新型高效节能燃烧装置在熔铝炉中的应用

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　　1　前言

　　目前，铝熔炼炉采用以燃油为燃料的传统燃烧装置，基本上是通过配置压缩机，通入压缩空气对燃油进行雾化处理，并结合冷却风、助燃风作用，通过调节燃油的流量来实现充分燃烧。但是，往往供应气压不足，使得现有燃烧装置达不到使燃料及助燃空气在工况状态下喷出速度较快和取得高温、高速、刚性、长火炬的效果，造成一次燃烧不完全，形成能源浪费和环境污染等问题;同时，由于火焰长度过短，刚性不足，对熔池表面不能均匀传热，造成热效率较低;而且增加压缩机、冷却风管等辅助设备，将增大装置的成本投入。

　　随着全球资源的不断消耗及人类对能源意识和环保意识的不断增强，社会和国家对企业在节能减排方面的要求越来越高;同时，由于传统的燃烧装置存在成本高，能耗高，燃烧不完全、燃烧装置寿命短等缺陷，本身不利于企业的成本控制，所以，选择一种低成本、高效率，且节能环保的新型燃烧装置是非常必要的。

　　2　新型高效节能燃烧装置结构

　　该燃烧装置，主要应用于采用燃气(煤气或天然气)作为燃料的熔铝炉，其主体结构如下图1和图2所示。包括烧嘴本体1和炉体：烧嘴本体由主气枪2、冷却空气进气管3、燃料进气管4、花砖5、烧嘴砖6、主火检连接管7、小枪连接管8和锚固爪9组成。其中，主气枪与燃料进气管相接;主气枪与花砖相连通，花砖与烧嘴砖连接;烧嘴砖与炉体连接。

　　主气枪：如图3所示，主气枪由内层钢管31、中层纤维纸层32和外层浇注料（词条“浇注料”由行业大百科提供）层33构成，该种特殊结构可以有效增强主气枪的实用性、耐用性和稳定性。

　　花砖：花砖两侧各设有一主火检连接管，通过小枪连接管连接;其结构如图4所示，中间通道为里小外大的圆锥形，上下两侧四个方向均设有进风口，有利于气流的均匀混合。

　　烧嘴本体：如图1所示，烧嘴本体中空部分呈里大外小的圆锥形，这种巧妙的设计将火焰有效地聚拢，增强火焰的刚性。

　　锚固爪：设置于烧嘴本体，可以加强燃烧装置的稳定性，有利于延长燃烧装置的使用寿命。

　　图1　新型高效节能燃烧装置结构主视图　　　　　 图2　新型高效节能燃烧装置结构俯视图

　　图3　主气枪结构　　　　　　　　 图4　花砖截面示意图

　　3　新型高效节能燃烧装置的工作原理

　　本燃烧装置的工作原理：燃烧装置工作时，燃料进气管通入燃气(气压≥6 KPa)，冷却空气进气管通入由冷却风机产生的冷却空气，并与燃气一同进入主气枪，两种气体在主气枪内得到充分均匀的混合。

　　同时，蓄热池带来的助燃空气通过助燃风管后以不同方向旋转穿过与之相连通花砖的四个进风口达到烧嘴本体中空腔，由于冷热交替和压力的不同，使得燃气、冷却空气和助燃空气充分均匀地混合，然后点火，对熔铝炉进行加热（词条“加热”由行业大百科提供）。

　　4　新型高效节能燃烧装置与传统燃油燃烧装置比较

　　相比传统燃油燃烧装置，该新型高效节能燃烧装置具有以下技术特点和优势：

　　(1)燃气本身产生的气压达6KPa，不需要通入压缩空气也能使燃烧的火焰喷出速度达到80m/s以上;而传统燃油燃烧装置由于气压低，需要通入压缩空气对燃油进行雾化处理，由于动力不足，喷出速度只有约30m/s，产生的火焰长度也只有1m左右。

　　(2)火焰凝聚成一束高温、高速、穿透性极强的火炬，有利于增强一次燃烧。并且，火焰长度可达3～3.5m，所以对于炉膛长度为6m左右的普通熔铝炉来说，完全可以使整个炉膛得到均匀的受热，从而避免传统燃油燃烧装置产生的火焰长度不够，造成炉膛受热不均的现象。

　　(3)火焰可以直接打到铝液表面，形成加热效果更好的接触式加热。避免传统燃油燃烧装置产生的火焰由于刚性不强、长度不够等，造成加热效果不明显的炉内反射式加热。经生产实践数据分析，采用传统燃油燃烧装置的熔铝炉熔炼时间为5小时左右，而采用新型高效节能燃烧装置的熔铝炉只需4小时就可完成熔炼工序。

　　(4)主气枪由内层钢管、中层纤维纸层和外层浇注料层构成，该种特殊结构可以有效增强主气枪的实用性、耐用性和稳定性。

　　(5)中间通道为里小外大的圆锥形花砖与中空部分为里大外小的圆锥形烧嘴本体组合，使气流得到更加均匀充分的混合，并有效地将火焰聚拢，增强其刚性。而传统燃油燃烧装置若长期使用，花砖和烧嘴本体的下端口都会产生燃油挂壁现象，一方面在导致局部过热，加速了花砖的损坏，另一方面，聚集的燃油会影响火焰的方向，向下形成一个弧形往上打，从而降低火焰刚性，影响加热效果。

　　两种燃烧装置的具体指标对比如下表1所示：

　　表1 新型高效节能燃烧装置与传统燃油燃烧装置主要指标对比

　　5　总结

　　熔铝炉是铝加工企业生产过程中最主要的能耗设备，在生产能耗中占有很大的比例。而燃烧装置燃烧效果的好坏直接影响到熔铝炉熔炼时间的长短、热效率和能耗水平的高低。本文阐述的新型高效节能燃烧装置有效解决了燃油燃烧装置存在成本投入较高、污染大和热效率低等问题，是一种低成本、高效率、燃烧效果极佳且节能环保的新型燃烧装置，适合在铝加工企业中推广应用。

　　参考文献

　　[1] 洪成文,刘显滨,郑力.控制熔铝炉燃烧过程主要参数与节约能源.有色冶金节能，2007，24(4).

　　[2] 张路宁,高嵩.高温空气燃烧系统的研制及应用.冶金能源,2003，22(4).

　　[3] 董金玲,纪俊红.小型熔铝炉用蓄热式节能燃烧器的开发与研制.辽宁工程技术大学学报(自然科学版)2010,29(z1).【完】