蓄熱式熔鋁爐節(jié)能技術(shù)

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1、蓄熱式熔鋁爐節(jié)能技術(shù)一、熔鋁爐的能耗與節(jié)能?chē)?guó)內(nèi)鋁加工行業(yè)熔鋁爐使用傳統(tǒng)的加熱技術(shù)其能耗一般在75萬(wàn)大卡/噸鋁左右；在國(guó)外，噸鋁能耗一般低于55萬(wàn)大卡。因此，國(guó)內(nèi)的熔鋁爐節(jié)能潛力還有很大的空間。判斷熔鋁爐能耗高低以及是否節(jié)能，從兩個(gè)方面來(lái)看，第一，熔化率，第二，爐子熱效率。熔化率是指單位時(shí)間單位熔池體積的熔化量（生產(chǎn)率），爐子升溫速度越快，爐子熔池越大則爐子的熔化率越高，在一般情況下，爐子生產(chǎn)率越高，則熔化率的單位熱量消耗就越低。爐子熱效率是鋁被加熱熔化時(shí)吸收的熱量與供入爐內(nèi)的熱量之比。為了降低能源消耗，應(yīng)盡量提高爐子生產(chǎn)率，另一方面應(yīng)充分回收利用出爐廢氣的余熱。同時(shí)對(duì)燃燒裝置實(shí)行

2、燃料與助燃空氣的自動(dòng)比例調(diào)節(jié)，以防止空氣量過(guò)剩或不足。減少爐體的蓄熱和散熱損失以及減少爐門(mén)開(kāi)口等輻射熱損失。早期的（現(xiàn)在也有一部分）熔鋁爐一般離爐煙氣直接排放，煙氣溫度在750℃以上（圖1）。?圖1?廢熱不利用的爐子為減少煙氣帶走的熱量損失，人們?cè)谂艧煿艿郎习惭b了熱量回收裝置即空氣換熱器，將助燃空氣預(yù)熱到一定的溫度（200℃左右）后參與燃料的燃燒，但換熱器后的排放溫度還在500℃以上（圖2）。?圖2?安裝空氣預(yù)熱器的爐子采用蓄熱式燃燒技術(shù)可以將煙氣排放溫度降低到150℃以下，助燃空氣溫度預(yù)熱到700℃以上，這樣就大大地減少了離爐煙氣所帶走的熱量，使?fàn)t子熱效率大幅度提高，燃料消耗大

3、量減少，達(dá)到節(jié)能的目的（圖3）。圖3?HTAC技術(shù)的工作原理圖根據(jù)工業(yè)爐熱工原理，助燃空氣溫度每升高100℃，能節(jié)省燃料約5%；或者煙氣溫度每降低100℃，能節(jié)省燃料約5.5%。因此，采用蓄熱式燃燒技術(shù)相對(duì)換熱器回收裝置可以節(jié)能25%以上。二、蓄熱式燃燒系統(tǒng)工作原理蓄熱式燒嘴成對(duì)布置，相對(duì)的兩個(gè)燒嘴為一組(A、B燒嘴)。從鼓風(fēng)機(jī)出來(lái)的常溫空氣由換向閥切換進(jìn)蓄熱式燒嘴A后，在流過(guò)蓄熱式燒嘴A陶瓷小球蓄熱體時(shí)被加熱，常溫空氣被加熱到接近爐膛溫度（一般為爐膛溫度的80％~90％）。被加熱后的高溫空氣進(jìn)入爐膛后，卷吸周?chē)鸂t內(nèi)的煙氣形成一股含氧量大大低于21％的稀薄貧氧高溫氣流，貧氧高溫空

4、氣與注入的燃料混合，實(shí)現(xiàn)燃料在貧氧狀態(tài)下燃燒；與此同時(shí)，爐膛內(nèi)的熱煙氣經(jīng)過(guò)蓄熱式燒嘴B排出，高溫?zé)釤煔馔ㄟ^(guò)蓄熱式燒嘴B時(shí)將顯熱儲(chǔ)存在蓄熱式燒嘴B內(nèi)的蓄熱體內(nèi)，然后以低于150℃的低溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)換向閥排出。當(dāng)蓄熱體儲(chǔ)存的熱量達(dá)到飽和時(shí)進(jìn)行換向，蓄熱式燒嘴A和B變換燃燒和蓄熱工作狀態(tài)，如此周而復(fù)始，從而達(dá)到節(jié)能和降低NOX排放量等目的。蓄熱式燃燒技術(shù)改變了傳統(tǒng)的燃燒方式，主要表現(xiàn)為燃料與空氣以適當(dāng)速度從不同的噴嘴通道進(jìn)入爐內(nèi)，并卷吸爐內(nèi)的燃燒產(chǎn)物，空氣中的O2含量被稀釋?zhuān)剂显跔t膛中高溫（1000℃以上）低氧濃度場(chǎng)（5%～6.5%）工況下燃燒，此種燃燒方式帶來(lái)了許多優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)能效果

5、顯著，比傳統(tǒng)熔化爐平均節(jié)能25%以上由于蓄熱體“極限回收”了煙氣中大部分的余熱，并由參與燃燒的介質(zhì)帶回爐內(nèi)，大大降低了爐子的熱支出，所以采用蓄熱式燃燒技術(shù)的爐子比傳統(tǒng)熔化爐節(jié)能。（2）消除了局部高溫區(qū)，爐溫分布均勻燃料在高溫低氧濃度工況下燃燒，在爐內(nèi)形成沒(méi)有明顯火焰的彌漫燃燒，消除了火焰產(chǎn)生的局部高溫區(qū)，火焰邊界幾乎擴(kuò)大到整個(gè)爐膛，使?fàn)t溫更加均勻。蓄熱式燒嘴工作狀態(tài)頻繁交換，使燃燒熱點(diǎn)的位置及爐氣流動(dòng)方向頻繁改變，強(qiáng)化了爐氣對(duì)流，減小爐內(nèi)死角，也使?fàn)t溫更加均勻。（3）提高加熱質(zhì)量均勻的爐溫使鋁錠加熱更均勻，降低了局部高溫以及富氧環(huán)境對(duì)鋁液的揮發(fā)和氧化作用。?（4）延長(zhǎng)爐子耐火材料

6、使用壽命爐溫均勻和消除局部高溫區(qū)使耐火材料受熱均勻，并保證耐火材料始終工作在合理的使用溫度范圍內(nèi)。（5）減少溫室效應(yīng)氣體CO2排放量及NOX生量燃料節(jié)省25%，相應(yīng)的CO2排放量也減少25%。由于局部高溫區(qū)的消除，有效的降低了NOX的生成量。三、應(yīng)用案例下面以燃油、燃?xì)庑顭崾饺垆X爐為案例，對(duì)采用某公司單蓄熱（空氣）技術(shù)及專(zhuān)利設(shè)備（換向閥）等應(yīng)用節(jié)能效果做比較和分析。1．某鋁廠熔化車(chē)間——新建項(xiàng)目熔化材料：鋁坯及再生鋁材爐子形式：矩形固定式爐子容量：30T????????爐膛工作溫度：<1100℃鋁液溫度：720℃～830℃??????熔體溫差：≤±5℃熔化期熔化率：5.2t/h熔

7、池面積：5.05×4.5=22.7m2熔池深度：650mm熔化期噸鋁消耗：≤62m3/噸鋁鋁坯入爐溫度：常溫燃料：天然氣發(fā)熱值：8500kcal/Nm3排煙溫度：<150℃蓄熱材料：陶瓷小球燒嘴型式：含點(diǎn)火及常明式蓄熱式燒嘴2．某鋁業(yè)有限公司——改造項(xiàng)目改造前：為常規(guī)的燒嘴技術(shù)，即采用機(jī)械式霧化油槍技術(shù)，熔化率為3.5噸，噸鋁耗油76千克。經(jīng)過(guò)改造后的熔化率達(dá)到5噸，熔鋁熱耗53千克，平均節(jié)油率30%。相關(guān)參數(shù)如下：熔化材料：30％鋁及鋁合金錠、廢料＋70％電解鋁液爐子形式：矩形