蓄热式熔铝炉

蓄热式烧嘴最佳安装方式
为使蓄热式熔铝炉内温度分布均匀，蓄热式烧嘴的布置和对数很重要， 烧嘴的布置基本方式如下图所示，最少两对烧嘴交错布置，使炉内烟气 形成绕流，炉内温度分布均匀。烧嘴的对数选择与熔铝炉的外形尺寸和 总热负荷，单个烧嘴的最大出力有关。
烧嘴对数的选定
30 t熔铝炉 采用两组蓄热式烧嘴（单个烧嘴最大燃气能力200 Nm3/h），燃料为天然气（8500 kcal/Nm3）。 烧嘴的功率根据熔铝炉的总负荷来选择。一般4到7吨采用 一对烧嘴。考虑经济性因素，采用的蓄热式烧嘴对数不宜 过多。
相当于改造后每立方只需要0.72立方的天然气
节能量达到28%
节能效益
改造前吨铝能耗80立方，改造后吨铝能耗58立方 天然气价格按4元/m3算，20吨熔铝炉，每天四炉，一年按300天运 行，可以节省能耗费用2112000元 一次性投资利雅路燃烧器1500kw两台16万元，蓄热式换热器两对总 价20万，总投资36万
三对烧嘴等距对称布置
热量收支平衡
热量支出 热量收入
1吨铝熔化所需热量270000大卡 2出炉烟气带走热量275268大卡 3辐射及表面散热和其他热损失总计 约180000大卡
1燃烧化学热510000大卡
2预热空气215416大卡
蓄热体材料及尺寸
熔铝4t/h，吨铝能耗60Nm3，每小时消耗240Nm3天然气
采用半预混式燃烧方式结合空气分级燃烧方式，可以 达到最佳节能效果，并有效地降低了NOx的排放量。
空气分级燃烧烧嘴结构示意图
一次空气系数α1
空气分级燃烧的一、二次空 气配比对燃烧室内NOx等污 染物排放有较大影响。从表 一可知，当一次空气占40％ 左右时，燃烧室内可以更好 地形成很强的还原气氛，形 成低氧浓度区，并相应降低 了该燃烧区的温度，从而达 到抑制NOx生成的效果，此 时的NOx排放最少。
三对烧嘴，每对烧嘴80Nm3天然气，产生烟气量1016Nm3
每对烧嘴每分钟产生17Nm3烟气，约25670kj热量 即蓄热体需要蓄热量25670kj 蓄热陶瓷小球物性
比热容为1.1KJ/(kg℃)
密度2200kg/m3 价格约4元/kg 蓄热体温度200—950℃
需要蓄热陶瓷小球约31kg
体积约0.015m3 堆积体积约0.02m3 蓄热陶瓷小球
蓄热体造价
每个蓄热体烧嘴蓄热陶瓷球约130元 三对烧嘴蓄热陶瓷球总价780元 每个蓄热体烧嘴体积约0.04m3 蓄热体效果好投资少占地面积也不大
节能效益
改造之前吨铝能耗88m3，采用蓄热式燃烧技术，吨铝能耗降到60m3 以下，节能量约为32% 天然气价格按4元/m3算，20吨熔铝炉，每天四炉，一年按300天运 行，每年可节省天然气672000m3，节约资金2688000元 本方案一次性投资约50万元，投资回收期约3个月。
蓄热式天然气熔铝炉装料量20t 设计熔化速率：正常条件下4t/h，最大熔化速率5t/h
吨铝能耗60 m3/t
天然气热值8500大卡 选用型号为LX02DRQ060-1000的蓄热式烧嘴3对
烧嘴具体参数
蓄热式烧嘴
蓄热式烧嘴结构： 由耐高温的全陶瓷烧嘴和蓄 热式陶瓷换热器构成
蓄热式烧嘴
蓄热式烧嘴
烧嘴布置方式
蓄热式熔铝炉节能方案
一 二 三 四 五 六 七 我国天然气熔铝炉能耗现状 蓄热式燃烧技术简介 燃烧方式以及燃烧技术 蓄热式烧嘴选型及布置方式 节能要点 节能分析 20吨熔铝炉节能方案设计
一 我国天然气熔铝炉能耗现状
国内外天然气熔铝炉吨铝能耗
万大卡
80
60
40 20 75
55
0 国内吨铝能耗 国外吨铝能耗
（3）在液面化平以后及固液转化期，采用必要的熔体搅拌手段。 （4）在固液转化期完成后，及时控制热负荷的供应量，避免过烧。 （5）精炼及保温期应精确控制热负荷大小，以最小的热供应量实现保温。
六 节能分析
我国天然气熔铝炉吨铝能耗75万大卡，折合天然气约88Nm3 ，
过量空气系数1.17
需要空气量1030Nm3 产生烟气量1118Nm3 烟气温度1000℃ 烟气成分如图，1000℃烟气比热为1.51KJ/(m3℃) 空气平均温度22℃，比热为1.013KJ/(kg℃) 标况下空气密度1.293kg/m3 烟气带走热量约396680大卡
节能分析
利用烟气预热空气到900 ℃ 900 ℃空气比热为1.127KJ/(kg℃) 可以节省能量316065大卡，占可回收烟气热量约80%，采用蓄热技 术完全可行，
即节省折合约37m3天然气，
按80%效率可以节省约30m3天然气 即采用蓄热式烟气回收技术吨铝能耗可降至58m3
七 20吨熔铝炉节能设计方案
蓄热式燃烧系统工作原理
三 燃烧方式分类
1扩散式燃烧 2部分预混式燃烧 3预混式燃烧
2部分预混式燃烧
1扩散式燃烧 3预混式燃烧
几种燃烧方式对比
非预混式烧嘴特点：1结构简单、燃烧稳定不发生回火 2天然气与空气可预热到较高温度 3天然气与空气混合较差，火焰较长 4为使充分燃烧，必须提供较多的助燃空气。 半预混式烧嘴特点：1改变天然气和空气的配比可调节火焰长度 2基本上不存在回火现象 3可根据工艺要求控制气氛 。 全预混式烧嘴特点：1空气过剩系数小，燃烧强度高
2天然气要保持较高的压力，以防回火
3天然气与空气预热温度不宜超过400℃
燃烧技术分类
一 空气分级燃烧
优点：非常好的火焰形状，火焰能够很好地进行 控制，火焰光亮，辐射性能好，加热效果好。
燃烧技术分类
二 燃气分级燃烧技术
没有定型的火焰，火焰无法控制，燃烧性能差， 燃气喷嘴易烧毁，辐射性能差，加热质量低。
二 蓄热式燃烧技术简介
基本原理
技术形成
烧嘴和蓄热体成对出现， 助燃空气通过其中一个烧嘴， 被加热后供燃烧用，另一个 烧嘴充当排烟的角色，同时 蓄热体被加热。当到达换向 时刻时，换向阀动作使系统 反向运行，烟气加热好的蓄 热体被用来加热空气，助燃 空气冷却的蓄热体又被离开 炉子的高温烟气加热， 将高温空气喷射入炉 膛，维持低氧状态，同时将 燃料输送到气流中，产生燃 烧。空气温度预热到800℃ ～1000℃以上，燃烧区空气 含氧量在21%～2%，与传统燃 烧过程相比，高空气燃烧的 最大特点是节省燃料，减少 CO2和NOX的排放及降低燃烧 噪音，被誉为二十一世纪关 键技术之一。
二段式低NOx燃烧器
二段式低NOx燃烧器
该燃烧器的工作原理如图1所 示，是将燃烧用的空气分2次通 入燃烧区，从而使燃烧过程分两 个阶段完成，避免高温区过分集 中。二次空气是从还原区外围送 入的，在火焰尾部完成完全燃 烧。由于实行分段燃烧，避免了 高温区集中， 因而NOx的排放 浓度显著降低。
四 蓄热式烧嘴选型及布置方式
国外蓄热式熔铝炉方案
主要结构为两部分：
1传统燃烧器，一次空气可以调节
2蓄热式预热二次空气直接通入炉膛
燃烧器结构Βιβλιοθήκη Baidu
节能量计算
燃烧器一次空气为常温空气，空气量可以通过空气调节系统进行调 节，调节范围一次空气系数0.2到1.3 为达到最大节能效果一次空气系数调到0.2，二次空气系数0.97 二次空气预热到900℃ 每立方天然气需要二次空气9.7立方 900 ℃空气比热为1.127KJ/(kg℃) 预热空气热量12438kj，效率按80%算 每立方天然气可以节省9950kj热量
燃烧器品牌
目前进口燃烧器有：美国麦克森 、 德国威索、意大利利雅路、百 得、意高、英国力威、优尼瓦斯、瑞典百通、芬兰奥林等各种品 牌。 国产燃烧器有：北京神雾、岳阳颜氏燃烧器、浙江百特、欧瑞 特、上海凌云、华之邦、唐山金沙、无锡赛威特等
五 节能要点
（1）在加料期，应尽可能缩短加料时间。
（2）在熔化期，采用高速长火焰燃烧器，加强火焰对铝锭的冲击能力。