鋁扁錠推進式加熱爐迎風混合燃燒技術

1、鋁扁錠推動式加熱爐迎風混合燃燒技術   鋁加工行業(yè)扁錠熱軋前的立推式鋁錠加熱爐，按供熱方式可分為兩種：一種是電加熱的熱風循環(huán)加熱爐，通過電加熱器使電能轉(zhuǎn)化成熱能來加熱鋁錠；另外一種是燃氣加熱的加熱爐，天然氣通過燃氣燒嘴燃燒生成熱能來加熱鋁錠。天然氣為一次能源，與電加熱相比，運行成本更低，更節(jié)能，越來越多的鋁加工企業(yè)選用天然氣作為鋁錠加熱爐的燃料。    由于鋁錠黑度較小，加熱主要以對流換熱為主。目前，加熱爐均采納強制熱風循環(huán)的方式加熱鋁錠，而改善爐溫柔鋁錠溫度均勻性的一般方法有：提升與鋁錠進行熱交換的高溫氣體的物理特性，如溫度均勻性、氣流速度和爐膛內(nèi)風速的均勻性；

2、優(yōu)化燒嘴的控制方式，提升爐膛溫度的控制精度。在生產(chǎn)實際中，通常，燒嘴采納一對一的控制手段，使燒嘴的溫控精度達到工藝要求。改善爐子結(jié)構(gòu)制定，提升循環(huán)風機風量，在爐底沿鋁錠長度方向均勻布置噴口，使得噴口處高溫氣體速度更加均勻，強制高溫氣體沿噴口方向垂直向上實現(xiàn)與鑄錠之間雙面平板式加熱。    隨著科技進步和鋁加工技術的發(fā)展，關于鋁合金性能要求越來越高。鋁錠加熱爐作為鋁加工的重要設備之一，其爐溫柔料溫均勻性對鋁合金性能影響很大，因此進一步提升加熱爐的爐溫柔料溫均勻性變得越來越迫切。    在生產(chǎn)實際中，燒嘴通常采納一對一的控制方式，保證燒嘴的溫控精度達到要求。

3、提升循環(huán)風機循環(huán)風量和在爐底沿鑄錠長度方向均勻布置噴口，可以得到噴口各點速度均勻的高速氣體，從而保證鑄錠的加熱均勻性。    而關于直燃加熱的加熱爐，無論燒嘴控溫精度和噴口風速得到保證，但是燒嘴燃燒后的高溫燃燒產(chǎn)物與循環(huán)爐氣與鑄錠換熱后的低溫煙氣之間的混合位置和角度，直接影響到煙氣溫度均勻性，導致鑄錠加熱溫度不均，是生產(chǎn)中急需解決的重要問題。    依據(jù)傳熱學理論，逆流熱交換效果要好于順流熱交換方式。筆者從燃燒產(chǎn)物與循環(huán)爐氣之間的混合角度出發(fā)，提出一種新穎的技術方案迎風混合燃燒技術，通過改變燒嘴的安裝方式及位置，改變?nèi)紵a(chǎn)物與循環(huán)爐氣之間的混合角度，旨在

4、使燃燒產(chǎn)物與循環(huán)爐氣混合更為均勻，改善鋁錠溫度均勻性，降低鋁錠加熱后的溫差，進一步提升加熱質(zhì)量。    迎風混合燃燒裝置結(jié)構(gòu)及特點    鋁錠加熱爐迎風混合燃燒裝置，包括循環(huán)風機和燒嘴，其安裝具有如下特點：循環(huán)風機安裝在加熱爐的爐頂，燒嘴安裝在加熱爐的左右側(cè)墻上，燒嘴傾斜向上安裝甚至水平安裝與風機的送風通道相對，燒嘴的安裝角度與安裝區(qū)間內(nèi)風道的氣流風向一致。    該鋁錠加熱爐迎風混合燃燒裝置中燒嘴為高速燒嘴，其可以保證燒嘴在循環(huán)風機出口處的高壓環(huán)境下正常燃燒，燒嘴前燃料和助燃空氣的壓力p實=p標+p爐，循環(huán)風機為高溫高壓大風量的離心

5、式風機，配合風機分配器的使用，風量分配得更加均勻。    p實-燒嘴正常工作時嘴前實際需要標定的壓力；    p標-無背壓時燒嘴前標定壓力，為燒嘴所需壓力；    p爐-燒嘴安裝處爐壓，可通過高溫離心風機參數(shù)和循環(huán)熱風的路徑計算出。    下面結(jié)合附圖對本燃燒裝置進一步說明：    圖1：迎風混合燃燒裝置的結(jié)構(gòu)剖視圖；    圖中各序號標記的含義為：1循環(huán)風機；2燒嘴；3加熱爐的側(cè)墻。  圖1     如圖1所示，鋁錠加熱爐迎風混合燃燒裝置，包括

6、循環(huán)風機1和燒嘴2，循環(huán)風機1安裝在加熱爐的爐頂，燒嘴安裝在加熱爐的側(cè)墻3上，左側(cè)墻和右側(cè)墻均安裝有燒嘴；燒嘴的安裝方向呈傾斜向上與風機的送風通道相對，燒嘴的安裝角度與安裝區(qū)間內(nèi)風道的氣流風向堅持一致。    爐子生產(chǎn)時，經(jīng)循環(huán)風機產(chǎn)生的高壓氣體將燒嘴燃燒后形成的規(guī)則的火焰形狀打散，高溫燃燒產(chǎn)物與高壓低溫氣體迎面逆流充分混合后進入爐膛兩側(cè)的風道，混合后的氣體溫度均勻，進入爐底，并從爐底噴口高速噴出與鋁錠進行充分的熱交換。   該混合裝置使得燒嘴具有自身預熱功能。燃燒裝置在結(jié)構(gòu)上將循環(huán)氣體分為兩路，一路沿主要通道進行爐內(nèi)熱風循環(huán)，與燒嘴燃燒后的高溫煙氣進行熱交換，另

7、一路則在爐壓的作用下進入排放通道，這部分氣體沿上層排風通道進入燒嘴的排氣裝置內(nèi)，燃燒產(chǎn)物通過排氣裝置內(nèi)燒嘴與燒嘴套筒中間的縫隙夾層，沿燒嘴火焰相反方向排放到爐外。這樣，燒嘴套筒作為熱交換的媒體，在煙氣逆向沿燒嘴套筒排放過程中，預熱進入燒嘴的處于燒嘴套筒內(nèi)側(cè)冷的助燃空氣，在爐子不配備換熱器的狀況下，通過迎風混合燃燒裝置在結(jié)構(gòu)上的獨特制定，也可以使燒嘴達到自身預熱的效果，從而降低煙氣排放溫度、提升爐子熱效率的目的，達到節(jié)能減排的效果。見圖2  圖2     鋁錠的溫度均勻性是加熱爐的一項重要考核指標，是鋁錠在加熱爐內(nèi)加熱時影響加熱質(zhì)量的關鍵因素。迎風混合燃燒混合有助于

8、改善爐溫的均勻性，提升鋁錠的溫度均勻性，該指標由過去的±5提升到±4，為熱軋主機提供溫度適宜、能滿足要求的加熱鋁錠，改善鋁錠的溫度均勻性，提升產(chǎn)品合格率。    在具體制定時，風機參數(shù)和燒嘴類型的選擇按以下步驟進行：    1)  據(jù)爐子循環(huán)氣流路徑，計算沿途阻力損失，確定循環(huán)風機的最低氣壓。    2)  依據(jù)爐膛尺寸和噴口速度要求，確定循環(huán)風機的流量。    3)  定循環(huán)風機參數(shù)并選型。    4)  算燒嘴燃燒空間內(nèi)的風速和風壓

9、。    5)  選擇合適的燒嘴類型。    6)  依據(jù)燃燒種類和功率大小選擇合適的燒嘴。    迎風混合燃燒技術實際使用效果    蘇州新長光熱能科技為國內(nèi)3家公司提供了6臺大噸位立推式鋁錠加熱爐，均應用了該迎風混合燃燒技術，全部投產(chǎn)并交付使用。施行說明，使用該迎風混合燃燒技術后效果顯著，有效解決了高溫狀態(tài)下鋁錠在爐內(nèi)加熱時的局部過熱問題，降低了鋁錠加熱后的溫差，改善了溫度均勻性，提升了加熱質(zhì)量，并且節(jié)約了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟效益顯然。    采納迎風混合燃燒裝置相關于以往的其

10、他換熱方式相比具有以下優(yōu)點：    優(yōu)點：    1)   提升鋁錠的溫度均勻性，降低鋁錠加熱或均熱后的溫差。    2)   解決了高溫狀態(tài)下鋁錠在爐內(nèi)加熱時的局部過熱問題。    3)   結(jié)構(gòu)簡單、不需要單獨的換熱器，爐頂管路布置整齊，方便操作修理。    4)   熱效率高，減少了燃料消耗，節(jié)能減排，節(jié)約生產(chǎn)成本。    但需要注意地方：    1)   要求爐子內(nèi)殼全部采納分塊焊接的箱式結(jié)構(gòu)，制作工作量相對較大。    2)   該燒嘴的布置形式，對燒嘴本身要求較高：1要求火焰不能太長，大火控制在800mm以內(nèi)為宜。2火焰要有足夠的強度和剛性，不易被高溫熱氣流吹滅。    鑄錠的溫度均勻性是加熱爐的關鍵考核指標，是鑄錠在加熱爐內(nèi)加熱時影響加熱質(zhì)量的關鍵因素。