蓄热式熔铝炉节能技术

1、蓄热式熔铝炉节能技术一、熔铝炉的能耗与节能国内铝加工行业熔铝炉使用传统的加热技术其能耗一般在75万大卡/吨铝左右； 在国外，吨铝能耗一般低于55万大卡。因此，国内的熔铝炉节能潜力还有很大 的空间。判断熔铝炉能耗高低以及是否节能，从两个方面来看，第一，熔化率，第二，炉 了热效率。熔化率是指单位吋间单位熔池体积的熔化量（生产率），炉子升温速度越快，炉 子熔池越大则炉子的熔化率越高，在一般情况下，炉子生产率越高，则熔化率的 单位热量消耗就越低。炉了热效率是铝被加热熔化时吸收的热量与供入炉内的热 量之比。为了降低能源消耗，应尽量提高炉子生产率，另一方面应充分冋收利用出炉废气 的余热。同吋对燃烧装置实行

2、燃料与助燃空气的自动比例调节，以防止空气量过 剩或不足。减少炉体的莆热和散热损失以及减少炉门开口等辐射热损失。早期的（现在也有一部分）熔铝炉一般离炉烟气直接排放，烟气温度在750°c以 上（图1）。图1废热不利用的炉子为减少烟气带走的热量损失，人们在排烟管道上安装了热量回收装置即空气换热 器，将助燃空气预热到一定的温度（200°c左右）后参与燃料的燃烧，但换热器 后的排放温度还在500°c以上（图2）。图2安装空气预热器的炉子采用蓄热式燃烧技术可以将烟气排放温度降低到150°c以卜，助燃空气温度预热 到700°c以上，这样就大大地减少了离炉烟气

3、所带走的热量，使炉子热效率大幅 度提高，燃料消耗大量减少，达到节能的目的（图3） o图3 htac技术的工作原理图根据工业炉热工原理，助燃空气温度每升高100°c,能节省燃料约5%；或者烟 气温度每降低100°c,能节省燃料约5.5%。因此，采用蓄热式燃烧技术相对换 热器回收装置可以节能25%以上。二、蓄热式燃烧系统工作原理蓄热式烧嘴成对布置，相对的两个烧嘴为一组（a、b烧嘴）。从鼓风机出來的常 温空气由换向阀切换进蓄热式烧嘴a后，在流过蓄热式烧嘴a陶瓷小球蓄热体时 被加热，常温空气被加热到接近炉膛温度（一般为炉膛温度的80%90%）。被 加热后的高温空气进入炉膛后，卷吸周

4、围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于2 1 %的稀薄贫氧高温气流，贫氧高温空气与注入的燃料混合，实现燃料在贫氧状 态下燃烧；与此同时，炉膛内的热烟气经过蓄热式烧嘴b排出，高温热烟气通过 蓄热式烧嘴b时将显热储存在蓄热式烧嘴b内的蓄热体内，然后以低于150°c的 低温烟气经过换向阀排出。当蓄热休储存的热量达到饱和时进行换向，蓄热式烧 嘴a和b变换燃烧和蓄热工作状态，如此周而复始，从而达到节能和降低nox排 放量等目的。蓄热式燃烧技术改变了传统的燃烧方式，主要表现为燃料与空气以适当速度从不 同的喷嘴通道进入炉内，并卷吸炉内的燃烧产物，空气中的b含量被稀释，燃 料在炉膛中高温（1 000&#

5、176;c以上）低氧浓度场（5%6. 5%）工况下燃烧，此种燃 烧方式带来了许多优点：（1）节能效果显著，比传统熔化炉平均节能25%以上由于蓄热体"极限回收”了烟气中大部分的余热，并由参与燃烧的介质带回炉内， 大大降低了炉子的热支出，所以采用蓄热式燃烧技术的炉子比传统熔化炉节能。（2）消除了局部高温区，炉温分布均匀燃料在高温低氧浓度工况下燃烧，在炉内形成没有明显火焰的弥漫燃烧，消除了 火焰产生的局部高温区，火焰边界几乎扩大到整个炉膛，使炉温更加均匀。蓄热 式烧嘴工作状态频繁交换，使燃烧热点的位置及炉气流动方向频繁改变，强化了 炉气对流，减小炉内死角，也使炉温更加均匀。（3）提高加热质

6、量均匀的炉温使铝锭加热更均匀，降低了局部高温以及富氧环境对铝液的挥发和氧 化作用。（4）延长炉子耐火材料使用寿命炉温均匀和消除局部高温区使耐火材料受热均匀，并保证耐火材料始终工作在合 理的使用温度范围内。（5）减少温室效应气体co2排放量及nox生量燃料节省25%,相应的co?排放量也减少25%。由于局部高温区的消除，有效的 降低了 n0,的生成量。三、应用案例下面以燃油、燃气蓄热式熔铝炉为案例，对采用某公司单蓄热（空气）技术及专 利设备（换向阀）等应用节能效果做比较和分析。1. 某铝厂熔化车间新建项目熔化材料：铝坯及再生铝材炉子形式：矩形固定式炉了容量：30t炉膛工作温度： 1 100

7、76;c熔化期熔化率：5. 2t/h熔池面积:5. 05x4. 5=22. 7m2熔池深度：650mm熔化期吨铝消耗：w62 "7吨铝铝坯入炉温度：常温燃料：天然气发热值：8 500 kcal/nm3排烟温度：150°c蓄热材料：陶瓷小球烧嘴型式：含点火及常明式蓄热式烧嘴2. 某铝业有限公司改造项目改造前：为常规的烧嘴技术，即采用机械式雾化油枪技术，熔化率为3. 5吨，吨 铝耗油76千克。经过改造后的熔化率达到5吨，熔铝热耗53千克，平均节油率 30% o相关参数如下：熔化材料：30%铝及铝合金锭、废料+ 70%电解铝液炉子形式：矩形固定式、一扇组合大炉门、机械扒渣炉子容量

8、：25t炉膛工作温度： 1 100°c铝液温度：730°c860°c熔化期熔化率：5t/h熔池面积:5x4=20 m2熔化期吨铝消耗：53公斤/吨铝 熔料入炉温度：常温燃料:0#轻柴油发热值：10 200 kcal/kg排烟温度:<150°c莆热材料：陶瓷小球从热平衡角度来说，采用蓄热式换热技术的熔化炉燃料节约率与炉子砌体的蓄热 量、炉休的表面散热损失有关。因为烧嘴是通过烟气回收余热的，炉体的蓄热量 减小，表面散热损失越少，则排烟余热量越大，燃料节约率就越高。同吋，由于熔铝炉间歇性工作特点，在不同工作状态吋炉温、蓄热体屮空气流速、 烟气出口温度冇较人波动。这样烧嘴换向时间也应随工作状态变化而变化，优化 蓄热体的利用率，使余热回收达到更好的效果。由丁空气通过蓄热体后温度升高，带进炉内大量显热，使得燃料的理论燃烧温度 显著提高。在采用相同的炉型和燃料时，蓄热炉比常规炉有更高的综合加热温度 和更快的加热速度。采用箫热式换热技术，带来的直接经济效益主要是节省燃料。由于消除局部高温 区，炉温分布均匀，使耐火材料使用寿命延长，同时提高了加热质量，减少了氧 化烧损。由这些因索带来的经济效益也是相当可观的。从环境保护角度来说，燃料节省25%,烟气中c0?等温室气体总量