestrip
用于工业炉性能考核的带钢品种、规格等条件。由买卖双方在合同(或协议)中规定。3.2
额定产量nominalproduction
代表规格带钢在规定的作业线速度和工艺条件下稳定生产时的产量。3.3
额定单耗nominal specificconsumption额定产量时单位产量下向燃料炉内供人燃料的化学能或电热炉的电能。以MI/t(钢)计。3.4
标准状态standardstate
气体在温度为273.15K，压力为101.325kPa时的状态。4一般规定
4.1连续退火线包括普通冷轧产品的退火线和镀锡基板的退火线。由于速度高、产量大，连续退火炉。1
YB/T4243—2011
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、樊烧炉。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。焚烧炉分为燃气焚烧和化学焚烧。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。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
YB/T 4243—2011
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1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。
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。YB/T4243--2011
炉内温度/℃
表1炉体外表面允许最高温度
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。炉壁温度/℃
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，减小热情性，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
生产线种类
连退线
热镀锌线
立式炉
立式炉
卧式炉
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。燃料单耗/（MJ/t)
平均先进指标
先进指标
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
生产线种类
连退线
热镀锌线
6彩涂线工业炉
6.1固化炉炉型
表3连续退火炉保护气单耗
氢气/(m2/t)
YB/T4243—2011
氮气/(m2/t)
10～20
6.1.1悬浮式炉靠强制喷吹的空气形成浮力支撑炉内带钢，炉长不受限制，但耗电量很大。悬垂式炉带钢在炉内自然悬垂，不需要为带钢支撑额外消耗电力，但炉长受到一定限制。目前常见的彩涂线生产能力范围内，悬垂式炉在技术上基本是可行的。从节能角度考虑宜优先选择悬垂式炉。6.1.2固化炉有煤气加热和电加热两种加热方式。考虑到发电环节的能耗，火焰加热的热效率高于电加热，从节能角度考虑火焰炉更合理。6.1.3煤气加热的固化炉有烟气入炉接触带钢的直接加热式和靠换热器、辐射管加热人炉热风的间接加热式两种形式。直接加热方式热效率高，但燃料条件受限制。以天然气、液化石油气为燃料时可以采用直接加热方式。燃料中含有焦炉煤气时不能采用直接加热方式。当燃料条件允许时宜采用直接加热方式，以降低燃料消耗。
6.2焚烧炉
6.2.1焚烧炉的烟道里应设置送焚烧气体换热器，对焚烧前的固化炉排气进行预热，降低烧炉燃料消耗。
6.2.2楚烧炉的烟道里应设置空气换热器，对即将进入固化炉的空气进行预热。对于间接加热式固化炉，该换热器回收的热量将成为固化炉主要热源。对于直接加热式固化炉，该部分热风将作为固化炉的补充新风，可降低固化炉燃料消耗。最终排烟温度不应高于250℃，如果上述2台换热器尚不能满足排烟温度要求，可进一步考虑热水换热器继续回收烟气余热。6.2.3化涂烘干炉使用的热风也应来自焚烧炉后的空气换热器，不再另外消耗能源。6.3绝热措施
6.3.1固化炉和焚烧炉应采用绝热效果良好的炉衬结构，减少散热损失。6.3.2炉壁温度应满足表4的规定。表4炉体外表面允许最高温度
炉内温度/℃
700~900
注：1.检测点距热短路点500mm以上，侧墙
2.表中数值为环境温度20℃时，正常工作的炉子外表面温度。炉壁温度/℃
6.3.3所有热气体管道、烟气管道都要采取绝热包扎或内衬，以降低热损失、保障安全。热的烧嘴本体和焚烧炉后的换热器也要采取绝热措施。6.4仪表控制
6.4.1固化炉、焚烧炉的仪表系统应采用一级计算机自动控制。对热工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。提高炉子运行水平，实现节能和提高产量、产品质量。5
YB/T4243—2011
6.4.2有条件的地方应尽可能采用固化炉和焚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·固化炉焚烧炉系统吨钢产量煤气消耗指标见表5。表5固化炉焚烧炉系统燃料单耗
取值范围
燃料单耗/(M/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窗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入焚烧炉烧，然后经焚烧炉烟肉排放。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、NH3、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氮氧化物最高允许排放速率
烟卤高度/m
二级，kg/h
三级，kg/h
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焚烧净化，然后经烟肉排放。要求净化效率不小于95%。
YB/T 4243--2011
7.3.2焚烧净化效果主要取决于焚烧炉的温度和送焚烧气体在炉内滞留时间。焚烧温度应不小于760℃，滞留时间应不小于0.7s。7.3.3固化炉和焚烧炉燃烧产生的氮氧化物排放应满足7.2.2和7.2.3项的规定。7.4烟卤
7.4.1烟窗高度除应满足表6所列的排放速率要求外还应满足下列条件。烟窗最低允许高度为15m。
烟窗出口应高出周围半径200m距离内最高建筑物3m以上。7.4.3
7.4.4如果烟窗高度不能满足7.4.2、7.4.3规定，相应的允许排放速率标准值按50%执行。7.4.5烟窗应设置永久采样、监测孔和采样监测平台。7.5噪声
7.5.1本规范涉及的噪声主要来自风机。限制噪声的目的是减少对人身的伤害，工作地风机噪声见表7。生产性噪声传播至非噪声作业地点的噪声声级卫生限制不应超过表87.5.2
的规定。
表7工作地点噪声声级的卫生限值日接触噪声时间/h
最高不得超过115dB(A)免费标准bzxz.net
卫生限值/dB(A)
表8非噪声工作地点噪声声级的卫生限值地点名称
噪声车间办公室
非噪声车间办公室
会议室
计算机室、精密加工室
卫生限值/dB(A)
各种周边环境下设备在厂界所造成的噪声不应超过表9的规定，表9各类厂界噪声标准值
类“别
各类别适用范围划定：
等效声级
工效限值/dB(A)
不得超过55
YB/T4243-—2011
适用于以居住、文教机关为主的区域。适用于居住、商业、工业混杂区及商业中心区。适用于工业区，
适用于交通干线道路两侧区域。如果风机噪声不能满足上述要求，应采取有效措施降低噪声，直至满足要求。7.5.4
中华人民共和国黑色冶金
行业标准
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
YB/T4243-—2011
冶金工业出版社出版发行
北京北河沿大街嵩祝院北巷39号邮政编码：100009
北京兴华印刷厂印刷
各地新华书店经销
开本880×12301/16印张1字数21千字2011年7月第一版2011年7月第一次印刷统书号：155024·364
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。