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1、蓄热式熔铝炉节能技术一、熔铝炉的能耗与节能国内铝加工行业熔铝炉使用传统的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，国内的熔铝炉节能潜力还有很大的空间。判断熔铝炉能耗高低以及是否节能，从两个方面来看，第一，熔化率，第二，炉子热效率。熔化率是指单位时间单位熔池体积的熔化量（生产率），炉子升温速度越快，炉子熔池越大则炉子的熔化率越高，在一般情况下，炉子生产率越高，则熔化率的单位热量消耗就越低。炉子热效率是铝被加热熔化时吸收的热量与供入炉内的热量之比。为了降低能源消耗，应尽量提高炉子生产率，另一方面应充分回收利用出炉废气的余热。同时对燃烧装置实行燃料与助燃
2、空气的自动比例调节，以防止空气量过剩或不足。减少炉体的蓄热和散热损失以及减少炉门开口等辐射热损失。早期的（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以上（图 1）。图 1 废热不利用的炉子为减少烟气带走的热量损失，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的温度（200左右）后参与燃料的燃烧，但换热器后的排放温度还在 500以上（图 2）。图 2 安装空气预热器的炉子采用蓄热式燃烧技术可以将烟气排放温度降低到 150以下，助燃空气温度预热到 700以上，这样就大大地减少了离炉烟气所带走的热量，使炉子热效率大幅度提高，燃料消耗大量减少，达到节能的目的
3、（图 3）。图 3 HTAC技术的工作原理图根据工业炉热工原理，助燃空气温度每升高 100，能节省燃料约 5%；或者烟气温度每降低 100，能节省燃料约 5.5%。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、蓄热式燃烧系统工作原理蓄热式烧嘴成对布置，相对的两个烧嘴为一组(A、B 烧嘴)。从鼓风机出来的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（一般为炉膛温度的 8090）。被加热后的高温空气进入炉膛后，卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于 21的稀薄贫氧高温气流，贫氧高温空气与注入的燃料混合，实现
4、燃料在贫氧状态下燃烧；与此同时，炉膛内的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内的蓄热体内，然后以低于 150的低温烟气经过换向阀排出。当蓄热体储存的热量达到饱和时进行换向，蓄热式烧嘴 A和 B变换燃烧和蓄热工作状态，如此周而复始，从而达到节能和降低 NOX排放量等目的。蓄热式燃烧技术改变了传统的燃烧方式，主要表现为燃料与空气以适当速度从不同的喷嘴通道进入炉内，并卷吸炉内的燃烧产物，空气中的 O2含量被稀释，燃料在炉膛中高温（1 000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
5、 25%以上由于蓄热体“极限回收”了烟气中大部分的余热，并由参与燃烧的介质带回炉内，大大降低了炉子的热支出，所以采用蓄热式燃烧技术的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的弥漫燃烧，消除了火焰产生的局部高温区，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，使燃烧热点的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）提高加热质量均匀的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的挥发和氧化作用。 （4）延长炉子耐火材料使用寿命炉温均匀和消除局部高温区使耐火
6、材料受热均匀，并保证耐火材料始终工作在合理的使用温度范围内。（5）减少温室效应气体 CO2排放量及 NOX生量燃料节省 25%，相应的 CO2排放量也减少 25%。由于局部高温区的消除，有效的降低了 NOX的生成量。三、应用案例下面以燃油、燃气蓄热式熔铝炉为案例，对采用某公司单蓄热（空气）技术及专利设备（换向阀）等应用节能效果做比较和分析。1某铝厂熔化车间新建项目熔化材料：铝坯及再生铝材炉子形式：矩形固定式炉子容量：30T 炉膛工作温度： 1 100铝液温度：720830 熔体温差：5熔化期熔化率：5.2t/h熔池面积：5.054.5=22.7m 2熔池深度：650mm熔化期吨铝消耗：62 m
7、 3/吨铝铝坯入炉温度：常温燃料：天然气发热值：8 500 kcal/Nm 3排烟温度：150蓄热材料：陶瓷小球烧嘴型式：含点火及常明式蓄热式烧嘴2某铝业有限公司改造项目改造前：为常规的烧嘴技术，即采用机械式雾化油枪技术，熔化率为 3.5吨，吨铝耗油 76千克。经过改造后的熔化率达到 5吨，熔铝热耗 53千克，平均节油率 30%。相关参数如下：熔化材料：30铝及铝合金锭、废料70电解铝液炉子形式：矩形固定式、一扇组合大炉门、机械扒渣炉子容量：25T炉膛工作温度： 1 100铝液温度：730860熔化期熔化率：5t/h熔池面积：54=20 m 2熔化期吨铝消耗：53 公斤/吨铝熔料入炉温度：常温
8、燃料：0轻柴油发热值：10 200 kcal/kg排烟温度：150蓄热材料：陶瓷小球从热平衡角度来说，采用蓄热式换热技术的熔化炉燃料节约率与炉子砌体的蓄热量、炉体的表面散热损失有关。因为烧嘴是通过烟气回收余热的，炉体的蓄热量减小，表面散热损失越少，则排烟余热量越大，燃料节约率就越高。同时，由于熔铝炉间歇性工作特点，在不同工作状态时炉温、蓄热体中空气流速、烟气出口温度有较大波动。这样烧嘴换向时间也应随工作状态变化而变化，优化蓄热体的利用率，使余热回收达到更好的效果。由于空气通过蓄热体后温度升高，带进炉内大量显热，使得燃料的理论燃烧温度显著提高。在采用相同的炉型和燃料时，蓄热炉比常规炉有更高的综合加热温度和更快的加热速度。采用蓄热式换热技术，带来的直接经济效益主要是节省燃料。由于消除局部高温区，炉温分布均匀，使耐火材料使用寿命延长，同时提高了加热质量，减少了氧化烧损。由这些因素带来的经济效益也是相当可观的。从环境保护角度来说，燃料节省 25%，烟气中 CO2等温室气体总量也相应减少了25%。同时由于燃料在高温空气贫氧环境下，降低了 NOX的产生。总之，蓄热技术应用到熔铝炉上，起到了很好的节能效果；也降低了 CO2和 NOX的排放，减轻环境污染。同时，蓄热技术还有待进一步研究，达到更好的节能、环保效果。（本文由北京神雾热能技术有限公司提供）
