蓄熱式熔鋁爐

1、蓄熱式熔鋁爐節(jié)能方案一 我國(guó)天然氣熔鋁爐能耗現(xiàn)狀二 蓄熱式燃燒技術(shù)簡(jiǎn)介三 燃燒方式以及燃燒技術(shù)四 蓄熱式燒嘴選型及布置方式五 節(jié)能要點(diǎn)六 節(jié)能分析七 20噸熔鋁爐節(jié)能方案設(shè)計(jì)一 我國(guó)天然氣熔鋁爐能耗現(xiàn)狀01020304050607080國(guó)內(nèi)噸鋁能耗國(guó)外噸鋁能耗國(guó)內(nèi)外天然氣熔鋁爐噸鋁能耗萬(wàn)大卡5575二 蓄熱式燃燒技術(shù)簡(jiǎn)介 燒嘴和蓄熱體成對(duì)出現(xiàn)，助燃空氣通過(guò)其中一個(gè)燒嘴，被加熱后供燃燒用，另一個(gè)燒嘴充當(dāng)排煙的角色，同時(shí)蓄熱體被加熱。當(dāng)?shù)竭_(dá)換向時(shí)刻時(shí)，換向閥動(dòng)作使系統(tǒng)反向運(yùn)行，煙氣加熱好的蓄熱體被用來(lái)加熱空氣，助燃空氣冷卻的蓄熱體又被離開爐子的高溫?zé)煔饧訜?，基本原?將高溫空氣噴射入爐膛，維持低氧

2、狀態(tài)，同時(shí)將燃料輸送到氣流中，產(chǎn)生燃燒?？諝鉁囟阮A(yù)熱到8001000以上，燃燒區(qū)空氣含氧量在21%2%，與傳統(tǒng)燃燒過(guò)程相比，高空氣燃燒的最大特點(diǎn)是節(jié)省燃料，減少CO2和NOX的排放及降低燃燒噪音，被譽(yù)為二十一世紀(jì)關(guān)鍵技術(shù)之一。技術(shù)形成技術(shù)形成蓄熱式燃燒系統(tǒng)工作原理三 燃燒方式分類1擴(kuò)散式燃燒2部分預(yù)混式燃燒3預(yù)混式燃燒1擴(kuò)散式燃燒2部分預(yù)混式燃燒3預(yù)混式燃燒幾種燃燒方式對(duì)比 非預(yù)混式燒嘴特點(diǎn)：1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、燃燒穩(wěn)定不發(fā)生回火 2天然氣與空氣可預(yù)熱到較高溫度 3天然氣與空氣混合較差，火焰較長(zhǎng) 4為使充分燃燒，必須提供較多的助燃空氣。 半預(yù)混式燒嘴特點(diǎn)：1改變天然氣和空氣的配比可調(diào)節(jié)火焰長(zhǎng)度 2基本

3、上不存在回火現(xiàn)象 3可根據(jù)工藝要求控制氣氛 。 全預(yù)混式燒嘴特點(diǎn)：1空氣過(guò)剩系數(shù)小，燃燒強(qiáng)度高 2天然氣要保持較高的壓力，以防回火 3天然氣與空氣預(yù)熱溫度不宜超過(guò)400燃燒技術(shù)分類一 空氣分級(jí)燃燒優(yōu)點(diǎn)：非常好的火焰形狀，火焰能夠很好地進(jìn)行控制，火焰光亮，輻射性能好，加熱效果好。燃燒技術(shù)分類二 燃?xì)夥旨?jí)燃燒技術(shù)沒(méi)有定型的火焰，火焰無(wú)法控制，燃燒性能差，燃?xì)鈬娮煲谉龤?，輻射性能差，加熱質(zhì)量低。二段式低NOx燃燒器 二段式低NOx燃燒器該燃燒器的工作原理如圖1所示，是將燃燒用的空氣分2次通入燃燒區(qū)，從而使燃燒過(guò)程分兩個(gè)階段完成，避免高溫區(qū)過(guò)分集中。二次空氣是從還原區(qū)外圍送入的，在火焰尾部完成完全燃燒

4、。由于實(shí)行分段燃燒，避免了高溫區(qū)集中， 因而NOx的排放濃度顯著降低。四 蓄熱式燒嘴選型及布置方式采用半預(yù)混式燃燒方式結(jié)合空氣分級(jí)燃燒方式，可以達(dá)到最佳節(jié)能效果，并有效地降低了NOx的排放量?？諝夥旨?jí)燃燒燒嘴結(jié)構(gòu)示意圖一次空氣系數(shù)1 空氣分級(jí)燃燒的一、二次空氣配比對(duì)燃燒室內(nèi)NOx等污染物排放有較大影響。從表一可知，當(dāng)一次空氣占40左右時(shí)，燃燒室內(nèi)可以更好地形成很強(qiáng)的還原氣氛，形成低氧濃度區(qū)，并相應(yīng)降低了該燃燒區(qū)的溫度，從而達(dá)到抑制NOx生成的效果，此時(shí)的NOx排放最少。蓄熱式燒嘴最佳安裝方式為使蓄熱式熔鋁爐內(nèi)溫度分布均勻，蓄熱式燒嘴的布置和對(duì)數(shù)很重要，燒嘴的布置基本方式如下圖所示，最少兩對(duì)燒嘴

5、交錯(cuò)布置，使?fàn)t內(nèi)煙氣形成繞流，爐內(nèi)溫度分布均勻。燒嘴的對(duì)數(shù)選擇與熔鋁爐的外形尺寸和總熱負(fù)荷，單個(gè)燒嘴的最大出力有關(guān)。燒嘴對(duì)數(shù)的選定 30 t熔鋁爐 采用兩組蓄熱式燒嘴（單個(gè)燒嘴最大燃?xì)饽芰?00 Nm3/h），燃料為天然氣（8500 kcal/Nm3）。 燒嘴的功率根據(jù)熔鋁爐的總負(fù)荷來(lái)選擇。一般4到7噸采用一對(duì)燒嘴?？紤]經(jīng)濟(jì)性因素，采用的蓄熱式燒嘴對(duì)數(shù)不宜過(guò)多。燃燒器品牌 目前進(jìn)口燃燒器有：美國(guó)麥克森 、 德國(guó)威索、意大利利雅路、百得、意高、英國(guó)力威、優(yōu)尼瓦斯、瑞典百通、芬蘭奧林等各種品牌。 國(guó)產(chǎn)燃燒器有：北京神霧、岳陽(yáng)顏氏燃燒器、浙江百特、歐瑞特、上海凌云、華之邦、唐山金沙、無(wú)錫賽威特等五

6、節(jié)能要點(diǎn)（1）在加料期，應(yīng)盡可能縮短加料時(shí)間。（2）在熔化期，采用高速長(zhǎng)火焰燃燒器，加強(qiáng)火焰對(duì)鋁錠的沖擊能力。（3）在液面化平以后及固液轉(zhuǎn)化期，采用必要的熔體攪拌手段。（4）在固液轉(zhuǎn)化期完成后，及時(shí)控制熱負(fù)荷的供應(yīng)量，避免過(guò)燒。 （5）精煉及保溫期應(yīng)精確控制熱負(fù)荷大小，以最小的熱供應(yīng)量實(shí)現(xiàn)保溫。六 節(jié)能分析我國(guó)天然氣熔鋁爐噸鋁能耗75萬(wàn)大卡，折合天然氣約88Nm3 ，過(guò)量空氣系數(shù)1.17需要空氣量1030Nm3產(chǎn)生煙氣量1118Nm3煙氣溫度1000煙氣成分如圖，1000煙氣比熱為1.51KJ/(m3)空氣平均溫度22，比熱為1.013KJ/(kg)標(biāo)況下空氣密度1.293kg/m3煙氣帶走熱

7、量約396680大卡節(jié)能分析利用煙氣預(yù)熱空氣到900 900 空氣比熱為1.127KJ/(kg)可以節(jié)省能量316065大卡，占可回收煙氣熱量約80%，采用蓄熱技術(shù)完全可行，即節(jié)省折合約37m3天然氣，按80%效率可以節(jié)省約30m3天然氣即采用蓄熱式煙氣回收技術(shù)噸鋁能耗可降至58m3七 20噸熔鋁爐節(jié)能設(shè)計(jì)方案蓄熱式天然氣熔鋁爐裝料量20t設(shè)計(jì)熔化速率：正常條件下4t/h，最大熔化速率5t/h噸鋁能耗60 m3/t天然氣熱值8500大卡選用型號(hào)為L(zhǎng)X02DRQ060-1000的蓄熱式燒嘴3對(duì)燒嘴具體參數(shù)蓄熱式燒嘴蓄熱式燒嘴蓄熱式燒嘴結(jié)構(gòu)：由耐高溫的全陶瓷燒嘴和蓄熱式陶瓷換熱器構(gòu)成蓄熱式燒嘴燒嘴

8、布置方式三對(duì)燒嘴等距對(duì)稱布置熱量收支平衡熱量支出1噸鋁熔化所需熱量270000大卡2出爐煙氣帶走熱量275268大卡3輻射及表面散熱和其他熱損失總計(jì)約180000大卡熱量收入1燃燒化學(xué)熱510000大卡2預(yù)熱空氣215416大卡蓄熱體材料及尺寸熔鋁4t/h，噸鋁能耗60Nm3，每小時(shí)消耗240Nm3天然氣三對(duì)燒嘴，每對(duì)燒嘴80Nm3天然氣，產(chǎn)生煙氣量1016Nm3每對(duì)燒嘴每分鐘產(chǎn)生17Nm3煙氣，約25670kj熱量即蓄熱體需要蓄熱量25670kj蓄熱陶瓷小球物性比熱容為1.1KJ/(kg)密度2200kg/m3價(jià)格約4元/kg蓄熱體溫度200950需要蓄熱陶瓷小球約31kg體積約0.015m

9、3堆積體積約0.02m3蓄熱陶瓷小球 蓄熱體造價(jià)每個(gè)蓄熱體燒嘴蓄熱陶瓷球約130元三對(duì)燒嘴蓄熱陶瓷球總價(jià)780元每個(gè)蓄熱體燒嘴體積約0.04m3蓄熱體效果好投資少占地面積也不大節(jié)能效益改造之前噸鋁能耗88m3，采用蓄熱式燃燒技術(shù)，噸鋁能耗降到60m3以下，節(jié)能量約為32%天然氣價(jià)格按4元/m3算，20噸熔鋁爐，每天四爐，一年按300天運(yùn)行，每年可節(jié)省天然氣672000m3，節(jié)約資金2688000元本方案一次性投資約50萬(wàn)元，投資回收期約3個(gè)月。國(guó)外蓄熱式熔鋁爐方案 主要結(jié)構(gòu)為兩部分： 1傳統(tǒng)燃燒器，一次空氣可以調(diào)節(jié) 2蓄熱式預(yù)熱二次空氣直接通入爐膛燃燒器結(jié)構(gòu)節(jié)能量計(jì)算燃燒器一次空氣為常溫空氣，空氣量可以通過(guò)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍一次空氣系數(shù)0.2到1.3為達(dá)到最大節(jié)能效果一次空氣系數(shù)調(diào)到0.2，二次空氣系數(shù)0.97二次空氣預(yù)熱到900每立方天然氣需要二次空氣9.7立方900 空氣比熱為1.127KJ/(kg)預(yù)熱空氣熱量12438kj，效率按80%算每立方天然氣可以節(jié)省9950kj熱量相當(dāng)