張正國(guó)教授談再生金屬熔煉設(shè)備的升級(jí)換代(baidu)

1、張正國(guó)教授談再生金屬熔煉設(shè)備的升級(jí)換代楊建瀟 3872字中國(guó)再生金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展到今天，舊有的生產(chǎn)模式和技術(shù)設(shè)備已經(jīng)不能適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展要求，節(jié)能減排任務(wù)嚴(yán)峻，環(huán)保問題凸顯。尤其在經(jīng)過了去年全球范圍的金融危機(jī)之后，很多固守過去粗放生產(chǎn)模式的再生金屬企業(yè)都不得不將目光投向了節(jié)能、環(huán)保的生產(chǎn)模式上來，因?yàn)樵谌缃竦臅r(shí)代只有集約化生產(chǎn)，真正向生產(chǎn)要效益才是出路，全行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)革新迫在眉睫。日前，記者就再生金屬產(chǎn)業(yè)中技術(shù)設(shè)備的升級(jí)換代問題，特別是污染存在的重點(diǎn)環(huán)節(jié)熔煉爐的技術(shù)革新問題，采訪了國(guó)內(nèi)再生金屬設(shè)備研發(fā)與制造的權(quán)威專家張正國(guó)教授，他從熔煉設(shè)備的爐型選用、燃燒器配置、工藝控制和節(jié)能與減排四個(gè)要

2、素介紹了再生金屬熔煉設(shè)備未來的發(fā)展方向。記者：時(shí)至今日，國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)已相當(dāng)重視日益重視，節(jié)能減排任務(wù)嚴(yán)峻，而再生金屬產(chǎn)業(yè)并無一個(gè)規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，特別是在熔煉設(shè)備上，技術(shù)、設(shè)備水平參差不齊，既有最為簡(jiǎn)單、污染嚴(yán)重的坩鍋、地爐，又不乏投資動(dòng)輒幾千萬的國(guó)外引進(jìn)的成套設(shè)備。張正國(guó)教授，我想請(qǐng)您介紹一下，哪種熔煉設(shè)備才是國(guó)內(nèi)再生金屬行業(yè)應(yīng)該選用的、可以推廣的。張正國(guó)：關(guān)于爐型的選擇，首先要明確的就是沒有一種爐型是通用的，根據(jù)不同企業(yè)不同情況，在技術(shù)設(shè)備更新?lián)Q代時(shí)選用的設(shè)備和生產(chǎn)工藝也不盡相同。原料類型、燃料類型、地方政策、甚至是地理位置都是技術(shù)設(shè)備選擇的制約因素。但是，萬變不離其宗，好的熔煉爐，一定要

3、遵循以下三點(diǎn)原則快速熔煉（低燒損），低能耗和低建設(shè)成本?？焖偃蹮掝櫭剂x就是在可操作的范圍內(nèi)，盡量縮短熔煉時(shí)間以減少不必要的燒損?，F(xiàn)在在日本鋁壓鑄行業(yè)就有許多快速熔煉爐，其原理類似豎平爐，只不過是相對(duì)來說小一號(hào)而已，規(guī)模大約在12噸左右。大型快速熔煉爐據(jù)我所知在亞洲只有臺(tái)灣有一臺(tái)，主要用于再生銅工業(yè)，我們?nèi)ツ暝谡憬患移髽I(yè)建設(shè)了一臺(tái)40噸的豎平爐是國(guó)內(nèi)投入生產(chǎn)的第一臺(tái)。快速熔煉爐中的豎爐主要承擔(dān)熔化任務(wù)，平爐主要起保溫作用。所謂快速是指熔化速度快，我們?cè)谪Q爐底部設(shè)置燃燒器，此部位溫度相對(duì)整個(gè)爐體最高，金屬在此熔化。根據(jù)豎爐熱工原理，豎爐的上半部分主要利用底部傳上來的熱量預(yù)熱需要被熔化的金屬，做

4、到熱量的合理、充分利用。金屬?gòu)呢Q爐頂口投入，在經(jīng)過豎爐上半部分時(shí)被充分預(yù)熱，在豎爐底部被熔化，之后流入溫度相對(duì)較低的平爐中保溫、精煉，這樣的熔化形式使得金屬暴露在高溫中的時(shí)間大大縮短（只在豎爐底部一段金屬被熔化期間暴露在高溫下），從而大大減少燒損。第二點(diǎn)原則低能耗，單耗是衡量熱工效率的具體指標(biāo)。有數(shù)據(jù)可知，豎平爐用于煉銅，單耗可達(dá)到80萬大卡，這與一般反射爐120萬大卡的單耗相比，單單更換爐型就會(huì)節(jié)省1/3的能耗，還不用說再加上其他方面的工藝改進(jìn)，保守估計(jì)，選用豎平爐冶煉，爐子熱效率可達(dá)40%-50%。我個(gè)人早在1989年就為當(dāng)時(shí)的某國(guó)企設(shè)計(jì)過一臺(tái)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的熔鋁豎平爐，當(dāng)時(shí)單耗達(dá)到了55萬大卡

5、/噸鋁方塊，這個(gè)數(shù)字據(jù)我所知，至今未被改寫。第三點(diǎn)原則就是熔爐的建設(shè)與維修成本問題。我想說的是這是一個(gè)需要綜合考慮的指標(biāo)，不能單單說我這個(gè)爐子建設(shè)費(fèi)用是你這個(gè)爐子的三倍，我的成本就是你的三倍。成本計(jì)算應(yīng)該是對(duì)整個(gè)爐子在完整的服役時(shí)間內(nèi)他的建設(shè)、維修費(fèi)用、誤工費(fèi)用加權(quán)求和?，F(xiàn)在有的爐窯生產(chǎn)廠家過分追求低價(jià)以吸引用戶。便宜的爐子為什么便宜??？該用Cr25Ni20為原料制作的閥門他給改用鑄鐵的，能不便宜么！你要問爐窯生產(chǎn)廠為什么改用鑄鐵的，他會(huì)說著呢，用鑄鐵的足矣，用好的沒用，燒壞了直接換一個(gè)就成了，成本很低。但是他的回答恰恰忽略了雖然維修費(fèi)用不高，耽誤的生產(chǎn)工時(shí)也是其中的隱形損失啊！看著別人利用好

6、行情掙錢，自己卻因?yàn)闋t窯維修錯(cuò)過生產(chǎn)周期，那是只能是亡羊補(bǔ)牢，為之晚矣。另外還有一個(gè)我一直以來倡導(dǎo)的概念就是熔與煉的分開進(jìn)行。所謂熔煉其實(shí)就是一個(gè)氧化還原的過程，氧化掉不需要的雜質(zhì)，還原出需要的金屬。而目前國(guó)內(nèi)的熔煉車間中，熔煉過程都在同一爐體內(nèi)進(jìn)行仍是主流工藝模式。這種工藝模式造成了一個(gè)問題，在氧化還原兩個(gè)過程中，生成的爐渣酸堿性經(jīng)常發(fā)生變化，一會(huì)是酸性的一會(huì)是堿性的，對(duì)爐體耐火材料造成的傷害非常大，我知道國(guó)內(nèi)有些爐子的耐火材料半年就要更換一次，這無形中也增大了生產(chǎn)成本，要知道單是更換耐火材料其成本占到了一臺(tái)爐子總造價(jià)的25%-30%。我倡導(dǎo)的概念是熔煉分開，比如豎平爐，豎爐熔化，平爐精煉，

7、人為的將氧化和還原兩個(gè)過程分開到兩個(gè)不同的爐體中進(jìn)行，單一爐體內(nèi)的酸堿性波動(dòng)較小，對(duì)耐火磚的損壞也就相對(duì)較小，從而節(jié)省了維修成本。記者：張正國(guó)教授，我知道現(xiàn)在的蓄熱式燃燒技術(shù)在我們?cè)偕饘僖睙掝I(lǐng)域逐漸流行起來，我想聽聽您對(duì)他的看法。張正國(guó)：說到蓄熱式燃燒技術(shù)我們就引出了熔煉設(shè)備發(fā)展方向第二個(gè)要素燃燒器的選擇。我早在1974年，就參與了當(dāng)時(shí)冶金部蓄熱式燒嘴的研制課題，可以說我是中國(guó)最早搞蓄熱式燒嘴的一批人中的一個(gè)。很多人都知道我不贊成蓄熱式燒嘴運(yùn)用到再生金屬熔煉領(lǐng)域，這是有原因的。當(dāng)時(shí)我們搞蓄熱式燒嘴主要的應(yīng)用領(lǐng)域是在冶金軋鋼連續(xù)加熱爐上，其加熱過程是一個(gè)連續(xù)加熱的過程，爐子預(yù)熱段、加熱段、均熱

8、段都是個(gè)固定的溫度場(chǎng)分布，加熱的方式是以輻射加熱為主。對(duì)于火焰剛性沒有過高要求，如火焰剛性過高反而會(huì)造成熱鋼錠局部過熱過燒；而再生金屬的熔化過程中，我們希望得到低燒損的快速熔化效果，這就對(duì)火焰剛性的要求較高，蓄熱式燒嘴最大的弱點(diǎn)在于其火焰剛性不足，因?yàn)榕艧熀瓦M(jìn)氣都要經(jīng)過陶瓷蓄熱體，其流速受到了限制，這就制約了它在再生金屬熔煉過程中應(yīng)用效果。有人說這沒關(guān)系，附加大功率鼓風(fēng)機(jī)人為增加氣壓就可以了?？梢允强梢?，但是蓄熱效果很可能因此就打了折扣。不光如此，排氣不順暢會(huì)導(dǎo)致爐內(nèi)爐壓過高，產(chǎn)生四面冒火的現(xiàn)象，節(jié)能效果隨之降低。而且，如果排煙溫度達(dá)不到要求的200以下，對(duì)于煙氣之后的布袋除塵系統(tǒng)也是個(gè)非常大

9、的威脅。另外一點(diǎn)，蓄熱式燒嘴火焰剛性不足的后果是增加了金屬停留在相對(duì)高溫中的時(shí)間長(zhǎng)度，這對(duì)于燃料的節(jié)省和燒損來講都是不利的。打個(gè)比方，大家都知道氧氣切割槍，槍頭部分溫度達(dá)到極高溫才能使被切割金屬迅速融化，而豎平爐正是利用了這個(gè)原理，只在豎爐底部形成可以熔化金屬的極高溫，在此段熔化了的金屬會(huì)快速流入相對(duì)低溫的平爐中，一方面減小了金屬暴露在高溫下燒損的可能性，另一方面由火焰直接熔化金屬而不是靠整個(gè)爐的爐溫熔化金屬，有效的節(jié)省了燃料開支，這也是豎平爐單耗低的重要原因。記者：那么除了您剛才提到的爐型選擇和燃燒器配置兩個(gè)方面，我們的再生金屬熔煉過程中還有那些要素是值得我們?nèi)リP(guān)注的呢？張正國(guó)：第三個(gè)要素就

10、是控制，控制說起來比較抽象，也是非常容易被人忽略。我們要控制什么呢？控制爐溫，控制火焰，控制金屬在熔煉爐中發(fā)生的所有變化。有人說這是技術(shù)問題，實(shí)則不然，沒有好的設(shè)備作為保障，技術(shù)控制無從談起。比如，豎平爐煉銅，豎爐底部溫度需要控制在1400，平爐則為1100。平爐溫度高于了1250，燒損就會(huì)隨之增大；豎爐底部溫度低于1400了，銅熔化不好，會(huì)造成豎爐中的結(jié)塊現(xiàn)象；熔化不好還有可能是煙氣流通問題，利用熱工原理，豎爐底部的熱量需要傳導(dǎo)的豎爐的上半部分對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱，如果煙氣流向反置，熱量傳導(dǎo)不上去，原料在經(jīng)過豎爐上半部分時(shí)未經(jīng)充分加熱就落到底部，自然熔化效果不好，這時(shí)候如果一味的加大燃燒強(qiáng)度，很可

11、能造成穿爐的嚴(yán)重后果。這個(gè)例子告訴我們，控制不光是技術(shù)問題，好的爐型設(shè)計(jì)和裝備安裝施工是必要的，技術(shù)是為設(shè)備服務(wù)的，不能本末倒置。記者：現(xiàn)在我們國(guó)家的政策中心已經(jīng)從單一形式的注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)移到可持續(xù)發(fā)展上來，節(jié)能減排問題受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，雖然再生金屬的總排放量和單位排放量較之原生金屬冶煉少得多，但是再生金屬產(chǎn)業(yè)相對(duì)于工業(yè)全局看仍是一個(gè)高污染、高排放的產(chǎn)業(yè)，并且由于行業(yè)規(guī)模和從業(yè)人員素質(zhì)的限制，環(huán)保問題一再凸顯，請(qǐng)問張正國(guó)教授，您能否從再生金屬生產(chǎn)設(shè)備這個(gè)層面，談一談我們這個(gè)行業(yè)的環(huán)保問題。張正國(guó)：這也是我要說的最后一個(gè)要素節(jié)能與減排。眾所周知，在我們這個(gè)行業(yè)中空氣污染是最大的問題，冶煉

12、產(chǎn)生的大量煙氣排入大氣，對(duì)周邊環(huán)境造成了巨大影響。煙氣溫度高，也造成了熱能的浪費(fèi)，如何控制熱量無效散失和煙氣中有害物質(zhì)的排放是我們重點(diǎn)需要考慮的。熱能的回收利用，有很多不同的方法，剛才蓄熱式燃燒技術(shù)，傳統(tǒng)的空氣預(yù)熱器，都是可行的熱能回收利用方式，至于哪種好，哪種是未來的方向，這要根據(jù)不同企業(yè)的具體需求，不能一概而論。要發(fā)揮企業(yè)的自身能動(dòng)性，選擇甚至設(shè)計(jì)合適自己的熱能回收方式，正所謂各村有各村的高招。至于煙氣排放，布袋除塵到目前為止還是最好的除塵方式，但是其制約也非常的大，例如，煙氣溫度必須控制在200以下，投資成本相對(duì)較高等等。近幾年在再生鋁行業(yè)非常流行噴淋除塵方式，主要原因是其投資只為布袋除塵的五分之一，甚至更少。但是，我提醒大家注意的是，其除塵效果暫且不論，噴淋除塵還需要企業(yè)增加污水處理凈化一個(gè)環(huán)節(jié)，這個(gè)成本并非一次投資成本，而是一個(gè)始終存在的成本，而且使用時(shí)間越長(zhǎng)，問題會(huì)出得越多越嚴(yán)重，選擇什么樣的環(huán)保裝置，需要用戶根據(jù)自己情況仔細(xì)考量，切莫只瞄準(zhǔn)眼前利益。記者：謝謝張正國(guó)教授今天為我們廣大讀者簡(jiǎn)述了再生金屬熔煉設(shè)備的主要問題和發(fā)展方