【技术】熔铝炉的节能减排与清洁生产技术-北极星节能网

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1 概述

虽然我国铝型材产量已经连续五年居世界首位，但铝型材行业生产技术与美国、日本、德国、意大利等国家相比还存在较大的差距，节能减排任务重大。主要表现在以下几个方面：

(1)铝型材行业的能耗与污染物排放情况

平均每生产1吨铝型材消耗工业用水约16～18吨;表面处理产生的废水中含有多种金属杂质离子;高能耗;产生大量废渣，仅一条年产铝型材2400吨的氧化着色生产线，每年产生污泥约15万吨，废渣2000吨，数量极大。废水污泥成份比较复杂，目前大多数工厂采用填埋的方法处理这些污泥。这不仅占用有限的土地资源，而且浪费资源，污染环境。

(2)铝型材行业高能耗与高污染的原因

① 熔炼和回收：目前铝熔炼炉中电炉占5%，油炉占91%，燃气炉占4%，造成重熔生产1吨挤压圆锭的油耗比工业发达国家的高55.17%，而实际铸锭(轧制扁锭与挤压圆锭)的平均熔炼能耗比工业发达国家的高得多。另外，铝熔炼炉能耗的总体状况还是处于中低水平。

② 铸造、轧制和挤压：缺乏高档次产品;小机台多，挤压装备较落后，效率低;装备的自动化程度低，无法实现等温快速挤压，生产精密型材;模具质量欠佳。

③ 表面处理：表面处理是铝加工过程中的高耗电、高耗水、高污染的环节。

节能减排成为当今铝加工企业迫切需要解决的问题，本文从熔铝炉、保温炉、挤压机棒炉、氧化处理污泥深加工利用等方面出发，提出一些新方法和策略，从而使铝加工企业达到节能减排和清洁生产的目的。

2 熔铝炉的节能减排与清洁生产技术

2.1 熔铝炉工作过程

熔铝炉的熔炼过程大致可分为4个阶段，即炉料装入到软化下榻、软化下榻至炉料化平、炉料化平到全部熔化(该阶段产生氧化浮渣)、铝液升温。对铝料的加热是通过烧嘴火焰的对流传热、火焰和炉墙的辐射传热以及铝料间的传导传热来完成的。

在整个过程中，三者之间的比率是不断变化的。固态时铝的黑度小，导热能力强。随着熔炼过程的进行，炉料进入半液半固的临界状态，其导热能力下降，热力学性质发生了根本性的变化。液态铝的导热能力仅为固态铝的40%，熔池上部向底部的传导传热过程十分缓慢。金属镜面上漂浮的疏松浮渣构成热传递的绝热阻挡层。此时熔池表面氧化膜化开，失去了保护作用，氧化、吸气倾向增强。

对于火焰熔铝炉来讲，在铝的熔化期，炉膛温度一般控制在1200℃，此时的出炉烟气温度即为炉膛温度，烟气带走的热量约占炉子热负荷的50～70%，考虑到10%的其它热损失，有效热利用只有30～40%，如果不充分利用这部分余热，势必会造成很大浪费，使炉子热效率很低。

综上所述，选择有效的强化加热方式和回收烟气余热来预热助燃空气是提高炉子热效率，确保熔炼过程中最少的直接燃料消耗的有效途径。

2.2 采用高温空气燃烧技术

高温空气燃烧改变了传统燃烧方式，采用烟气再循环方式或燃料炉内直接喷射燃烧的方式，主要表现为经过陶瓷蜂窝体的助燃空气被预热至1000℃以上，以适当的速度喷入炉膛，在高速气流卷吸、搅拌作用下与炉内燃烧产物混和，空气中21%的氧被稀释，在低氧浓度(最低5%～6.5%)流体中燃烧，在高温空气条件下燃烧可实现低空气系数燃烧，减少铝的氧化烧损。

蓄热式燃烧系统主要包括一对装有蓄热体的燃烧器、一套换向装置、一套控制系统以及管路系统。

当炉气温度为1000～1200℃时，助燃空气温度可预热至800～1000℃，与使用间壁式空气换热器的燃油熔铝炉相比可节约燃料50%左右。

燃烧器出口混合气体实际喷出速度在60m/s左右，火焰长度约2.5～3m，火焰直径约0.5～0.7m。炉内成对的燃烧器换向操作，高温区频频互换，保证炉内温度均匀，不形成低温区。

原标题：技术丨熔铝炉的节能减排与清洁生产技术

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