熔铝炉节能技术改造方案.pdf

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1、熔铝炉节能技术改造方案广州好易燃能源科技有限公司1概述铝及铝合金熔炼炉（简称熔铝炉）是铝加工熔铸行业最常用的设备，其熔炼过程也是铝加工行业能源及材料消耗最大的生产环节，熔化速率及吨铝能耗是熔铝炉两个最基本的能力指标，熔铝炉设计技术的实质就是要通过合理的结构设计，实现以最小的能源消耗获取最大的铝熔化速率，从而达到熔铝炉设备利用率、能源利用率、材料利用率最优化的目的。广东省铝型材行业的熔铝炉大多是矩形炉，燃料种类大多是燃油和燃气，平均能耗在3200～4400MJ/吨铝，是型材行业的“煤老虎”。我们对熔铝炉的使用状况进行了深入地了解和调研，组织技

2、术人员进行攻关，对熔铝炉的工作运行方式和特点进行了准确的分析和论证，对炉型结构、炉衬材料及筑炉技术、燃烧器选型、生产过程全自动控制技术等都制定了自己独特的方案，对现在已经在用的熔铝炉的节能技术改造也确定了方案。试图为新建企业的设备选型以及老企业的节能降耗做一份贡献。2熔铝炉运行特点与热工过程分析2.1熔铝炉运行分析熔铝炉是典型的周期式高温熔炼设备，一般来说，从铝锭入炉到熔炼结束，大致可细分成以下几个阶段：装料期、熔化初期、熔化中期、熔化后期、升温期、精炼及保温期。其相对应的炉温及能量分配模型见图1。图1熔铝炉炉温及能量分配模型示意图2.2熔

3、铝炉内料堆熔化过程装料通常是在热炉下进行的，这时，烧嘴通常设在关闭或小火状态，随着冷炉料的加入，炉温下降很快，装料时间越长，炉温下降越多。刚装入炉的铝锭在炉内呈料堆状态，随着温度上升，料堆表面的炉料开始熔化，熔融的铝液向下流动，当温度达到600℃左右时，支承料堆的强度消失，料堆下降并没入液面以下，炉内逐渐呈水平镜面。图2为熔炼过程中炉料变化示意图。图2熔炼过程中炉料变化示意图2.2.1火焰冲击作用在料堆没入液面以前，火焰直接冲击到料堆上，由于强冲击作用，炉内对流传热效果占主导作用，热效率最高，炉料熔化最快，炉温上升缓慢。2.2.2固液转换过

4、程随着料堆逐渐没入液面，液面下的熔体呈固液混合状态，对流传热作用逐渐下降，炉温上升速度逐渐加快并很快达到定温（通常设定在1150～1200℃），辐射传热作用逐渐上升，这时，表面铝液的温度上升很快，并将热量向液面下的固液混合体传递，但由于铝金属黑度较小，辐射传热效率并不高，同时此过程还伴随着铝的固液转化，这个阶段熔体的温度变化不大，有时还出现铝液温度下降的现象。纯铝的固液转变温度为660℃，铝的比热容为880J/kg.℃，熔化潜热高达393KJ/Kg，使一吨纯铝熔化，需要先升温到660℃（约需3134737Kcal热量，相当于16m天然气），

5、然后再将其熔化（约需9402033Kcal热量，相当于11m天然气），总共需要27m天然气才能将其融化，远高于铜（213KJ/Kg）、镍（305KJ/Kg）等金属，因此，铝的固液转化期需要消除更多的热量。如果考虑到熔铝炉基地的热效率，所需天然气量会高很多。因此，在炉内液面化平以后，一方面由于传热效率的降低，另一方面又因固液转化需要更多的热量供应，熔化过程变得更为缓慢，需要的时间更长，消耗的热量更多。同时，排出的烟气温度也最高。2.2.3铝液保温过程当炉内固体铝全部转化成液态铝以后，熔体对热负荷的需求大幅减少，铝液温度上升速度很快，此时如不及

6、时调整热量供应量，容易出现熔体过热现象。在保温期，金属熔体对热量的需求较少，这时，热负荷的供应主要是补充炉体散热损失。分析上述各阶段特点，可得出以下的结论：（1）在加料期，应尽可能缩短加料时间，提高装料作业效率，可提高炉子的能源利用率。（2）在熔化期，采用高速长火焰燃烧器，加强火焰对铝锭的冲击能力，可加速铝锭的熔化速度。（3）在液面化平以后及固液转化期，在强化辐射传热的同时提高火焰对液面的对流加热能力，同时采用必要的熔体搅拌手段，可显著缩短熔化时间。（4）在固液转化期完成后，铝液温度上升很快，应及时控制热负荷的供应量，避免过烧现象的发生。（

7、5）精炼及保温期应精确控制热负荷大小，确保以最小的热量供应量实现保温效果，从而降低不必要的能源消耗。从铝熔化的过程分析可以看出，在铝的熔化过程中，各阶段热负荷的需求情况及热传导方式均有很大的差异，只有认真分折这些特点，才能做好针对性的设计及控制工作，也只有这样，才能实现熔铝炉设计的最优化效果。3熔铝炉选型及设计作为一种高温熔炼设备，坚固的炉体结构及良好的密封性能是熔铝炉设计中首要考虑的问题。从炉型上看，常见的熔铝炉炉型多为矩形或园形两种结构形式，一般认为，15吨以下容量的炉子多采用矩形炉结构；当炉子容量大于15吨后，园形炉的优势要更多一些。

8、实践表明，合理的熔铝炉炉型结构设计可显著改善炉子传热效果，提高熔化能力，降低能源消耗。3.1圆形熔铝炉从热工的角度分析，在相同容量的前提下，园形熔铝炉炉内体积要比矩形炉大，炉子容