井式氮化爐

　　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(jīng)過(guò)扒渣、精煉等操作將它們?nèi)蹮挸伤�需要的合金的設(shè)備。中文名熔煉爐外文名smeltingfurnace設(shè)備特點(diǎn)電爐體積小，重量輕等作用熔煉合金等應(yīng)用鋁合金冶煉等學(xué)科冶金過(guò)程鋁和鋁合金的熔煉是鋁加工企業(yè)生產(chǎn)中的道重要工序，而鋁熔煉爐是鋁熔煉的關(guān)鍵設(shè)備，也是工廠(chǎng)中主要耗能設(shè)備，在生產(chǎn)能耗中占有很大比例，一些企業(yè)鑄軋板材生產(chǎn)中其燃料消耗達(dá)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(shù)——天然氣流量、助燃風(fēng)度量、天然氣和助燃風(fēng)比例、爐壓、排煙溫度等方面對(duì)能耗的影響及之間的相互影響和我廠(chǎng)在各參數(shù)控制方面的經(jīng)驗(yàn)綜合論述，望能夠給同行參考。關(guān)鍵詞：熔鋁爐蓄熱式燃燒天然氣流量助燃風(fēng)度量天然氣和助燃風(fēng)比例爐壓排煙溫度我廠(chǎng)熔煉爐主要技術(shù)性能參數(shù)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(shí)（純冷料）11.燃料消耗量：350Nm3天然氣/小時(shí)（1800土煤氣/小時(shí)）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(gè)14.溫度控制形式：PLC自動(dòng)控制相關(guān)設(shè)備說(shuō)明：熔煉爐燃燒系統(tǒng)圖我廠(chǎng)熔煉爐采用蓄熱式燃燒系統(tǒng)，配有2個(gè)蓄熱式燒嘴，呈約15o向熔池傾斜，每個(gè)燒嘴都有自己一套點(diǎn)火和火焰檢測(cè)裝置。一個(gè)燃燒一個(gè)排煙，互相切換。排煙的時(shí)候利用煙氣溫度對(duì)更新床的氧化鋁球進(jìn)行加熱，切換后，蓄熱室的氧化鋁球?qū)χ�燃空氣進(jìn)行預(yù)熱，以此實(shí)現(xiàn)通過(guò)煙氣的余熱對(duì)助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱，提高了熱效率。同時(shí)蓄熱室的氧化鋁球?qū)�煙氣進(jìn)行了凈化，降低了煙氣排放對(duì)大氣的粉塵污染和熱污染。供助燃空氣及排煙系統(tǒng)由一臺(tái)助燃風(fēng)機(jī)、一臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)、相應(yīng)管道、換向閥及伺服電機(jī)等組成。爐壓控制是由微壓差壓變送器，排煙風(fēng)道電動(dòng)蝶閥執(zhí)行器等構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)完成。取壓點(diǎn)設(shè)在爐頂上，微壓差壓變送器將采集的爐氣壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成4——20mA信號(hào)，送入PLC控制模塊，經(jīng)PID運(yùn)算后控制排煙蝶閥的開(kāi)度。爐氣溫度控制方式是以爐氣溫度為控制對(duì)象，當(dāng)爐氣溫度高于人為設(shè)定40℃時(shí)，助燃風(fēng)機(jī)換向閥、排煙換向閥、各燒嘴的燃?xì)馇袛嚯姶砰y自動(dòng)關(guān)閉，燒嘴隨之熄火；當(dāng)爐氣溫度低于人為設(shè)定60℃時(shí)，燒嘴自動(dòng)點(diǎn)火升溫。本文就蓄熱式燃燒系統(tǒng)熔煉爐如何降低天然氣消耗，理論結(jié)合實(shí)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(dāng)爐膛廢氣溫度在700-900℃的條件下，當(dāng)空氣系數(shù)大于1時(shí)，空氣系數(shù)每減少0.1，則爐子消耗降低3%-5%【1】。由于我們?cè)O(shè)備天然氣流量可由天然氣管道上安裝的流量計(jì)提供參考，但是助燃空氣（下文將叫作助燃風(fēng)）只能依靠人為觀(guān)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(fēng)能夠保證天然氣充分燃燒的情況下，空氣系數(shù)愈小愈好即助燃風(fēng)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(fù)壓，會(huì)引入較多的爐外冷空氣，消耗爐內(nèi)熱量，同時(shí)增加鋁液的燒損。爐壓過(guò)大，會(huì)使?fàn)t內(nèi)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(fù)荷滿(mǎn)足快速化料的情況下，天然氣和助燃風(fēng)度量不宜過(guò)大，否則會(huì)造成實(shí)際爐壓過(guò)大。我們廠(chǎng)熔煉爐的爐壓控制程序方面在上文中已有論述，生產(chǎn)人員操作控制爐壓，只需在熔煉爐熔煉爐控制柜的人機(jī)界面上設(shè)定即可，如果設(shè)定爐壓比實(shí)際爐壓較小很多，排煙蝶閥的開(kāi)度便會(huì)很大，大量高溫氣體會(huì)由排煙風(fēng)機(jī)抽出，造成非常大的熱損失；如果設(shè)定爐壓比實(shí)際爐壓非常大很多，不僅會(huì)使?fàn)t內(nèi)高溫氣體大量外溢，而且會(huì)使排煙蝶閥開(kāi)度較小，從而影響排煙，進(jìn)而將會(huì)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(gè)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(huì)使?fàn)t壓加大；排煙溫度非常大，不僅會(huì)加大熱損失，而且是煙氣沒(méi)有充分加熱氧化鋁球的一個(gè)重要表現(xiàn)，也意味著蓄熱效果不好。蓄熱室可以將空氣溫度預(yù)熱到僅比爐膛溫度低50——1000℃的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)所謂的“較限”回收。其原因有兩點(diǎn)：①高溫爐膛煙氣直接進(jìn)入蓄熱體，通過(guò)切換閥的作用完成與空氣的換熱過(guò)程。②傳熱過(guò)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(shù)，kJ／(m2?℃)：△t一對(duì)數(shù)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(duì)助燃風(fēng)的阻力越大，越容易堵塞從而影響蓄熱效果。蓄熱室填充球?qū)觾?nèi)的傳熱系數(shù)主要受床層中氣流速度和蓄熱球大小和材質(zhì)的影響。【2】因此，根據(jù)實(shí)踐，我們廠(chǎng)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(fēng)的比例、天然氣流量、助燃風(fēng)度量、爐壓、排煙溫度等因素相輔相成，有時(shí)又互相矛盾。因此把上述的各個(gè)因素控制到一個(gè)合理的參數(shù)較為重要。我們廠(chǎng)本著以上原則，自2010年12月份開(kāi)始實(shí)行熔煉爐燃燒參數(shù)控制及記錄（如表1），通過(guò)實(shí)踐我們?nèi)〉煤芎玫男Ч�，并將熔煉爐燃燒參數(shù)總結(jié)如下(見(jiàn)表2)：表1助燃風(fēng)手閥/格助燃風(fēng)電動(dòng)蝶閥%爐壓設(shè)定燒嘴天然氣流量m3助燃風(fēng)機(jī)電流A實(shí)際爐壓Pa排煙電動(dòng)蝶閥開(kāi)度%排煙風(fēng)機(jī)電流A排煙溫度℃爐溫℃1#燃燒時(shí)2#燃燒時(shí)表2燒嘴天然氣流量m3助燃風(fēng)機(jī)電流A實(shí)際爐壓Pa排煙溫度℃1#燃燒時(shí)20032.520150 202#燃燒時(shí)20032.520150 20以表2為例，簡(jiǎn)述表2中各參數(shù)的控制：天然氣流量，通過(guò)在燒嘴燃燒時(shí)對(duì)其上游天然氣管道的球閥調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)需觀(guān)察天然氣管道上安裝的流量計(jì)的流量顯示，以確定調(diào)節(jié)流量是否滿(mǎn)足要求。助燃風(fēng)度量，在其調(diào)節(jié)時(shí)沒(méi)有流量計(jì)顯示可直觀(guān)參考，我們可以助燃風(fēng)機(jī)電流或爐壓作為參考。由于熔煉爐長(zhǎng)時(shí)間使用爐門(mén)檻破損，爐門(mén)密封效果下降，以爐壓作為參考是不準(zhǔn)確的，我們廠(chǎng)采用助燃風(fēng)機(jī)電流作為參考。蓄熱室更變新氧化鋁球，如果助燃風(fēng)閥門(mén)全開(kāi)，助燃風(fēng)度量很大，助燃風(fēng)機(jī)電流可達(dá)到37-40A，此時(shí)需要恢復(fù)助燃風(fēng)度量，便需調(diào)小助燃風(fēng)管道上的手動(dòng)蝶閥開(kāi)度，至助燃風(fēng)機(jī)電流滿(mǎn)足要求，從而助燃風(fēng)度量便滿(mǎn)足了要求。隨著蓄熱室內(nèi)的氧化鋁球受所排煙氣攜帶的粉塵堵塞，助燃風(fēng)度量會(huì)越來(lái)越小，生產(chǎn)過(guò)程中需及時(shí)調(diào)大助燃風(fēng)管道上的手動(dòng)蝶閥開(kāi)度，保證助燃風(fēng)電流滿(mǎn)足要求，從而保證助燃風(fēng)度量穩(wěn)定不變。當(dāng)手動(dòng)蝶閥全開(kāi)時(shí)，助燃風(fēng)機(jī)電流依舊小于32.高等，此時(shí)說(shuō)明蓄熱室氧化鋁球堵塞嚴(yán)重，不能滿(mǎn)足要求，必須及時(shí)更換。助燃風(fēng)電動(dòng)蝶閥一般要求開(kāi)至，在生產(chǎn)過(guò)程中不能調(diào)節(jié)，如果調(diào)節(jié)將會(huì)改變燒嘴點(diǎn)的助燃風(fēng)壓力和流量，可能致使點(diǎn)不能點(diǎn)著火。爐壓及排煙溫度，爐壓設(shè)定、調(diào)節(jié)及排煙溫度在上文已有論述，在此不做重述。如果實(shí)際爐壓一直低于設(shè)定爐壓，首先應(yīng)檢查微差壓變送器的爐氣壓力進(jìn)入管道是否堵塞，否則就必須加強(qiáng)爐膛的密封；如果如果實(shí)際爐壓一直高于設(shè)定爐壓，或排煙溫度較低就必須及時(shí)更換蓄熱室內(nèi)的氧化鋁球，實(shí)踐證明在助燃風(fēng)機(jī)電流大于32.高等時(shí)該情況是不會(huì)出現(xiàn)的。同過(guò)實(shí)行熔煉爐燃燒參數(shù)的記錄，分析和控制，我們的熔煉爐每熔次天然氣消耗由過(guò)去的1200-1600m3，降低至600-1000m3。綜合計(jì)算，我們5臺(tái)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(shí)。我們年產(chǎn)50000噸鑄軋板，每年要生產(chǎn)2500熔次，這樣我們每年約可節(jié)約1250000m3天然氣，折合經(jīng)濟(jì)效益350萬(wàn)元金額。同時(shí)也非常大響應(yīng)了我們?nèi)祟?lèi)社會(huì)關(guān)于低碳生活的主張。結(jié)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(fù)荷滿(mǎn)足膛化料速度的情況下，盡量降低助燃風(fēng)度量，采用低空氣系數(shù)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(fēng)的比例、天然氣流量、助燃風(fēng)度量、爐壓、排煙溫度等因素相輔相成，有時(shí)又互相矛盾。因此把上述的各個(gè)因素控制到一個(gè)合理的參數(shù)較為重要，需要制定合理的記錄，在生產(chǎn)中不斷摸索總結(jié)。5、 對(duì)于已制定的燃燒參數(shù)，會(huì)隨著生產(chǎn)的進(jìn)行而有所變動(dòng)，要在生產(chǎn)中及時(shí)調(diào)證助燃風(fēng)閥門(mén)、爐壓設(shè)定及氧化鋁球更換等，保證燃燒參數(shù)穩(wěn)定。參考文獻(xiàn)【1】高溫空氣燃燒技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)(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(yàn)研究2002.7:54-62【3】?高溫空氣燃燒技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)(下)，工業(yè)加熱【J】，2002。

　　本公司主營(yíng)3―60噸熔鋁爐設(shè)備與整體耐火材料，有專(zhuān)業(yè)的技術(shù)工程師和筑爐工程隊(duì)。經(jīng)營(yíng)各種耐火材料，高鋁耐火磚，高鋁澆注料，莫來(lái)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(lái)電咨詢(xún)與定購(gòu)。