蓄热燃烧器在当代熔铝炉上的应用

江南

摘要 对25t倾动式圆形炉的结媾和主要特点作了扼要引见。着重引见了具有高效、节能、低浑浊等特性的新式蓄热烧嘴的机关、职业原理和在熔铝炉上的应用境况及节能成就。

　　要害词 蓄热燃烧器圆形熔铝炉高温氛围燃烧Nox排放量

　　Application of Heat Accumulation Burner in Modern

　　Aluminium Melting Furnace

　　He Yongdong

　　(Huanggang Aluminium Co.，Ltd.，Huanggang，436218，China)

　　Abstract The constructions and main specifics of 25 t circular furnace are briefly introduced. The constructions，work principles，applications and energies saving of new heat accumulation burner are emphasized.The burner is of fine efficacy，energy saving and little contamination.

　　Keywords heat accumulation burner；circularaluminiummeltingfurnace；burning with high temperature air；NOx emission

　　近20年来，通过热工职业者的试验切磋，熔铝炉的燃烧控制技能和余热接纳技能取得了突破性的前进。以RCB、1150、HRS蓄热烧嘴为代表的新式燃烧装置，在抬高生产率、低沉燃耗和浑浊物的排放量方面取得了很大的胜利。本文以25t顶装料圆形炉为例，对新式RCB蓄热烧嘴的机关特点、应用性能和经济效益作扼要引见。

　　1 25t圆形炉的机关与技能性能

　　1.1 圆形炉的机关与性能

　　25t倾动式熔铝炉由圆形炉本体、可打开的球缺形炉盖、启盖机、炉底倾动机构、蓄热式燃烧器体系、烧嘴供风和引射风体系组成，见图1。

　　图1 25 t 倾动式圆形炉表示图

　　1.2 圆形炉的主要特点

　　圆形炉的烧嘴按炉子中心圆的切线对象向下歪斜10°装置，使火焰直冲熔池，炉膛内形适于气流循环，无火焰死角，以担保对流加热成就好。顶开盖可实现快速装料，每炉装料时间为15～20min，低沉劳动强度。倾动式缩小了转注操纵时间，削减了熔体温度亏损。圆形炉具有较小的比外观积，与矩形炉相比可低沉侧部蓄热散热亏损20%。

　　蓄热式烧嘴是成对设置装备摆设的高速烧嘴，25t圆形炉采取5套型号为RCB的蓄热烧嘴，单只烧嘴的供热本事为2.508GJ/h，火焰喷速快且周期换向，有利于炉气循环。

　　圆形炉采取钢机关框架，全耐火纤维喷涂的炉盖机关。炉盖底圆直径6233mm，弦高760mm，耐火纤维的总厚度为300mm，此中普铝层厚度为120mm，高铝层厚度为180mm。耐火纤维喷涂技能适于形状纷乱、异型部位的炉衬动工，具有动工速率快，筑炉劳动强度低，炉盖重量轻，蓄热少，升温快的长处。

　　RCB蓄热烧嘴装置有自动点火和火焰监测装置，当主燃烧器被点燃后，点火烧嘴可以自动关上。烧嘴内衬为耐火质料，腐化介质对烧嘴和排烟器的应用寿命无不良影响。与平凡自身预热烧嘴熔铝炉相比，可省去烟囱和付烟道，大大简化炉体机关。

　　2 蓄热烧嘴的机关与职业原理

　　2.1 机关与原理

　　蓄热式烧嘴与蓄热式炉相比，具有机关紧凑、换向时间短、排烟温度低、热接纳率高和预热温度摇动小的长处，机关参数见图2。蓄热烧嘴平常包罗相似的两个燃烧器本体、两个别积紧凑的蓄热室、一套换向阀门体系和相配套的控制体系。两个蓄热室分别处于蓄热（流过烟气）或预热（流过氛围）职业状态，议定换向装置使烟气和氛围瓜代流过每个蓄热室。图3为蓄热烧嘴在一个加热周期内的职业境况。前半个周期，燃料和助燃氛围由1号烧嘴通入，1号烧嘴喷出的高速高温火焰对炉料举行加热熔化；与之配套的2号烧嘴在引射风的抽力作用下抽取炉内烟气，并对2号蓄热室内的蓄热体举行加热。由于蓄热体油的比外观积大，蓄热本事强，导热性能和传热性能极佳，透热深度小，蓄热体在很短的时间内即能到达热饱和状态，对减小预热温度的摇动，缩小换向时间，低沉蓄热体尺寸有利。在后半个周期，换向装置将烟气和助燃风的流向切换过来。这时，1号烧嘴吸烟，2号烧嘴则处于燃烧状态。凉风经2号蓄热室被预热至高温并送往2号嘴参预燃烧经过，蓄热体逐渐被冷却降温；与此同时，1号烧嘴抽取炉内烟气对1号蓄热体举行加热，由蓄热室扫除的烟气温度在150～180℃之间，低温烟气议定排烟器排空。云云再三循环，维持燃烧经过。

　　1-换向装置；2-1#烧嘴；3-蓄热体；4-2#烧嘴；5-炉体

　　2蓄热式烧嘴表示图

　　图3 蓄热式燃烧器职业原理图

　　2.2 蓄热烧嘴与间壁烧嘴的比力

　　蓄热烧嘴和间壁烧嘴都是自身预热烧嘴，后者的余热接纳原理与换热器的相似，烧嘴平常为单体机关，单只烧嘴络续职业[1]。前者的余热接纳原理则与蓄热室式炉相近，烧嘴和蓄热室都是成对出现的，两只烧嘴瓜代举行吸烟和燃烧喷火状态。

　　从应用成就看，间壁烧嘴余热接纳率不超出45%；蓄热烧嘴余热接纳率可到达90%，见表1。间壁式烧嘴在简化炉体机关方面有较好的成就，但烟气排放量大，NOx的排放量多；蓄热烧嘴在简化炉体机关的同时还可缩小炉体尺寸。新一代蓄热烧嘴因采取了烟气强循环再生燃烧技能和高温氛围燃烧技能，NOx的排放量仅为古代燃烧技能的10%，烟气排放量可削减30%[1，2]。

　　表1间壁式与蓄热式自身预热燃烧器比力[2] 间壁式烧嘴 蓄热式烧嘴

　　职业原理 热换取装置为不换向的换热器，络续工况 热换取装置为需换向的蓄热室，周期工况

　　氛围预热温度/℃ 480～600 较炉温低80～150℃，平常可将氛围预热到960～1080℃

　　排烟温度/℃ >700 150～180

　　应用寿命/a 3～5 >10

　　余热接纳率/% 40～45 ≈90

　　2.3 蓄热燃烧器的特点

　　蓄热燃烧器可以将氛围预热到1000℃左右，与炉温仅相差80～150℃；烟气排放温度可低于200℃。与采取凉风相比（不接纳烟气余热），RCB燃烧器的燃料节省率可高达60%～65%[3]，由于采取了烟气强循环再生燃烧技能，其NOx的排放量很少。同时由于采取了高余热接纳率技能，氛围损耗系数由1.0增大到1.5时，熔铝炉的单元燃耗和炉子的热效果转变不大。

　　RCB烧嘴的另一个长处是可以采取低氧燃烧技能。燃料的现实表面燃烧温度公式为：

　　式中：QyDw-燃料的低位发热，kJ/kg；

　　Q氛围、Q燃料-预热燃料和助燃氛围带入炉内的物理热，kJ/kg；

　　Vn-氛围损耗系数为n的境况下，燃-料燃烧时的产品天生胸襟，m3/kg；

　　Cy燃烧天生气的均匀比热容，kJ/(m3.℃）

　　由（1）式可知，随助燃氛围温度的抬高，Q氛围增大，燃烧温度抬高；当氛围温度预热到1000℃以上时，假如仍按通例燃烧技能的准绳供入氧气，炉温就会超出铝熔炼工艺容许的温度，乃至超出耐火质料的容许应用温度[4]。往助燃氛围中通入不加入燃烧响应的烟气，使助燃氛围中的氧含量低沉，通入燃料量削减，因VnCy增大，燃烧温度随之低沉。控制通入的烟胸襟，可以将炉温控制在铝熔炼工艺容许的范畴内。

　　排放的NOx是引发酸雨和光化学烟雾的重要因为，对处境造成极大的毁坏。RCB烧嘴抽取炉内烟气掺入助燃氛围中，低沉了助燃氛围中的N2、O2浓度，低沉了燃料燃烧温度，由于消除结果部高温区，NOx的天生量大幅度低沉，现实NOx的排放量仅为平凡蓄热烧嘴的10%。

　　RCB蓄热式自身预热烧嘴将很高温度（达1000℃左右）的助燃氛围喷射入炉膛，超出了燃料的自燃温度，无需火焰稳固机制即能担保稳固燃烧，火焰在匀称高温激励的响应中天生，炉温的匀称性不受古代火焰的形状、火焰长度、火焰的刚性及铺展性的影响，整个炉膛的温度梯度很小，燃烧噪音极低。

　　RCB燃烧器属于高效、节能、低浑浊、高效益的新式燃烧装置，在日本被誉为是21世纪的要害技能之一，具有别的型式燃烧器不行相比的长处，带来极好的经济和社会收入。

　　3 蓄热烧嘴的应用境况与节能成就

　　25t圆形炉采取5套RCB蓄热烧嘴，每套烧嘴的燃油本事为60kg/h，0#柴油的低热值为QyDw=43410kJ/kg，铝装炉量为25t/炉，熔炼一炉产业纯铝的时间为 =3.1h；而采取平凡烧嘴的燃油单耗为B'=80kg/t。熔铝炉采取喷射排烟技能，喷射风与助燃风各用一台风机，风机的风压为7000Pa，烧嘴换向周期为60～90s。

　　则熔炼每吨铝的现实燃油损耗量为：

　　因此，采取RCB烧嘴时的燃料节省率为：

　　(2)

　　式中：B'-未采取蓄热烧嘴时熔炼吨铝的燃料单耗，kg/t；

　　B-采取RCB烧嘴时的燃料单耗，kg/t。

　　将B=37.2B'=80代入（2）式，得η节=53.5%。

　　从热均衡剖析可知，采取RCB烧嘴的燃料节省率与炉子砌体的蓄热量、炉体的外观散热亏损相关。由于烧嘴是议定烟气接纳余热的，炉体的蓄热量减小，外观散热亏损越少，则排烟余热量越大，燃料节省率就越高。

　　RCB蓄热烧嘴不适于在带熔炼前室的熔铝炉、双向熔炼炉和使用烟气余热预热炉料的竖式熔铝炉上装置应用。在这些炉型中，烧嘴吸烟都将削弱烟气对炉料的预热作用，形成烧嘴与预热段争热量的场面。看待不设烟囱、烟道，不装置换热器，不使用烟气余热预热炉料的室式熔铝炉（在中小型企业中万分广大），如能将熔池上部炉墙改成热惰性小的高强轻质耐火质料，炉顶采取纤维喷涂料机关，并装置余热接纳率险些靠近表面值的RCB高速蓄热烧嘴，即能在熔铝炉上实现高炉温、高火焰喷出速率、高烟温、高余热接纳率和低惰性的四高一低的操纵技能。能有用深化炉内热换取经过，抬高熔炼生产率，大幅度低沉燃料损耗，并可节省现排场积，收到志愿的综合经济成就。

　　作者简介：贺永东，男，1966年生，高级工程师。

　　作者单元：湖北黄冈铝业有限公司 湖北省黄冈市 436218

　　参考文献

　　1 周怀春，盛锋等。高温氛围燃烧技能。产业炉。1998，(1):19～27

　　2 张先棹，尹丹模。自身预热燃烧器与燃料产业炉创新。产业加热，1997，(2):20

　　3 郭伯伟，张者一。蓄热燃烧器在当代产业炉上的应用。产业加热，1998，(5):14

　　4 王秉铨主编。产业炉策画手册。北京：机械产业出书社，1996.20～21