蓄熱式熔鋁爐節(jié)能技術

蓄熱式熔鋁爐節(jié)能技術一、熔鋁爐的能耗與節(jié)能國內(nèi)鋁加工行業(yè)熔鋁爐使用傳統(tǒng)的加熱技術其能耗一般在75萬大卡/噸鋁左右；在國外，噸鋁能耗一般低于55萬大卡。因此，國內(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，從兩個方面來看，第一，熔化率，第二，爐子熱效率。熔化率是指單位時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，應盡量提高爐子生產(chǎn)率，另一方面應充分回收利用出爐廢氣的余熱。同時對燃燒裝置實行燃料與助燃空氣的自動比例調節(jié)，以防止空氣量過?；虿蛔恪p少爐體的蓄熱和散熱損失以及減少爐門開口等輻射熱損失。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，人們在排煙管道上安裝了熱量回收裝置即空氣換熱器，將助燃空氣預熱到一定的溫度（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

安裝空氣預熱器的爐子采用蓄熱式燃燒技術可以將煙氣排放溫度降低到150℃以下，助燃空氣溫度預熱到700℃以上，這樣就大大地減少了離爐煙氣所帶走的熱量，使爐子熱效率大幅度提高，燃料消耗大量減少，達到節(jié)能的目的（圖3）。燃料節(jié)省25%，相應的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。四、蓄熱體材料蓄熱體是蓄熱式燃燒技術關鍵部分，它要求蓄熱體具有蓄熱量大、換熱速度好、高溫強度好、阻力損失小、抗氧化抗渣性強，而且經(jīng)濟耐用。陶瓷球的原理就是在蓄熱室內(nèi)填沖直徑相同的許多陶瓷實心球，堆積呈固定床，球徑一般在15-25mm之間。陶瓷球蓄熱體比表面積240m2/m3,眾多的小球將氣流分割成很小流股，氣流在蓄熱體中流過時，形成強烈紊流，有效地沖破了蓄熱體表面的附面層，又由于球徑很小，傳熱半徑小，熱阻小，密度高，導熱性強，加之換向系統(tǒng)設計獨特，故可實現(xiàn)頻繁且快速的換向，固此，蓄熱體可利用30次/H，高溫煙氣流經(jīng)蓄熱體床層后便可將煙氣降至150℃排放。常溫空氣流徑蓄熱體在相同路徑內(nèi)即可預熱至反比煙氣溫度低50℃，溫度效率高達95%以上。另外，因為蓄熱體體積十分小巧，加之小球床的流通能力強，即使積灰的阻力增加也不影響換熱指標，陶瓷小球的更換，清洗非常方便，并可重復利用。蓄熱體材質陶瓷材料形狀球形蓄熱體體積3m3換向時間120秒空氣預熱溫度1000℃高溫煙氣溫度1050℃排煙溫度≤150℃材料比表面積（m2/m3）240球徑25mm熱回收率約70%-80%五、應用案例下面以燃油、燃氣蓄熱式熔鋁爐為案例，對采用某公司單蓄熱（空氣）技術及專利設備（換向閥）等應用節(jié)能效果做比較和分析。1．某鋁廠熔化車間——新建項目熔化材料：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：含點火及常明式蓄熱式燒嘴2．某鋁業(yè)有限公司——改造項目改造前：為常規(guī)的燒嘴技術，即采用機械式霧化油槍技術，熔化率為3.5噸，噸鋁耗油76千克。經(jīng)過改造后的熔化率達到5噸，熔鋁熱耗53千克，平均節(jié)油率30%。相關參數(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：矩形固定式、一扇組合大爐門、機械扒渣爐子容量：25T爐膛工作溫度：<1100℃鋁液溫度：730℃～860℃熔化期熔化率：5t/h熔池面積：5×4=20m2熔化期噸鋁消耗：～53公斤/噸鋁熔料入爐溫度：常溫燃料：0＃輕柴油發(fā)熱值：10200kcal/kg排煙溫度：<150℃六、總論:從熱平衡角度來說，采用蓄熱式換熱技術的熔化爐燃料節(jié)約率與爐子砌體的蓄熱量、爐體的表面散熱損失有關。因為燒嘴是通過煙氣回收余熱的，爐體的蓄熱量減小，表面散熱損失越少，則排煙余熱量越大，燃料節(jié)約率就越高。同時，由于熔鋁爐間歇性工作特點，在不同工作狀態(tài)時爐溫、蓄熱體中空氣流速、煙氣出口溫度有較大波動。這樣燒嘴換向時間也應隨工作狀態(tài)變化而變化，優(yōu)化蓄熱體的利用率，使余熱回收達到更好的效果。由于空氣通過蓄熱體后溫度升高，帶進爐內(nèi)大量顯熱，使得燃料的理論燃燒溫度顯著提高。在采用相同的爐型和燃料時，蓄熱爐比常規(guī)爐有更高的綜合加熱溫度和更快的加熱速度。采用蓄熱式換熱技術，帶來的直接經(jīng)濟效益主要是節(jié)省燃料。由于消除局部高溫區(qū)，爐溫分布均勻，使耐火材料使用壽命延長，同時提高了加熱質量，減少了氧化燒損。由這些因素帶來的經(jīng)濟效益也是相當可觀的。從環(huán)境保護角度來說，燃料節(jié)省25%，煙氣中CO2等溫室氣體總量也相應減少了25%。同時由