冷净发生炉煤气在蓄热式熔铝炉上的设计与应用

[摘要]：阐述了冷净发生炉煤气在蓄热式熔铝炉燃烧系统上使用中注意事项，介绍了冷净发生炉煤气在蓄热式燃烧技术中的应用效果，证明了此项技术在蓄热式熔铝炉上具有良好的推广应用价值。

[关键词]：蓄热式熔铝炉 燃烧系统 冷净发生炉煤气

1、概述

四川成都某铝厂因没有高炉煤气、焦炉煤气、天然气等用于熔铝炉加热的燃料，所以必须自制煤气提供熔铝炉所用。发生炉制煤气成为最好的选择，因热脏发生炉煤气中还有大量的灰尘和焦油，对熔铝工艺带来很大的危害，为了提高铝液的品质，必须要把热脏煤气进行净化。净化后的发生炉煤气为冷净发生炉煤气，此煤气热值较低，为了最大的节约能源，采用空气、煤气双蓄热燃烧系统成为最佳的选择。

2、熔铝炉基本参数

（1）炉型：25吨铝熔炼炉

（2）原料：铝及铝合金锭、废料

（3）炉子容量：25±5%吨

（4）燃料：冷净发生炉煤气，热值Qd=（～1250x4.18）KJ/m3

（5）炉膛工作温度：最高1150℃

（6）铝液温度：650～760℃

（7）铝液实际温度与测量温差：

（8）空煤气预热方式：空、煤气采用双蓄热

（9）融化期间熔化率：6.5t/h

（10）熔池有效尺寸：长4420mm，宽4200mm

3、设计方案的特点

3.1燃烧方式

为了最大限度的节约能源，采用空、煤气双蓄热的燃烧形式，空、煤气双双预热到800℃以上，排烟温度200℃以下。经空、煤气蓄热式烧嘴预热后的空气和煤气喷入炉内混合燃烧。

全炉共2台蓄热式烧嘴，2台蓄热式烧嘴并排布置在炉子的一侧，两烧嘴交替进行燃烧。当1台烧嘴进行燃烧时，另1台烧嘴进行蓄热，经过一个换向周期，使整个燃烧系统始终处于蓄热与放热交替的工作状态，从而实现烟气余热的最大回收利用。

3.2蓄热烧嘴优点

由于蓄热烧嘴有交替燃烧的优点，高温烟气在炉内始终强制快速循环，有助于提高烟气与金属铝的对流换热效果，加快了铝锭的快速熔化；

烟气温度降低到200℃以下排放，实现了最大的余热回收效果；

通过烧嘴中结构处理及燃烧控制可有效控制烟气中NOx的生成量，有利于环境保护。

3.3 蓄热体种类选择

蓄热体采用陶瓷小球，具有热惰性大，空、煤气预热温度波动小，不易堵塞，清洗方便，正常使用时，每年蓄热球的更换率小于5%，操作更换方便、快捷、运行成本低、清理后能够重复使用。如果采用蜂窝体，一旦堵塞无法清理，必须更换，增加运行成本。设计注意以下事项：

■ 蓄热式小球要有足够的容积，易于控制排烟温度。

■ 小球体积密度达2.8g/cm3以上，堆积密度达到1.9～2.0t/m3，大大提高换热效率。

■ 要具有抵抗酸、碱性炉渣的良好稳定性，耐高温性能。

3.4、换向系统

换向系统采用分散换向方式，空、煤气采用气动三通换向阀，共4台；2台用于空气换向，2台用于煤气换向，共形成2个燃烧单元。

3.5注意事项

铝熔化过程中，各阶段热负荷需求及热交换方式均有很大差异，配有火焰大小连续调节控制系统，使铝熔炼各阶段燃料燃烧量精确控制，实现更好的节能效果，同时也有利于提高熔炼产品质量，减少铝的氧化烧损；

铝锭、废料在溶化的过程中，防止铝液中夹杂没有熔化的固体铝，以及加快熔化速度降低燃料消耗，要适当的进行铝液搅拌，在搅拌时会有大量的粉尘产生，粉尘在蓄热式烧嘴排烟时会吸入到蓄热体内，使蓄热体板结、堵塞，影响蓄热体的正常使用寿命。所以在搅拌溶液时要临时关闭蓄热式烧嘴，增长蓄热式的使用寿命，改善操作工人的操作环境。

空烟、煤烟管道需要包扎，因为煤经过发生炉制出的煤气，再经过脱硫、脱焦、除尘、脱水等一系列措施后，冷净的发生炉煤气中仍会含有少量的以硫酸根为主的酸性硫化物以及精炼铝熔体时产生的氟化物，在炉中燃烧后，随着排烟管道排出炉膛后，随着温度降低到露点以下形成含有酸的冷凝水，腐蚀管道内壁、阀门、排烟风机的机壳和叶片。所以对排烟温度有一定的要求，应控制烟气中水蒸汽的露点之上，以防形成冷凝水腐蚀设备。减少烟气在管道中的温降，将管道进行包扎，包扎成分为80mm的岩棉管和0.5mm的镀锌铁皮。

烧嘴砖结构及材质要保证有足够长的使用寿命。烧嘴与炉墙之间的结合部位处理得当，既要方便安装，又要杜绝冒火现象的出现。熔铝炉烟气成分中含有精炼铝熔体时产生的氟化物及各种盐分，有较强的侵蚀性，特别是各种铝合金的熔炼生产中烟气成分侵蚀能力更大，在这种侵蚀烟气气流的高速冲刷下，烧嘴砖极易被侵蚀、剥落和风化，针对实际生产，此次采用具有优良的抗热震性、荷重软化温度高、体积稳定性好等特点的刚玉莫来石质浇注料，在长期高温条件下使用，耐侵蚀、抗冲刷、不开裂、不剥落、使用寿命长。

4、结束语

运行以来燃烧系统平稳，节能效果显著，加热质量良好，业主非常满意。说明此燃烧方式给某些铝厂因没有高炉煤气、焦炉煤气、天然气等用于熔铝炉加热的燃料，提供了很好的技术支持。

参考文献：

[1]王祝堂，田荣璋.铝合金及其加工手册（第二版）[M].长沙：中南大学出版社，2000.

作者简介：王永锋（1980-），男，汉，工程师，主要从事冶金工业炉的设计、施工及管理工作。