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 炉温1280C / / // /
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
燃油/燃气 •C开
常温空气 回Y烧嘴A 0S5 'C Y
冷烟气＜
引凤机 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 炉子形式:矩形固定式 炉子容量：30T 炉膛工作温度:〈1 100°C 铝液温度:720°C〜830°C 熔体温差：W±5°C 熔化期熔化率:5、2t/h 熔池面积：5、05X4、5=22、7m2 熔池深度:650mm 熔化期吨铝消耗：W62 m'/吨铝 铝坯入炉温度：常温 燃料：天然气 发热值：8 500 kcal/Nm' 排烟温度:<150°C 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：为常规得烧嘴技术，即釆用机械式雾化油枪技术，熔化率为3、5吨， 吨铝耗油76千克。经过改造总得熔化率达到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°C 铝液温度:730°C〜860°C 熔化期熔化率:5t/h 熔池面积:5 X4=20 m2 熔化期吨铝消耗:〜53公斤/吨铝 熔料入炉温度：常温 燃料:0#轻柴油 发热值：10 200 kcal/kg 排烟温度:六、总论： 从热平衡角度来说，采用蓄热式换热技术得熔化炉燃料节约率与炉子砌体得蓄 热量、炉体得表面散热损失有关。因为烧嘴就是通过烟气回收余热得，炉体得蓄 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 蓄热体得利用率，使余热回收达到更好得效果。
由于空气通过蓄热体后温度升高，带进炉內大量显热，使得燃料得理论燃烧温度 显著提高。在采用相同得炉型与燃料时，蓄热炉比常规炉有更高得综合如热温度 与更快得加热速度。
釆用蓄热式换热技术，带来得直接经济效益主要就是节省燃料。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。由这些因素带来得经济效益也就是相当可观得。 从环境保护角度来说，燃料节省25%,烟气中CO?等温室气体总量也相应减少了 2 5%。同时由于燃料在高温空气贫氧环境下，降低了 NOx得产生。总之，蓄热技术应 用到熔铝炉上，起到了很好得节能效果；也降低了 CO?与NO,得排放，减轻环境污 染。同时，蓄热技术还有待进一步研究，达到更好得节能.环保效果。
蓄热式熔铝炉
【节能技术】
河南鑫源铝业经销部 / / / / / / / / /
/ 热烟气.
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/ 1280'C ：•：：厂
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♦ • ♦ • 炉温1280C
开
常温空气 烧嘴换向阀
常温空气 冷烟气＜150°C 烟道
换向周期00秒 燃油/燃气 / / /
引风机 烧嘴2 鼓臥机
V W 1200-C