新型高效節能燃燒裝置在熔鋁爐中的應用

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　　1　前言

　　目前，鋁熔煉爐采用以燃油為燃料的傳統燃燒裝置，基本上是通過配置壓縮機，通入壓縮空氣對燃油進行霧化處理，并結合冷卻風、助燃風作用，通過調節燃油的流量來實現充分燃燒。但是，往往供應氣壓不足，使得現有燃燒裝置達不到使燃料及助燃空氣在工況狀態下噴出速度較快和取得高溫、高速、剛性、長火炬的效果，造成一次燃燒不完全，形成能源浪費和環境污染等問題;同時，由于火焰長度過短，剛性不足，對熔池表面不能均勻傳熱，造成熱效率較低;而且增加壓縮機、冷卻風管等輔助設備，將增大裝置的成本投入。

　　隨著全球資源的不斷消耗及人類對能源意識和環保意識的不斷增強，社會和國家對企業在節能減排方面的要求越來越高;同時，由于傳統的燃燒裝置存在成本高，能耗高，燃燒不完全、燃燒裝置壽命短等缺陷，本身不利于企業的成本控制，所以，選擇一種低成本、高效率，且節能環保的新型燃燒裝置是非常必要的。

　　2　新型高效節能燃燒裝置結構

　　該燃燒裝置，主要應用于采用燃氣(煤氣或天然氣)作為燃料的熔鋁爐，其主體結構如下圖1和圖2所示。包括燒嘴本體1和爐體：燒嘴本體由主氣槍2、冷卻空氣進氣管3、燃料進氣管4、花磚5、燒嘴磚6、主火檢連接管7、小槍連接管8和錨固爪9組成。其中，主氣槍與燃料進氣管相接;主氣槍與花磚相連通，花磚與燒嘴磚連接;燒嘴磚與爐體連接。

　　主氣槍：如圖3所示，主氣槍由內層鋼管31、中層纖維紙層32和外層澆注料（詞條“澆注料”由行業大百科提供）層33構成，該種特殊結構可以有效增強主氣槍的實用性、耐用性和穩定性。

　　花磚：花磚兩側各設有一主火檢連接管，通過小槍連接管連接;其結構如圖4所示，中間通道為里小外大的圓錐形，上下兩側四個方向均設有進風口，有利于氣流的均勻混合。

　　燒嘴本體：如圖1所示，燒嘴本體中空部分呈里大外小的圓錐形，這種巧妙的設計將火焰有效地聚攏，增強火焰的剛性。

　　錨固爪：設置于燒嘴本體，可以加強燃燒裝置的穩定性，有利于延長燃燒裝置的使用壽命。

　　圖1　新型高效節能燃燒裝置結構主視圖　　　　　 圖2　新型高效節能燃燒裝置結構俯視圖

　　圖3　主氣槍結構　　　　　　　　 圖4　花磚截面示意圖

　　3　新型高效節能燃燒裝置的工作原理

　　本燃燒裝置的工作原理：燃燒裝置工作時，燃料進氣管通入燃氣(氣壓≥6 KPa)，冷卻空氣進氣管通入由冷卻風機產生的冷卻空氣，并與燃氣一同進入主氣槍，兩種氣體在主氣槍內得到充分均勻的混合。

　　同時，蓄熱池帶來的助燃空氣通過助燃風管后以不同方向旋轉穿過與之相連通花磚的四個進風口達到燒嘴本體中空腔，由于冷熱交替和壓力的不同，使得燃氣、冷卻空氣和助燃空氣充分均勻地混合，然后點火，對熔鋁爐進行加熱（詞條“加熱”由行業大百科提供）。

　　4　新型高效節能燃燒裝置與傳統燃油燃燒裝置比較

　　相比傳統燃油燃燒裝置，該新型高效節能燃燒裝置具有以下技術特點和優勢：

　　(1)燃氣本身產生的氣壓達6KPa，不需要通入壓縮空氣也能使燃燒的火焰噴出速度達到80m/s以上;而傳統燃油燃燒裝置由于氣壓低，需要通入壓縮空氣對燃油進行霧化處理，由于動力不足，噴出速度只有約30m/s，產生的火焰長度也只有1m左右。

　　(2)火焰凝聚成一束高溫、高速、穿透性極強的火炬，有利于增強一次燃燒。并且，火焰長度可達3～3.5m，所以對于爐膛長度為6m左右的普通熔鋁爐來說，完全可以使整個爐膛得到均勻的受熱，從而避免傳統燃油燃燒裝置產生的火焰長度不夠，造成爐膛受熱不均的現象。

　　(3)火焰可以直接打到鋁液表面，形成加熱效果更好的接觸式加熱。避免傳統燃油燃燒裝置產生的火焰由于剛性不強、長度不夠等，造成加熱效果不明顯的爐內反射式加熱。經生產實踐數據分析，采用傳統燃油燃燒裝置的熔鋁爐熔煉時間為5小時左右，而采用新型高效節能燃燒裝置的熔鋁爐只需4小時就可完成熔煉工序。

　　(4)主氣槍由內層鋼管、中層纖維紙層和外層澆注料層構成，該種特殊結構可以有效增強主氣槍的實用性、耐用性和穩定性。

　　(5)中間通道為里小外大的圓錐形花磚與中空部分為里大外小的圓錐形燒嘴本體組合，使氣流得到更加均勻充分的混合，并有效地將火焰聚攏，增強其剛性。而傳統燃油燃燒裝置若長期使用，花磚和燒嘴本體的下端口都會產生燃油掛壁現象，一方面在導致局部過熱，加速了花磚的損壞，另一方面，聚集的燃油會影響火焰的方向，向下形成一個弧形往上打，從而降低火焰剛性，影響加熱效果。

　　兩種燃燒裝置的具體指標對比如下表1所示：

　　表1 新型高效節能燃燒裝置與傳統燃油燃燒裝置主要指標對比

　　5　總結

　　熔鋁爐是鋁加工企業生產過程中最主要的能耗設備，在生產能耗中占有很大的比例。而燃燒裝置燃燒效果的好壞直接影響到熔鋁爐熔煉時間的長短、熱效率和能耗水平的高低。本文闡述的新型高效節能燃燒裝置有效解決了燃油燃燒裝置存在成本投入較高、污染大和熱效率低等問題，是一種低成本、高效率、燃燒效果極佳且節能環保的新型燃燒裝置，適合在鋁加工企業中推廣應用。

　　參考文獻

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　　[3] 董金玲,紀俊紅.小型熔鋁爐用蓄熱式節能燃燒器的開發與研制.遼寧工程技術大學學報(自然科學版)2010,29(z1).【完】