烟气强制再循环技术在熔铝炉上的应用

烟气强制再循环技术在熔铝炉上的应用
在一个金属铝的熔解炉中，强制循环可以显著提高熔炉的性能。

根据熔炉和过程的类型，一个循环系统能够提供的优势包括：
①减少熔炉的能量损耗（10-20%）
②提高金属熔化的速率或者生产率（10-50%）
③减少熔化过程中的损耗
④提高熔炉的温度均匀性
⑤提高熔炉的化学均匀性
与现代的熔炉一样，它们只有大约40%的热能能转移到（熔炉中的）铝熔融金属中；通过烟气所产生的热损失的范围，可以从35%到50%不等，而其余的热损失则是通过热传导过程损失的。

燃烧系统的辐射传热以及热耐火墙提供了约80-90%的转移到（熔炉中的）熔融金属表面的热量。

其余的热量则是通过低效率的热传导和对流传热转移的。

熔融态铝的热导率相比于固体铝，低了约50%；当熔融金属变得更热时，其表面也变得更加不导热，即随着熔融金属温度的升高，其表面的热导率下降。

当熔融的固体铝在其周围温度达到约749°C(1380°F)时，55%的能量都是在熔点之前被吸收的。

当铝发生相变，从固态变为液态时，将吸收额外的30%的能量（熔化潜热）。

这意味着，在金属仍然为固态时，已有约85-90%的能量转移到了金属中，并且很有可能淹没熔融金属本身。

图熔铝炉示意图
没有强制循环
如果不发生强制循环，从熔融金属表面传到浸没固体的能量移动速率将减慢，融化速率变得依赖于效率较低的，从熔融金属表面传到浸没固体装载材料的，热传导过程的速率。

在一个典型的熔炉中，熔融金属的温度变化，从最高温度到最低温度的范围大约为60-70°C（140-160°F）。

通过合适的强制循环
对于一较长的时间段，熔融金属的强制循环，确保了其能接收不断移动的，具有高强度热流的，熔融金属表面的区域，从而确保熔融金属不会暴露于过高的熔炉热度中。

熔池的下游深度不断移动，这将有助于热量的耗散，防止熔融金属表面过度的热积聚，并且其能通过贯穿熔池的深度，更有效的将热量传递到浸没的固体中去。

如果能量100%的转移是可能的，即不存在能量的损耗，则需要消耗1128千焦每千克的能量（485英国热量单位每英镑的能量）来使454克（1英磅）的铝融化。

然而，对于一个效率只有32%的假想熔炉，其能源消耗为2326-3489千焦每千克（1000-1500英国热量单位每英磅）。

最优循环包括每小时将熔融金属翻转7-10次。

流通量定义为：熔炉中每千克或者每英磅的铝，每小时通过泵的次数。

对于几乎任何类型的熔炉，包括干燥炉——典型特点为每份热量都排放完全，双炉膛或一面开放的气井——通常采用熔融金属柱操作，派罗特克公司都能提供熔融金属所需的循环系统。

另外，熔炉的设计包括固定和倾斜熔炉两类炉型的设计。

在美国和欧洲，可以买到最先进的机械循环以及与LOTUSS涡流协力的输送泵系统。

此外，还有各种选择，包括煤气注入、金属过渡以及智能泵技术等。

对于细小废弃物和合金元素的有效传递与最佳产量，当允许废余物和其他附加物加入到LOTUSS涡流中时，电磁泵(EMP)系统可以为炉浴循环提供了一个有效的解决方案。

电磁泵系统也可以为炉浴循环提供一个有效的熔融金属过渡选项。

另外，电磁泵系统也可以应用于大多数的熔炉类型，并且能够很容易的连接到大多数现有的熔炉类型中。

电磁泵系统中新加的地下搅拌系统(UFS)，带有一个独一无二的还在专利申请中的线圈设计，该地下搅拌系统(UFS)为一系列的铝熔炉规格提供了一个具有一致性的循环。

这个新添加到生产线中的附加物，是英国公司开发的。

这个系统是放置在熔炉下面的，所以它需要通过一个倾斜的设计或地下室，从而
获得一条合适的路径。

将熔炉钢地板外壳部分用不锈钢材料替代是必需的。

地下搅拌系统（UFS）也可以被提供一个往返连输系统，用来启用多个将由单个（UFS）单元处理的熔炉。

通过使用改良的低频电磁电流，我们能够通过炉膛底部的耐火材料传输电磁电流，然后转移熔炉中的熔融态铝。

例如，UFS300这个地下搅拌系统，每小时可以转移300吨熔融金属，从而给一个35公吨的熔炉提供每小时8.5次的流通量。

该技术还包括加热槽泵(HLP)，将电磁泵（EMP）系统循环的有效性与加热槽系统进行了结合。

这个系统不需要LOTUSS系统用于废品的浸没。

当在熔炉循环模式下操作时，系统会通过流水槽系统从熔融金属炉中取出金属，将扰动和渣滓的累积量减小到最小值，同时提供最佳的质量流量和速度。

其特点是，具有一系列的渣滓拦截障碍以及具有测量温度和炉浴面高度的能力。

该系统还将提供金属过渡选项，以及煤气注入和精炼剂（比如PROMAG）添加选项。