天然氣熔鋁爐

　　本公司主營3―60噸熔鋁爐設備與整體耐火材料，有專業(yè)的技術工程師和筑爐工程隊。經營各種耐火材料，高鋁耐火磚，高鋁澆注料，莫來石澆注料，碳化硅澆注料，高溫膠泥，硅酸鋁陶瓷纖維板，硅酸鋁絕熱板，密封保溫定制毯。各種煉鋼用流鋼磚，真空爐異型磚及電弧爐鎂磚，剛玉自流料等。歡迎來電咨詢與定購。熔煉爐是指熔化金屬錠和一些廢舊金屬并加入必要的合金成分，經過扒渣、精煉等操作將它們熔煉成所需要的合金的設備。中文名熔煉爐外文名smeltingfurnace設備特點電爐體積小，重量輕等作用熔煉合金等應用鋁合金冶煉等學科冶金過程鋁和鋁合金的熔煉是鋁加工企業(yè)生產中的道重要工序，而鋁熔煉爐是鋁熔煉的關鍵設備，也是工廠中主要耗能設備，在生產能耗中占有很大比例，一些企業(yè)鑄軋板材生產中其燃料消耗達到總能耗的50%左右。本文以鋁及鋁合金的熔煉爐燃燒控制參數——天然氣流量、助燃風度量、天然氣和助燃風比例、爐壓、排煙溫度等方面對能耗的影響及之間的相互影響和我廠在各參數控制方面的經驗綜合論述，望能夠給同行參考。關鍵詞：熔鋁爐蓄熱式燃燒天然氣流量助燃風度量天然氣和助燃風比例爐壓排煙溫度我廠熔煉爐主要技術性能參數如下：1.用途：鋁及鋁合金的熔化2.燃料發(fā)熱值：4.18X8600/4.18X1200kJ/Nm310.熔化期熔化率：3噸/小時（純冷料）11.燃料消耗量：350Nm3天然氣/小時（1800土煤氣/小時）12.熔化期噸鋁消耗：：≤65天然氣/噸鋁13.燒嘴形式：蓄熱式燃燒器2個14.溫度控制形式：PLC自動控制相關設備說明：熔煉爐燃燒系統圖我廠熔煉爐采用蓄熱式燃燒系統，配有2個蓄熱式燒嘴，呈約15o向熔池傾斜，每個燒嘴都有自己一套點火和火焰檢測裝置。一個燃燒一個排煙，互相切換。排煙的時候利用煙氣溫度對更新床的氧化鋁球進行加熱，切換后，蓄熱室的氧化鋁球對助燃空氣進行預熱，以此實現通過煙氣的余熱對助燃空氣進行預熱，提高了熱效率。同時蓄熱室的氧化鋁球對煙氣進行了凈化，降低了煙氣排放對大氣的粉塵污染和熱污染。供助燃空氣及排煙系統由一臺助燃風機、一臺排煙風機、相應管道、換向閥及伺服電機等組成。爐壓控制是由微壓差壓變送器，排煙風道電動蝶閥執(zhí)行器等構成的閉環(huán)系統完成。取壓點設在爐頂上，微壓差壓變送器將采集的爐氣壓力信號轉換成4——20mA信號，送入PLC控制模塊，經PID運算后控制排煙蝶閥的開度。爐氣溫度控制方式是以爐氣溫度為控制對象，當爐氣溫度高于人為設定40℃時，助燃風機換向閥、排煙換向閥、各燒嘴的燃氣切斷電磁閥自動關閉，燒嘴隨之熄火；當爐氣溫度低于人為設定60℃時，燒嘴自動點火升溫。本文就蓄熱式燃燒系統熔煉爐如何降低天然氣消耗，理論結合實踐做以下分析，僅供同行參考。1、燒嘴天然氣與助燃空氣比例、天然氣流量、助燃空氣流量燒嘴天然氣與助燃空氣比例一般為1:10-1:9。當爐膛廢氣溫度在700-900℃的條件下，當空氣系數大于1時，空氣系數每減少0.1，則爐子消耗降低3%-5%【1】。由于我們設備天然氣流量可由天然氣管道上安裝的流量計提供參考，但是助燃空氣（下文將叫作助燃風）只能依靠人為觀察燒嘴火焰狀態(tài)即燒嘴火焰噴射有力，不發(fā)飄，視為燃燒充分。因此，在助燃風能夠保證天然氣充分燃燒的情況下，空氣系數愈小愈好即助燃風度量愈小愈好。2、爐壓一般要求爐壓采用微正壓，如果爐壓為零或負壓，會引入較多的爐外冷空氣，消耗爐內熱量，同時增加鋁液的燒損。爐壓過大，會使爐內高溫氣體大量外溢，增加爐子的熱損失。在保證天然氣能夠充分燃燒和爐膛熱負荷滿足快速化料的情況下，天然氣和助燃風度量不宜過大，否則會造成實際爐壓過大。我們廠熔煉爐的爐壓控制程序方面在上文中已有論述，生產人員操作控制爐壓，只需在熔煉爐熔煉爐控制柜的人機界面上設定即可，如果設定爐壓比實際爐壓較小很多，排煙蝶閥的開度便會很大，大量高溫氣體會由排煙風機抽出，造成非常大的熱損失；如果設定爐壓比實際爐壓非常大很多，不僅會使爐內高溫氣體大量外溢，而且會使排煙蝶閥開度較小，從而影響排煙，進而將會降低蓄熱室氧化鋁球的蓄熱效果。3、蓄熱室的蓄熱效果排煙溫度是氧化鋁球蓄熱室蓄熱效果的一個間接反映。排煙溫度較小，有可能是蓄熱室氧化鋁球堵塞造成，意味著只是蓄熱室上部的氧化鋁球得到了充分蓄熱，而下部氧化鋁球不能充分蓄熱，影響蓄熱效果，而且會使爐壓加大；排煙溫度非常大，不僅會加大熱損失，而且是煙氣沒有充分加熱氧化鋁球的一個重要表現，也意味著蓄熱效果不好。蓄熱室可以將空氣溫度預熱到僅比爐膛溫度低50——1000℃的狀態(tài)，實現所謂的“較限”回收。其原因有兩點：①高溫爐膛煙氣直接進入蓄熱體，通過切換閥的作用完成與空氣的換熱過程。②傳熱過程的換熱量可以用如下公式表示：Q=K?△t?F其中：Q一換熱量，kJ；K一綜合傳熱系數，kJ／(m2?℃)：△t一對數平均溫度，℃；F一換熱面積，m2。從公式中可以看出，蓄熱室的換熱面積是影響換熱量大小的重要因素之一。其換熱面積是由氧化鋁球的大小決定的，氧化鋁球直徑越大，換熱面積越小，造成蓄熱室蓄熱效果越差。但是氧化鋁球直徑越小，其對助燃風的阻力越大，越容易堵塞從而影響蓄熱效果。蓄熱室填充球層內的傳熱系數主要受床層中氣流速度和蓄熱球大小和材質的影響�！�2】因此，根據實踐，我們廠選擇了直徑為24mm的陶瓷氧化鋁球，尺寸為1200X1700X1280mm的蓄熱室。綜上所述：在減少天然氣消耗方面，天然氣和助燃風的比例、天然氣流量、助燃風度量、爐壓、排煙溫度等因素相輔相成，有時又互相矛盾。因此把上述的各個因素控制到一個合理的參數較為重要。我們廠本著以上原則，自2010年12月份開始實行熔煉爐燃燒參數控制及記錄（如表1），通過實踐我們取得很好的效果，并將熔煉爐燃燒參數總結如下(見表2)：表1助燃風手閥/格助燃風電動蝶閥%爐壓設定燒嘴天然氣流量m3助燃風機電流A實際爐壓Pa排煙電動蝶閥開度%排煙風機電流A排煙溫度℃爐溫℃1#燃燒時2#燃燒時表2燒嘴天然氣流量m3助燃風機電流A實際爐壓Pa排煙溫度℃1#燃燒時20032.520150 202#燃燒時20032.520150 20以表2為例，簡述表2中各參數的控制：天然氣流量，通過在燒嘴燃燒時對其上游天然氣管道的球閥調節(jié)，調節(jié)時需觀察天然氣管道上安裝的流量計的流量顯示，以確定調節(jié)流量是否滿足要求。助燃風度量，在其調節(jié)時沒有流量計顯示可直觀參考，我們可以助燃風機電流或爐壓作為參考。由于熔煉爐長時間使用爐門檻破損，爐門密封效果下降，以爐壓作為參考是不準確的，我們廠采用助燃風機電流作為參考。蓄熱室更變新氧化鋁球，如果助燃風閥門全開，助燃風度量很大，助燃風機電流可達到37-40A，此時需要恢復助燃風度量，便需調小助燃風管道上的手動蝶閥開度，至助燃風機電流滿足要求，從而助燃風度量便滿足了要求。隨著蓄熱室內的氧化鋁球受所排煙氣攜帶的粉塵堵塞，助燃風度量會越來越小，生產過程中需及時調大助燃風管道上的手動蝶閥開度，保證助燃風電流滿足要求，從而保證助燃風度量穩(wěn)定不變。當手動蝶閥全開時，助燃風機電流依舊小于32.高等，此時說明蓄熱室氧化鋁球堵塞嚴重，不能滿足要求，必須及時更換。助燃風電動蝶閥一般要求開至，在生產過程中不能調節(jié)，如果調節(jié)將會改變燒嘴點的助燃風壓力和流量，可能致使點不能點著火。爐壓及排煙溫度，爐壓設定、調節(jié)及排煙溫度在上文已有論述，在此不做重述。如果實際爐壓一直低于設定爐壓，首先應檢查微差壓變送器的爐氣壓力進入管道是否堵塞，否則就必須加強爐膛的密封；如果如果實際爐壓一直高于設定爐壓，或排煙溫度較低就必須及時更換蓄熱室內的氧化鋁球，實踐證明在助燃風機電流大于32.高等時該情況是不會出現的。同過實行熔煉爐燃燒參數的記錄，分析和控制，我們的熔煉爐每熔次天然氣消耗由過去的1200-1600m3，降低至600-1000m3。綜合計算，我們5臺熔煉爐每熔次約降低了500m3天然氣，化純冷料能力提高至6噸/小時。我們年產50000噸鑄軋板，每年要生產2500熔次，這樣我們每年約可節(jié)約1250000m3天然氣，折合經濟效益350萬元金額。同時也非常大響應了我們人類社會關于低碳生活的主張。結論：1、在保證爐膛化料速度的情況下，要盡量降低燒嘴的燃燒功率。2、在保證爐膛熱負荷滿足膛化料速度的情況下，盡量降低助燃風度量，采用低空氣系數燃燒。3、合理選擇氧化鋁球和蓄熱室氧化鋁球填充高度。4、 天然氣和助燃風的比例、天然氣流量、助燃風度量、爐壓、排煙溫度等因素相輔相成，有時又互相矛盾。因此把上述的各個因素控制到一個合理的參數較為重要，需要制定合理的記錄，在生產中不斷摸索總結。5、 對于已制定的燃燒參數，會隨著生產的進行而有所變動，要在生產中及時調證助燃風閥門、爐壓設定及氧化鋁球更換等，保證燃燒參數穩(wěn)定。參考文獻【1】高溫空氣燃燒技術的研究現狀及發(fā)展趨勢(上)，工業(yè)加熱【J】，2002：14—17。【2】蓄熱式燃燒器蓄熱室傳輸特性試驗研究2002.7:54-62【3】?高溫空氣燃燒技術的研究現狀及發(fā)展趨勢(下)，工業(yè)加熱【J】，2002。