钢铁行业能源消耗巨大,生产高性能钢材工艺复杂,消耗的热能相应增加,加剧环境污染。热镀锌带钢在进入锌锅镀层前,需在退火炉中经历再结晶过程,这一过程需消耗大量能源,因此,退火炉的节能降耗日益成为钢铁企业关注的重点。本文首先将退火炉预热段和直燃加热段(PHS&DFS)以及辐射管加热均热段(RHS)作为研究对象,分别进行热平衡测试与计算。并以PHS&DFS段、RHS段热平衡结果为基础,对其进行结构检查与分析,找出退火炉近两年煤气消耗量增加的原因并提出改进措施。通过调节DFS段空气系数由0.82至0.94,降低RHS段空气系数至1.1,更换破损耐火材料等措施,可使PHS&DFS段节约能量27.22×105kJ/h,热效率提高7.37%;RHS段节约能量7.45×105 kJ/h,热效率提高3.79%。然后结合退火炉月生产实绩表的统计数据,采用经验法确立了退火炉热负荷、单位能耗与生产率之间的经验公式,得出单位能耗最低点J与其对应的单位能耗值、生产率值及热负荷值。将退火炉平均生产率控制在经济点附近,合理确定空炉保温热负荷,提高作业率,能有效降低带钢单位能耗。本文最终利用Fluent软件对测试工况下DFS段内流场、温度场及组分浓度分布进行模拟验证。研究了不同空燃比、空气预热温度以及两者不同组合参数下,DFS段内温度与烟气组分的浓度分布。模拟空燃比从3.5升至4.2时,炉内平均温度呈先升后降的趋势,空气预热温度从500K升至800K,炉内平均温度呈上升趋势,并验证了将DFS段空燃比控制在4.0炉内还原性气氛的合理性;模拟出与测试操作工况等效的几组优化组合,分别是 3.7/720 K、3.8/600 K、3.9/450 K 和 4.0/300 K,其中 4.0/300 K 组合,可使煤气用量减少11.88%,月节省煤气约1.86×105Nm3,节能降耗效果显著。