铝铸轧熔铝炉节能参数操作控制.doc

1、熔炼炉燃烧参数控制摘要：铝和铝合金的熔炼是铝加工企业生产中的第一道重要工序，而铝熔炼炉是铝熔炼的关键设备，也是工厂中主要耗能设备，在生产能耗中占有很大比例，一些企业铸轧板材生产中其燃料消耗达到总能耗的 50%左右。本文以铝及铝合金的熔炼炉燃烧控制参数天然气流量、助燃风流量、天然气和助燃风比例、炉压、排烟温度等方面对能耗的影响及之间的相互影响和我厂在各参数控制方面的经验综合论述，望能够给同行参考。关键词：熔铝炉 蓄热式燃烧 天然气流量 助燃风流量 天然气和助燃风比例 炉压 排烟温度ABSTRACT:Smelting aluminum and Avional is the first import

2、ant procedure in fabricating factories. Moreover ,aluminum melting furnace is the key equipment in the smelting and the main energy consumption facilities. Aluminum smelting furnace occupies high proportion of energy consumption.For example ,the fuel consumed in a furnace is about 50% of general ene

3、rgy consumption in some enterprises who produce castrolling plate. This paper expatiated on the aluminum and aluminum alloy combustion control parameter the gas flow, the combustion air flow, air-gas delivery ration, furnace pressure, exhaust temperature on the influence and the energy consumption o

4、f the interaction between various parameters and factory in controlling the comprehensive discussion, hope can experience for reference to Reference. KEYWORDS: Aluminum smelting furnace Regenerative burner Gas flow Combustion air flow Air-gas delivery ration Furnace pressure Exhaust temperature我厂熔炼炉

5、是采用苏州博能窑炉科技有限公司 2008 年设计安装的，主要技术性能参数如下：1. 用途：铝及铝合金的熔化2. 炉子形式：固定式矩形炉、侧侧装电解铝液3. 原料：电解铝液、铝锭、铝合金锭及废料4. 炉子容量：25 吨5. 炉膛工作温度：1100-12006. 铝液出炉温度：720-7607. 熔体温差：+5 （精炼、搅拌终了）8. 燃料：天然气/土煤气9. 燃料最低发热值：4.18X8600/4.18X1200kJ/Nm 310. 熔化期最大熔化率：3 吨/ 小时（纯冷料）11. 燃料最大消耗量：350Nm 3 天然气/ 小时（1800 土煤气 /小时）12. 熔化期吨铝消耗：65 天然气/吨

6、铝13. 烧嘴形式：蓄热式燃烧器 2 个14. 温度控制形式：PLC 自动控制相关设备说明：熔炼炉燃烧系统图我厂熔炼炉采用蓄热式燃烧系统，配有 2 个蓄热式烧嘴，呈约 15o 向熔池倾斜，每个烧嘴都有自己一套点火和火焰检测装置。一个燃烧一个排烟，互相切换。排烟的时候利用烟气温度对再生床的氧化铝球进行加热，切换后，蓄热室的氧化铝球对助燃空气进行预热，以此实现通过烟气的余热对助燃空气进行预热，提高了热效率。同时蓄热室的氧化铝球对烟气进行了净化，降低了烟气排放对大气的粉尘污染和热污染。供助燃空气及排烟系统由一台助燃风机、一台排烟风机、相应管道、换向阀及伺服电机等组成。炉压控制是由微压差压变送器，排烟

7、风道电动蝶阀执行器等构成的闭环系统完成。取压点设在炉顶上，微压差压变送器将采集的炉气压力信号转换成 420mA 信号，送入 PLC控制模块，经 PID 运算后控制排烟蝶阀的开度。炉气温度控制方式是以炉气温度为控制对象，当炉气温度高于人为设定 40时，助燃风机换向阀、排烟换向阀、各烧嘴的燃气切断电磁阀自动关闭，烧嘴随之熄火；当炉气温度低于人为设定 60时，烧嘴自动点火升温。本文就蓄热式燃烧系统熔炼炉如何降低天然气消耗，理论结合实践做以下分析，仅供同行参考。1、 烧嘴天然气与助燃空气比例、天然气流量、助燃空气流量烧嘴天然气与助燃空气比例一般为 1:10-1:9。当炉膛废气温度在 700-900的条

8、件下，当空气系数大于 1 时，空气系数每减少 0.1，则炉子消耗降低 3%-5%【1】 。由于我们设备天然气流量可由天然气管道上安装的流量计提供参考，但是助燃空气（下文将叫作助燃风）只能依靠人为观察烧嘴火焰状态即烧嘴火焰喷射有力，不发飘，视为燃烧充分。因此，在助燃风能够保证天然气充分燃烧的情况下，空气系数愈小愈好即助燃风流量愈小愈好。2、 炉压一般要求炉压采用微正压，如果炉压为零或负压，会引入较多的炉外冷空气，消耗炉内热量，同时增加铝液的烧损。炉压过大，会使炉内高温气体大量外溢，增加炉子的热损失。在保证天然气能够充分燃烧和炉膛热负荷满足快速化料的情况下，天然气和助燃风流量不宜过大，否则会造成实

9、际炉压过大。我们厂熔炼炉的炉压控制程序方面在上文中已有论述，生产人员操作控制炉压，只需在熔炼炉熔炼炉控制柜的人机界面上设定即可，如果设定炉压比实际炉压较小很多，排烟蝶阀的开度便会很大，大量高温气体会由排烟风机抽出，造成较大的热损失；如果设定炉压比实际炉压较大很多，不仅会使炉内高温气体大量外溢，而且会使排烟蝶阀开度较小，从而影响排烟，进而将会降低蓄热室氧化铝球的蓄热效果。3、 蓄热室的蓄热效果排烟温度是氧化铝球蓄热室蓄热效果的一个间接反映。排烟温度较小，有可能是蓄热室氧化铝球堵塞造成，意味着只是蓄热室上部的氧化铝球得到了充分蓄热，而下部氧化铝球不能充分蓄热，影响蓄热效果，而且会使炉压增大；排烟温

10、度较大，不仅会增大热损失，而且是烟气没有充分加热氧化铝球的一个重要表现，也意味着蓄热效果不好。蓄热室可以将空气温度预热到仅比炉膛温度低501000的状态，实现所谓的“极限”回收。其原因有两点：高温炉膛烟气直接进入蓄热体，通过切换阀的作用完成与空气的换热过程。传热过程的换热量可以用如下公式表示：Q=KtF其中：Q一换热量，kJ；K一综合传热系数，kJ(m2)：t一对数平均温度，；F一换热面积，m2。从公式中可以看出，蓄热室的换热面积是影响换热量大小的重要因素之一。其换热面积是由氧化铝球的大小决定的，氧化铝球直径越大，换热面积越小，造成蓄热室蓄热效果越差。但是氧化铝球直径越小，其对助燃风的阻力越大

11、，越容易堵塞从而影响蓄热效果。蓄热室填充球层内的传热系数主要受床层中气流速度和蓄热球大小和材质的影响。【2】因此，根据实践，我们厂选择了直径为24mm的陶瓷氧化铝球，尺寸为1200X1700X1280mm的蓄热室。综上所述：在减少天然气消耗方面，天然气和助燃风的比例、天然气流量、助燃风流量、炉压、排烟温度等因素相辅相成，有时又互相矛盾。因此把上述的各个因素控制到一个合理的参数极为重要。我们厂本着以上原则，自2010年12月份开始实行熔炼炉燃烧参数控制及记录（如表1） ，通过实践我们取得很好的效果，并将熔炼炉燃烧参数总结如下(见表2)：表1助燃风手阀/格 助燃风电动蝶阀% 炉压设定烧嘴 天然气流

12、 量m 3 助燃风机 电流A 实际炉压Pa排烟电动蝶阀开度%排烟风机电流A排烟温度 炉温1#燃烧时2#燃烧时表2烧嘴 天然气流量 m3 助燃风机电流A 实际炉压Pa 排烟温度1#燃烧时 200 32.5 20 150+202#燃烧时 200 32.5 20 150+20以表 2 为例，简述表 2 中各参数的控制：天然气流量，通过在烧嘴燃烧时对其上游天然气管道的球阀调节，调节时需观察天然气管道上安装的流量计的流量显示，以确定调节流量是否满足要求。助燃风流量，在其调节时没有流量计显示可直观参考，我们可以助燃风机电流或炉压作为参考。由于熔炼炉长时间使用炉门槛破损，炉门密封效果下降，以炉压作为参考是不

13、准确的，我们厂采用助燃风机电流作为参考。蓄热室更换新氧化铝球，如果助燃风阀门全开，助燃风流量很大，助燃风机电流可达到 37-40A，此时需要恢复助燃风流量，便需调小助燃风管道上的手动蝶阀开度，至助燃风机电流满足要求，从而助燃风流量便满足了要求。随着蓄热室内的氧化铝球受所排烟气携带的粉尘堵塞，助燃风流量会越来越小，生产过程中需及时调大助燃风管道上的手动蝶阀开度，保证助燃风电流满足要求，从而保证助燃风流量稳定不变。当手动蝶阀全开时，助燃风机电流依旧小于 32.5A，此时说明蓄热室氧化铝球堵塞严重，不能满足要求，必须及时更换。助燃风电动蝶阀一般要求开至最大，在生产过程中不能调节，如果调节将会改变烧嘴

14、点火枪的助燃风压力和流量，可能致使点火枪不能点着火。炉压及排烟温度，炉压设定、调节及排烟温度在上文已有论述，在此不做重述。如果实际炉压一直低于设定炉压，首先应检查微差压变送器的炉气压力进入管道是否堵塞，否则就必须加强炉膛的密封；如果如果实际炉压一直高于设定炉压，或排烟温度较低就必须及时更换蓄热室内的氧化铝球，实践证明在助燃风机电流大于 32.5A 时该情况是不会出现的。同过实行熔炼炉燃烧参数的记录，分析和控制，我们的熔炼炉每熔次天然气消耗由过去的 1200-1600m3，降低至 600-1000m3。综合计算，我们 5 台熔炼炉每熔次约降低了500m3 天然气，化纯冷料能力提高至 6 吨/小时

15、。我们年产 50000 吨铸轧板，每年要生产2500 熔次，这样我们每年约可节约 1250000m3 天然气，折合经济效益 350 万元人民币。同时也极大响应了我们人类社会关于低碳生活的主张。结论：1、 在保证炉膛化料速度的情况下，要尽量降低烧嘴的燃烧功率。2、 在保证炉膛热负荷满足膛化料速度的情况下，尽量降低助燃风流量，采用低空气系数燃烧。3、 合理选择氧化铝球和蓄热室氧化铝球填充高度。4、 天然气和助燃风的比例、天然气流量、助燃风流量、炉压、排烟温度等因素相辅相成，有时又互相矛盾。因此把上述的各个因素控制到一个合理的参数极为重要，需要制定合理的记录，在生产中不断摸索总结。5、 对于已制定的最佳燃烧参数，会随着生产的进行而有所变动，要在生产中及时调证助燃风阀门、炉压设定及氧化铝球更换等，保证最佳燃烧参数稳定。参考文献【1 】 代朝红，温治，朱宏祥等高温空气燃烧技术的研究现状及发展趋势(上)，工业加热【J】，2002： 1417。【2 】 温良英 张正荣等.蓄热式燃烧器蓄热室传输特性试验研究 2002.7:54-62【3 】 代朝红，温治，朱宏祥等高温空气燃烧技术的研究现状及发展趋势(下)，工业加热【J】，2002。