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09-08-30  sml1984813 发布
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    蓄热式换热技术在熔铝炉上的应用

        1.蓄热技术概述
          随着设备与材料的进步,蓄热式换热技术有了革命性的发展和长足的进步。目前在冶金企业的加热炉和钢包烘烤器上得到了广泛的应用。本文通过介绍蓄热技术在熔铝炉上的应用,说明了蓄热式换热技术对提高化铝质量,加快化铝速度,减少污染物排放,降低能耗等方面的优势。蓄热式换热技术在有色冶金行业上也将有广阔的应用前景。
                           
        2.蓄热式换热技术原理

          蓄热式烧嘴成对布置,相对两个烧嘴为一组(a组、b组烧嘴)。从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进蓄热式烧嘴1、4后,在经过蓄热式烧嘴1、4陶瓷小球时被加热,在极短时间内常温空气被加热到接近炉膛温度(一般为炉膛温度的80-90%)。被加热的高温热空气进入炉膛后,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,同时往稀薄高温空气附近注入燃料,实现燃料在贫氧状态下燃烧;与此同时,炉膛内的热烟气经过另两个蓄热式烧嘴2、3排入大气,炉膛内高温热烟气通过蓄热式烧嘴2、3时将显热储存在蓄热式烧嘴2、3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换向进行切换,蓄热式烧嘴在蓄热与工作状态之间进行交换,从而达到节能和降低nox排放量等目的。

          蓄热式换热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通道进入炉内,并与炉内燃烧产物混合,空气中21%的o2被稀释,燃料在炉膛中高温(1000℃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,比传统熔炼炉节能30%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,所以采用蓄热式换热技术的炉子比传统熔炼炉节能。

    (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,在炉内形成没有稳定火焰的扩散火焰,消除了稳定火焰产生的局部高温区;火焰几乎充满整个炉膛,使炉温更加均匀。蓄热式烧嘴工作状态频繁交换,使火焰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。空气在进入炉膛之前被预热到接近炉膛温度,使炉内耐火材料减轻了热振影响。

    (5)减少温室效应气体co2排放量及nox生量

          燃料节省30%,相应的co2排放量也减少30%。由于局部高温区的消除,有效的降低了nox的生成量。

          4.应用及效果

          目前资源和环境问题日益突出,要求各企业必须全面推行高效、节能、清洁的生产技术,蓄热式换热技术是目前世界上先进的技术,可以很大程度地提高企业能源利用率,对低热值煤气进行合理利用,最大限度地减少污染物的排放。近几年来我国也成功地将这项技术应用在熔铝炉上了。

          下面就以某厂30 t/ch熔铝炉为例介绍蓄热式换热技术在熔铝炉上的应用情况。此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)。蓄热体采用陶瓷小球,直径18mm。换向时间180s。

          由于生产工艺的需要,空炉升温到800 ℃以后开始装料,装料量15 ton,装料时间大约30 min,炉温降至600 ℃左右。熔炼过程大体分为三个阶段:  

          第一阶段,炉温和加入的铝温度都较低,炉子处于升温阶段,此时燃气量300 nm3/h,这一阶段需要60 min。

          第二阶段,炉温达到上限(900 ℃~950 ℃),炉子开始保温,此时燃气量160 nm3/h,这一阶段需要120 min。

          第三阶段,铝液达到设定温度以前,炉子开始降温,此时燃气量85 nm3/h,这一阶段需要30 min。

          从热平衡角度来说,采用蓄热式换热技术的熔炼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。天然气按2.6元/m3计算,燃料节约率55%,则每熔化一吨铝节省255.4元。按年产32500吨,则每年燃料节省的费用是,830.05万元。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55%,烟气中co2等温室气体总量也相应减少了55%。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。

    09-08-30 | 添加评论 | 打赏

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