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熔鋁爐的節能減排與清潔生產技術

發布時間:2018-06-21 15:01:21

1、熔鋁爐工作過程

熔鋁爐的熔煉過程大致可分為4個階段,即爐料裝入到軟化下榻、軟化下榻至爐料化平、爐料化平到全部熔化(該階段產生氧化浮渣)、鋁液升溫。對鋁料的加熱是通過燒嘴火焰的對流傳熱、火焰和爐墻的輻射傳熱以及鋁料間的傳導傳熱來完成的。

在整個過程中,三者之間的比率是不斷變化的。固態時鋁的黑度小,導熱能力強。隨著熔煉過程的進行,爐料進入半液半固的臨界狀態,其導熱能力下降,熱力學性質發生了根本性的變化。液態鋁的導熱能力僅為固態鋁的40%,熔池上部向底部的傳導傳熱過程十分緩慢。金屬鏡面上漂浮的疏松浮渣構成熱傳遞的絕熱阻擋層。此時熔池表面氧化膜化開,失去了保護作用,氧化、吸氣傾向增強。對于火焰熔鋁爐來講,在鋁的熔化期,爐膛溫度一般控制在1200℃,此時的出爐煙氣溫度即為爐膛溫度,煙氣帶走的熱量約占爐子熱負荷的50——70%,考慮到10%的其它熱損失,有效熱利用只有30——40%,如果不充分利用這部分余熱,勢必會造成很大浪費,使爐子熱效率很低。

綜上所述,選擇有效的強化加熱方式和回收煙氣余熱來預熱助燃空氣是提高爐子熱效率,確保熔煉過程中較少的直接燃料消耗的有效途徑。


2、采用高溫空氣燃燒技術

高溫空氣燃燒改變了傳統燃燒方式,采用煙氣再循環方式或燃料爐內直接噴射燃燒的方式,主要表現為經過陶瓷蜂窩體的助燃空氣被預熱至1000℃以上,以適當的速度噴入爐膛,在高速氣流卷吸、攪拌作用下與爐內燃燒產物混和,空氣中21%的氧被稀釋,在低氧濃度(較低5%——6.5%)流體中燃燒,在高溫空氣條件下燃燒可實現低空氣系數燃燒,減少鋁的氧化燒損。

蓄熱式燃燒系統主要包括一對裝有蓄熱體的燃燒器、一套換向裝置、一套控制系統以及管路系統。

當爐氣溫度為1000——1200℃時,助燃空氣溫度可預熱至800——1000℃,與使用間壁式空氣換熱器的燃油熔鋁爐相比可節約燃料50%左右。

燃燒器出口混合氣體實際噴出速度在60m/s左右,火焰長度約2.5——3m,火焰直徑約0.5——0.7m。爐內成對的燃燒器換向操作,高溫區頻頻互換,保證爐內溫度均勻,不形成低溫區。


3、高速燃燒器技術

對于在用的舊爐子來說,花上30萬元新增一對蓄熱式燃燒器,對于企業來說較難接受。

采用高速燒嘴的噴頭,燃氣以100m/s以上的高速噴向爐膛,助燃空氣以90m/s的速度參與助燃,對鋁堆產生強有力的沖擊作用,加速熔化,為了防止脫火,在燃氣的噴口安置了一只長明點火槍。

我們在消化吸收美國天時高速燃燒器產品的基礎上,開發出了性能優異的高速燃燒器,煙氣流速可達到180m/s,負荷調節比達到1:20,過剩空氣系數可在0.65——10.8之間調節。


高速氣體燃燒器的技術特點如下:

a)準確組織燃燒,燃燒效率99.9%;

b)寬運行工況:熱負荷調節比1∶20,空氣系數0.5——10;

c)采用分級燃燒,有害氣體(NOx)排放符合國家環保標準;

d)具有煙氣引射回流功能,可以將廢煙氣從爐后引回重新投入爐內;

e)全金屬結構,連續使用壽命3年。


4、熔鋁爐自動控制技術

控制系統是改善燃燒、降低能耗、保證工藝要求、提高產品產量和產量的重要保證,較終的目的是要實現燃燒設備流量、溫度、壓力、氣氛等參數的自動檢測及過程控制。


爐壓自動調節控制

合理的火焰爐應實現微正壓操作。


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