蓄热式熔铝炉节能技术

蓄热式熔铝炉节能技术

一、熔铝炉得能耗与节能

国内铝加工行业熔铝炉使用传统得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，国内得熔铝炉节能潜力还有很大得空间。

判断熔铝炉能耗高低以及就是否节能，从两个方面来瞧，第一，熔化率，第二，炉子热效率。

熔化率就是指单位时间单位熔池体积得熔化量（生产率），炉子升温速度越快，炉子熔池越大则炉子得熔化率越高，在一般情况下，炉子生产率越高，则熔化率得单位热量消耗

就越低。炉子热效率就是铝被加热熔化时吸收得热量与供入炉内得热量之比。

为了降低能源消耗，应尽量提高炉子生产率，另一方而应充分回收利用出炉废气得余热。同时对燃烧装置实行燃料与助燃空气得自动比例调节，以防止空气量过剩或不足。减

少炉体得蓄热与散热损失以及减少炉门开口等辐射热损失。

早期得（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Do

烧嘴 | 炉温120CTC

图1 废热不利用得炉子

为减少烟气带走得热量损失，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得温度（200°C左右）后参与燃料得燃烧,但换热器后得排放温度还在500°C以上（图2）o

图2 安装空气预热器得炉子

采用蓄热式燃烧技术可以将烟气排放温度降低到150'C以下，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所带走得热量，使炉子热效率大幅度提高，燃料消耗大量减少，达到节能得目得（图3） o

燃油/燃气

•C开

炉温1280C

/ / // /

常温空气

回Y烧嘴A

0S5 'C Y

冷烟气＜

引凤机

图3 HTAC技术得工作原理图

根据工业炉热工原理，助燃空气温度每升高100^0,能节省燃料约5%;或者烟气温度每降低1009,能节省燃料约5、5%o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. 熔炼炉概述:

传统上有火焰炉.电阻炉.中频感应炉.反射炉以及址蜗炉等。为了获得质量高又经济得铝合金溶液，各企业对熔炼设备得选择越来越重视，近几年来，火焰炉、电阻炉、中频感应炉、反射炉都有所改进。熔炼炉结构得发展方向就是：操作自动化、应用更新化、原料节能化等。新型加热材料、新型耐火材料与新溶剂得到新得应用。

采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换空气与烟气，使之流经蓄热体，能够最大程度上回收高温烟气热量，将助燃空气预热800 /1-1000度以上，其余热回收率可达85%以上。

2、合理组织燃烧工况，使炉内形成与传统火焰迥然不同得新型火焰型，创造出炉内均

匀得温度场分布。

3、通过空气与燃料气流得合理组织，交替使用，就是燃料在低氧环境中进行燃烧，消

除炉內局部高温区。

三、蓄热式燃烧系统工作原理

蓄热式烧嘴成对布置，相对得两个烧嘴为一组（A、B烧嘴）。从鼓风机出来得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（一般为炉膛温度得80%~90%） o被加热后得高

温空气进入炉膛后，卷吸周国炉内得烟气形成一股含氧量大大低于2 1%得稀薄贫氧高温

气流，贫氧高温空气与注入得燃料混合，实现燃料在贫氧状态下燃烧；与此同时，炉膛内得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内得蓄热体内，然后以低于150"C得低温烟气经过换向阀排出。当蓄热体储存得热量达到饱与时进行换向，蓄热式烧嘴A 与B变换燃烧与蓄热工作状态，如此周而复始，从而达到节能与降低NOx排放量等目得。

蓄热式燃烧技术改变了传统得燃烧方式，主要表现为燃料与空气以适当速度从不同

得喷嘴通道进入炉内，并卷吸炉内得燃烧产物，空气中得02含量被稀释，燃料在炉膛中高温（1 000°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” 了烟气中大部分得余热，并由参与燃烧得介质带回炉内，大大降低了炉子得热支出，所以采用蓄热式燃烧技术得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得弥漫燃烧，消除了火焰产生得局部高温区，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，使燃烧热点得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）提高加热质量

均匀得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得挥发与氧化作用。

(4)延长炉子耐火材料使用寿命

炉温均匀与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得使

用温度范围内。

(5)减少温室效应气体CO?排放量及NO*生量

燃料节省25%,相应得C02排放量也减少25%。由于局部高温区得消除，有效得降低了NOx得生成量。

四、蓄热体材料

蓄热体就是蓄热式燃烧技术关键部分，它要求蓄热体具有蓄热量大、换热速度好、高温强度好、阻力损失小、抗氧化抗渣性强，而且经济耐用。

陶瓷球得原理就就是在蓄热室内填冲直径相同得许多陶瓷实心球，堆积呈固定床，球径一般在15-25mm之间。

陶瓷.球蓄热体比表面积240m2/m3,众多得小球将气流分割成很小流股，气流在蓄热体中流过时，形成强烈紊流，有效地冲破了蓄热体表面得附面层，又由于球径很小，传热半径小，热阻小，密度高，导热性强，加之换向系统设计独特，故可实现频繁且快速得换向，固此，蓄热体可利用30次/H,高温烟气流经蓄热体床层后便可将烟气降至150C排放。常温空气流径蓄热体在相同路径内即可预热至及比烟气温度低50"C,温度效率高达95%以上。另外，因为蓄热体体积十分小巧，如之小球床得流通能力强，即使积灰得阻力增加也不影响换热指标，陶瓷小球得更换，清洗非常方便，并可重复利用。

蓄热体材质陶洗材料

形状球形

蓄热体体积3m3

换向时间120秒

空气预热温度1000°C

高温烟气温度1050°C

排烟温度W150°C

热回收率约70%-80%

五、应用案例

1.某铝厂熔化车间——新建项目

熔化材料：铝坯及再生铝材