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    影響熔鋁爐熱效率的因素

    文章出處:常見問題 責任編輯:東莞市煥燃能源科技有限公司 發表時間:2022-08-01
      近幾十年來,鋁已成為世界上使用最廣泛的金屬之一。廣泛應用于建筑行業;在航空和國防工業中,鋁合金是許多關鍵零件的主要加工原料。鋁及鋁合金廣泛應用于汽車、交通運輸、日用品、家用電器、機械設備等領域。熔鋁爐已經成為上述企業必備的熔化加熱設備。雖然鋁的熔化溫度低(660℃),但鋁的熔化潛熱和比熱容大,熔化鋁所需的能耗高。因此,提高熔鋁爐熱效率,降低能耗,減少污染物至關重要。

    熔鋁爐
    熔鋁爐主要用電、天然氣、煤氣、燃油加熱熔體。本文結合生產實踐,重點研究了影響天然氣燃燒熔鋁爐熱效率的因素,提出了熔鋁爐優化設計方案和運行策略。其中,電阻爐的熱效率也是有益的。

    影響熱效率的因素分析:

    根據熱平衡原理,送入爐內的熱量等于送入爐內物料的吸熱和各種熱損失之和。其中,送入爐膛的熱量包括燃料的化學熱和物理熱以及空氣和物料的物理熱;各種熱損失主要包括排煙熱損失、不完全燃燒損失、爐壁散熱損失等。如果是固體燃料,還包括灰熱損失等。對于用天然氣加熱的熔鋁爐,提高其熱效率的主要措施是降低排煙溫度和減少爐壁熱損失。另外,降低過量空氣系數可以有效提高火焰溫度,減少氧化損失;提高爐溫均勻性可以提高加熱質量,減少物料氧化損失,從而提高熔鋁爐單位時間產量,降低能耗。下面,詳細分析各種熱損失的影響因素。

    1.排氣溫度
    熔鋁爐的加熱溫度一般在1000℃-1200℃之間,而鋁的熔點在660℃左右,熔鋁爐爐出口排氣溫度一般在500℃以上。這樣的高溫煙氣如果直接排到外面,既浪費能源,又給周圍環境帶來熱污染。
    隨著冶金工業中蓄熱式燃燒技術的發展。蓄熱式燃燒技術一般要求至少布置一對燃燒器,每對燃燒器周期性交替工作(噴入燃料、助燃空氣、排出煙氣)。其蓄熱體作為中間載體,將煙氣顯焓傳遞給助燃空氣,從而降低爐膛煙氣溫度,提高助燃空氣溫度,達到提高加熱爐效率的目的。

    2.爐墻散熱損失
    除了排煙溫度高導致的熔鋁爐熱效率降低,其次就是爐墻的熱損失。其中進鋁口、出料口、爐門的漏熱量很大。因此,在熔鋁爐的設計中,應盡可能減小爐門和進鋁口的尺寸,選擇合理的材料,尤其是耐火材料,選擇合理可靠的耐火材料,減少爐墻的熱損失。
    一般來說,單位面積頂部散熱大于單位面積側壁散熱,爐底散熱最少。因此,一般要求爐頂采用性能較好的輕質耐火隔熱材料。

    3.過量空氣系數
    過量空氣系數表示送入爐膛的助燃空氣量與理論燃燒所需空氣量的比率。過量空氣系數過大,排煙中會有大量未燃空氣,降低爐膛溫度,并隨煙氣帶走大量熱量,導致熱效率低。理論計算表明,600℃時過量空氣系數等于1.0時,排氣損失約為28%,而在相同排氣溫度下,過量空氣系數上升到1.5時,排氣損失上升到40%,說明過量空氣是可以控制的。但過量空氣系數不能小于1.0,否則燃料燃燒不完全,會降低熱效率,燃料的化學熱得不到充分釋放,煙氣中還含有CO等致命污染物。
    由于熔鋁爐工作過程中負荷波動頻繁,此時必須根據燃料量的波動來調整助燃空氣量。否則,排煙中會含有可燃氣體或大量空氣??傊?,如果不及時調整助燃空氣量,加熱爐熱效率會急劇下降。使用熔鋁爐一段時間后,必須通過檢測煙氣中的氧含量來調整助燃空氣的量。

    4.氧化燒損
    鋁是一種化學性質活潑的金屬,能與爐氣中的CO2、H2O和殘余O2反應,造成鋁的損失。經常使用煙氣分析儀的檢測設備可以及時調整燃燒狀態,既提高了熱效率,又減少了氧化損失。同時,燃燒器的布置和射流速度的優化可以有效降低氧化損失。

    5、爐溫均勻性
    在大范圍熔鋁爐中,燃燒器的運行參數和爐子的結構對爐溫均勻性影響很大。爐溫分布不均勻,一方面導致部分鋁液嚴重燒損,煙塵中氧化鋁含量急劇增加;另一方面,爐子的高溫區可能會造成爐壁溫度過高,影響耐火材料和隔熱材料的使用壽命。

    6.熔融鋁溫度的測量
    通過我公司長期的應用實踐,測量鋁液溫度的熱電偶采用碳化硅保護套,可長時間浸入鋁液中,實時檢測鋁液溫度變化,保證鋁液質量。

    熔鋁爐是眾多工業爐中的一種,對其熱效率影響因素的分析對其他種類工業爐的熱效率分析同樣具有重要的指導意義。從加工制造熔鋁爐到運維熔鋁爐的每一個環節都要嚴格遵循“優化設計、精心制造、及時檢測、精心維護”的原則,既能提高企業的能源利用率,又能降低能源成本,提高產品質量。
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