一种用于铝熔炼的旋转式蓄热器

一种用于铝熔炼的旋转式蓄热器

在木材加工行业，用铝炉代替炉的温度和香烟为1000c。烟气中的热能不加利用直接排放造成大量的热能损失。目前,铝熔炉烟气余热利用普遍采用蓄热箱或蓄热室交替蓄热放热的换向式蓄热技术,该技术较为成熟,在铝加工行业得到广泛应用。但由于换向式蓄热技术不能连续加热,一般工作1～2分钟后需要停止并启动另一个蓄热器进行工作(即双蓄热器交替进行工作),降低了燃烧效率,同时,频繁换向容易导致换向阀损坏、炉膛炉气压力波动等问题。采用中央旋转式蓄热技术能实现对助燃空气连续预热助燃,对烟气连续蓄热排放具有减少频繁换向及降低点火故障率等优点。本文就旋转式蓄热技术与换向式蓄热技术在铝熔炉中的应用比较作一简要的描述。1蓄热体吸热和放热如图1所示,蓄热体在下端旋转驱动装置的驱动下,缓慢匀速的连续旋转;炉膛内的高温烟气由上端盖左边通入蓄热器时,其热能被蜂窝蓄热体吸收,蜂窝蓄热体吸收热能升温,烟气降温后排出蓄热体进入除尘脱硫系统处理排放;随着蓄热器的连续旋转,蓄热体在升温后逐渐旋转至右侧;右侧下端盖的助燃空气在风机作用下进入蜂窝蓄热体,此时高温蓄热体向低温助燃空气释放热量,助燃空气升温后进入烧嘴助燃;蓄热体降温的同时逐渐由右侧旋转至左侧再次进行吸热,同时另一侧蓄热体完成吸热工序进入右侧进行放热。如此持续进行,达到烟气余热回收利用的目的。2蓄热设备2.1蓄热效果测试蓄热体是蓄热器的核心部件,蓄热器蓄热效率的高低很大程度上取决于蓄热体的蓄热效果。蜂窝蓄热体工作原理如图2所示,当高温烟气通过蓄热体通道时,利用蓄热体高效蓄放热的特点,从炉内排出的高温烟气中吸收热能并储存后,再将热能传递给助燃空气,提高燃烧效率,达到节约能源的目的。2.2结构性能对比目前铝加工行业中,换向式蓄热器多采用陶瓷蓄热球作为蓄热体,旋转式蓄热器则主要采用蜂窝式蓄热体。图3为两种蓄热器及相应蓄热体的实物对比图。结构上,蜂窝蓄热体的蜂窝壁厚较薄仅为2mm,蜂窝单元间距为4mm;陶瓷蓄热球直径为20mm。由此可计算相同体积情况下,两者结构性能的不同。陶瓷蓄热球和蜂窝蓄热体相关参数对比如表1所示.由表1可知,在相同体积的情况下,蜂窝式蓄热体的开口率和比表面积远优于陶瓷蓄热球。开口率大有利于提高热能蓄放效率,减少堵灰现象;比表面积大,增大了蓄热体与烟气的接触面,有利于提高换热效率。3换向蓄热技术的优点相比传统换向式蓄热技术,旋转式蓄热技术主要具有如下技术特点:(1)实现了连续对助燃空气的预热及燃烧,熔化速度比传统换向蓄热技术快5～10%,能源利用率比传统换向蓄热技术高10%～15%。(2)无需交替点火及供气和排烟的管道切换,避免了交替换向蓄热技术换向阀频繁切换引起的工件劳损及供气和排烟故障,系统维护方便,故障率低。(3)炉内气压稳定,避免了燃烧环境不稳定、不连续引起的炉膛压力波动以及火焰外窜或熄灭,延长了炉内耐火材料的使用寿命。(4)传统换向蓄热技术中,烧嘴与蓄热器需成对安装,旋转式蓄热技术燃烧系统与蓄热系统相互独立,燃烧器数量可根据实际生产需求设计安装,设计的灵活性、适应性更高。(5)炉子燃烧产生的所有烟气全部经换热器蓄热后由排烟风机送出,无需辅助排烟等其他排烟管路,烟气余热回收更完全,排出的烟气温度低于250℃,因此,炉子排烟管路相对简单,减少了车间排烟管路建设投资。4换向式蓄热器表2所示为采用蜂窝蓄热体的旋转式蓄热器和采用陶瓷蓄热球的换向式蓄热器在25T铝熔炉生产实际应用中的比较。由表2可得出,旋转式蓄热技术与换向式蓄热技术相比,熔炼速率提高了8.8%,能源利用率增加11.7%。5安装风幕系统(1)在气压的作用下,烟气和助燃空气从上端盖、隔热外壳、蓄热体、下端盖之间的间隙漏出,造成漏风。生产中可通过在上下端盖衔接处设计密封槽,并在密封槽上安装风幕系统,利用风墙阻隔高温烟气外漏。(2)烟气中硫化物和水、空气在蓄热体的冷端反应生成酸性物质并凝结,容易造成蓄热器内的蜂窝体酸腐蚀及损坏。生产中可通过控制排烟温度降低酸性物质冷凝及定期清理蓄热系统的酸性残留物质,从而减少设备损坏。(3)炉烟尘易黏附在蜂窝体中堵塞通道,同时在低温端易与液态酸性物质粘结,堵灰和腐蚀相互促进,加剧蜂窝体的损坏。生产中通常采用气压吹灰器和定期水冲洗的方法解决蜂窝体堵灰降低蓄热效率的问题。6供热回收率低铝熔炉旋转式蓄热技术与传统换向式蓄热技术相比,有效解决了传统蓄热器的炉压波动、换向阀损耗、燃烧器数