钢铁行业是传统的高能源消耗行业,该行业的节能降耗情况一直受到全社会的广泛关注。环形加热炉作为钢管生产过程中最主要的耗能设备之一,其天然气单耗和热效率一直都是环形加热炉节能降耗的研究重点。如何降低钢管生产过程中的天然气单耗,有效降低吨钢的成本,合理高效地利用天然气资源,尽可能地降低加热炉烟气的排放量,减少其大气污染物的排放量,是钢铁行业实现可持续发展的关键因素,因此如何进一步实现节能降耗已经成为钢铁企业在21世纪生存和发展的关键。鉴于传统的环形加热炉在钢管生产过程中的高耗能和低产出的问题,业界一直在寻找各种措施来逐步改善这个问题。本文以包钢钢管公司Φ460机组50m环形加热炉为研究对象,对降低Φ460机组环形加热炉天然气单耗的工艺优化和工程应用进行了研究。本文针对Φ460机组环形加热炉工程实际应用方面的情况,一方面将所提出的改进措施落实到生产实践中,并及时获取数据并加以分析和研究;另一方面通过实践应用所得结果对各种节能理论和措施提供了验证和改进的依据。通过本课题的工程实践研究可以切实降低环形加热炉的天然气单耗,从而降低吨钢制造成本,提高企业效益。本文首先对包钢钢管公司Φ460机组环形加热炉的能耗现状和热效率进行了分析;然后对优化燃烧系统管理、改进布料方式、加强烟气余热利用、优化运行与维护、黑体技术的应用以及增加炉体保温等工程试验研究。论文主要内容如下:包钢钢管公司Φ460机组环形加热炉的能耗现状和热效率分析。通过与同行业对比,发现优化改造前Φ460机组环形加热炉热效率为39.1%,低于同行业水平值40%;天然气单耗值58.97m~3/t,远远高于行业值46.67m~3/t。并且通过分析指出了热效率低和天然气单耗高是由于作业率情况、停轧原因、加热制度、计划排产状况以及布料方式等方面的因素综合影响的结果,为Φ460机组环形加热的优化改造工作指明了方向。包钢钢管公司Φ460机组环形加热炉工艺优化及工程应用的试验研究。通过优化燃烧系统管理、改进布料方式、加强烟气余热利用、优化运行与维护、黑体技术的应用以及增加炉体保温等综合措施的应用,对降低环形加热炉的天然气单耗具有非常好的效果。每一项工程试验研究的具体措施分别为:通过优化加热炉内燃烧工况、优化加热制度及合理优化待轧降温制度而进行的燃烧系统优化管理;根据不同的管坯规格,改变布料方式的工程试验研究;通过合理的计划排产、控制污染物的排放、定期维护炉底以及做好环形炉炉底料位槽而进行的运行与维护的工程试验优化研究;应用黑体技术的工程试验研究和通过加厚炉体耐材保温层、在炉内增加内隔墙而增加炉体保温的工程试验研究。优化改造后的包钢钢管公司Φ460机组环形加热炉的天然气单耗指标可以达到国内行业领先水平。优化改造后的包钢钢管公司Φ460机组环形加热炉的年产量提高了32.92%,作业率提升了9.97%;同时环形加热炉的天然气单耗降低了5.6%,热效率提高了22.11%,使吨钢成本显著降低。