張正國教授談再生金屬熔煉設(shè)備的升級換代(baidu)

1、張正國教授談再生金屬熔煉設(shè)備的升級換代楊建瀟 3872字中國再生金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展到今天，舊有的生產(chǎn)模式和技術(shù)設(shè)備已經(jīng)不能適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展要求，節(jié)能減排任務(wù)嚴(yán)峻，環(huán)保問題凸顯。尤其在經(jīng)過了去年全球范圍的金融危機(jī)之后，很多固守過去粗放生產(chǎn)模式的再生金屬企業(yè)都不得不將目光投向了節(jié)能、環(huán)保的生產(chǎn)模式上來，因?yàn)樵谌缃竦臅r(shí)代只有集約化生產(chǎn)，真正向生產(chǎn)要效益才是出路，全行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級和技術(shù)革新迫在眉睫。日前，記者就再生金屬產(chǎn)業(yè)中技術(shù)設(shè)備的升級換代問題，特別是污染存在的重點(diǎn)環(huán)節(jié)熔煉爐的技術(shù)革新問題，采訪了國內(nèi)再生金屬設(shè)備研發(fā)與制造的權(quán)威專家張正國教授，他從熔煉設(shè)備的爐型選用、燃燒器配置、工藝控制和節(jié)能與減排四個(gè)要

2、素介紹了再生金屬熔煉設(shè)備未來的發(fā)展方向。記者：時(shí)至今日，國家對環(huán)境保護(hù)已相當(dāng)重視日益重視，節(jié)能減排任務(wù)嚴(yán)峻，而再生金屬產(chǎn)業(yè)并無一個(gè)規(guī)范的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，特別是在熔煉設(shè)備上，技術(shù)、設(shè)備水平參差不齊，既有最為簡單、污染嚴(yán)重的坩鍋、地爐，又不乏投資動(dòng)輒幾千萬的國外引進(jìn)的成套設(shè)備。張正國教授，我想請您介紹一下，哪種熔煉設(shè)備才是國內(nèi)再生金屬行業(yè)應(yīng)該選用的、可以推廣的。張正國：關(guān)于爐型的選擇，首先要明確的就是沒有一種爐型是通用的，根據(jù)不同企業(yè)不同情況，在技術(shù)設(shè)備更新?lián)Q代時(shí)選用的設(shè)備和生產(chǎn)工藝也不盡相同。原料類型、燃料類型、地方政策、甚至是地理位置都是技術(shù)設(shè)備選擇的制約因素。但是，萬變不離其宗，好的熔煉爐，一定要

3、遵循以下三點(diǎn)原則快速熔煉（低燒損），低能耗和低建設(shè)成本?？焖偃蹮掝櫭剂x就是在可操作的范圍內(nèi)，盡量縮短熔煉時(shí)間以減少不必要的燒損。現(xiàn)在在日本鋁壓鑄行業(yè)就有許多快速熔煉爐，其原理類似豎平爐，只不過是相對來說小一號而已，規(guī)模大約在12噸左右。大型快速熔煉爐據(jù)我所知在亞洲只有臺灣有一臺，主要用于再生銅工業(yè)，我們?nèi)ツ暝谡憬患移髽I(yè)建設(shè)了一臺40噸的豎平爐是國內(nèi)投入生產(chǎn)的第一臺?？焖偃蹮挔t中的豎爐主要承擔(dān)熔化任務(wù)，平爐主要起保溫作用。所謂快速是指熔化速度快，我們在豎爐底部設(shè)置燃燒器，此部位溫度相對整個(gè)爐體最高，金屬在此熔化。根據(jù)豎爐熱工原理，豎爐的上半部分主要利用底部傳上來的熱量預(yù)熱需要被熔化的金屬，做

4、到熱量的合理、充分利用。金屬從豎爐頂口投入，在經(jīng)過豎爐上半部分時(shí)被充分預(yù)熱，在豎爐底部被熔化，之后流入溫度相對較低的平爐中保溫、精煉，這樣的熔化形式使得金屬暴露在高溫中的時(shí)間大大縮短（只在豎爐底部一段金屬被熔化期間暴露在高溫下），從而大大減少燒損。第二點(diǎn)原則低能耗，單耗是衡量熱工效率的具體指標(biāo)。有數(shù)據(jù)可知，豎平爐用于煉銅，單耗可達(dá)到80萬大卡，這與一般反射爐120萬大卡的單耗相比，單單更換爐型就會(huì)節(jié)省1/3的能耗，還不用說再加上其他方面的工藝改進(jìn)，保守估計(jì)，選用豎平爐冶煉，爐子熱效率可達(dá)40%-50%。我個(gè)人早在1989年就為當(dāng)時(shí)的某國企設(shè)計(jì)過一臺實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的熔鋁豎平爐，當(dāng)時(shí)單耗達(dá)到了55萬大卡

5、/噸鋁方塊，這個(gè)數(shù)字據(jù)我所知，至今未被改寫。第三點(diǎn)原則就是熔爐的建設(shè)與維修成本問題。我想說的是這是一個(gè)需要綜合考慮的指標(biāo)，不能單單說我這個(gè)爐子建設(shè)費(fèi)用是你這個(gè)爐子的三倍，我的成本就是你的三倍。成本計(jì)算應(yīng)該是對整個(gè)爐子在完整的服役時(shí)間內(nèi)他的建設(shè)、維修費(fèi)用、誤工費(fèi)用加權(quán)求和?，F(xiàn)在有的爐窯生產(chǎn)廠家過分追求低價(jià)以吸引用戶。便宜的爐子為什么便宜啊？該用Cr25Ni20為原料制作的閥門他給改用鑄鐵的，能不便宜么！你要問爐窯生產(chǎn)廠為什么改用鑄鐵的，他會(huì)說著呢，用鑄鐵的足矣，用好的沒用，燒壞了直接換一個(gè)就成了，成本很低。但是他的回答恰恰忽略了雖然維修費(fèi)用不高，耽誤的生產(chǎn)工時(shí)也是其中的隱形損失??！看著別人利用好

6、行情掙錢，自己卻因?yàn)闋t窯維修錯(cuò)過生產(chǎn)周期，那是只能是亡羊補(bǔ)牢，為之晚矣。另外還有一個(gè)我一直以來倡導(dǎo)的概念就是熔與煉的分開進(jìn)行。所謂熔煉其實(shí)就是一個(gè)氧化還原的過程，氧化掉不需要的雜質(zhì)，還原出需要的金屬。而目前國內(nèi)的熔煉車間中，熔煉過程都在同一爐體內(nèi)進(jìn)行仍是主流工藝模式。這種工藝模式造成了一個(gè)問題，在氧化還原兩個(gè)過程中，生成的爐渣酸堿性經(jīng)常發(fā)生變化，一會(huì)是酸性的一會(huì)是堿性的，對爐體耐火材料造成的傷害非常大，我知道國內(nèi)有些爐子的耐火材料半年就要更換一次，這無形中也增大了生產(chǎn)成本，要知道單是更換耐火材料其成本占到了一臺爐子總造價(jià)的25%-30%。我倡導(dǎo)的概念是熔煉分開，比如豎平爐，豎爐熔化，平爐精煉，

7、人為的將氧化和還原兩個(gè)過程分開到兩個(gè)不同的爐體中進(jìn)行，單一爐體內(nèi)的酸堿性波動(dòng)較小，對耐火磚的損壞也就相對較小，從而節(jié)省了維修成本。記者：張正國教授，我知道現(xiàn)在的蓄熱式燃燒技術(shù)在我們再生金屬冶煉領(lǐng)域逐漸流行起來，我想聽聽您對他的看法。張正國：說到蓄熱式燃燒技術(shù)我們就引出了熔煉設(shè)備發(fā)展方向第二個(gè)要素燃燒器的選擇。我早在1974年，就參與了當(dāng)時(shí)冶金部蓄熱式燒嘴的研制課題，可以說我是中國最早搞蓄熱式燒嘴的一批人中的一個(gè)。很多人都知道我不贊成蓄熱式燒嘴運(yùn)用到再生金屬熔煉領(lǐng)域，這是有原因的。當(dāng)時(shí)我們搞蓄熱式燒嘴主要的應(yīng)用領(lǐng)域是在冶金軋鋼連續(xù)加熱爐上，其加熱過程是一個(gè)連續(xù)加熱的過程，爐子預(yù)熱段、加熱段、均熱

8、段都是個(gè)固定的溫度場分布，加熱的方式是以輻射加熱為主。對于火焰剛性沒有過高要求，如火焰剛性過高反而會(huì)造成熱鋼錠局部過熱過燒；而再生金屬的熔化過程中，我們希望得到低燒損的快速熔化效果，這就對火焰剛性的要求較高，蓄熱式燒嘴最大的弱點(diǎn)在于其火焰剛性不足，因?yàn)榕艧熀瓦M(jìn)氣都要經(jīng)過陶瓷蓄熱體，其流速受到了限制，這就制約了它在再生金屬熔煉過程中應(yīng)用效果。有人說這沒關(guān)系，附加大功率鼓風(fēng)機(jī)人為增加氣壓就可以了?？梢允强梢?，但是蓄熱效果很可能因此就打了折扣。不光如此，排氣不順暢會(huì)導(dǎo)致爐內(nèi)爐壓過高，產(chǎn)生四面冒火的現(xiàn)象，節(jié)能效果隨之降低。而且，如果排煙溫度達(dá)不到要求的200以下，對于煙氣之后的布袋除塵系統(tǒng)也是個(gè)非常大

9、的威脅。另外一點(diǎn)，蓄熱式燒嘴火焰剛性不足的后果是增加了金屬停留在相對高溫中的時(shí)間長度，這對于燃料的節(jié)省和燒損來講都是不利的。打個(gè)比方，大家都知道氧氣切割槍，槍頭部分溫度達(dá)到極高溫才能使被切割金屬迅速融化，而豎平爐正是利用了這個(gè)原理，只在豎爐底部形成可以熔化金屬的極高溫，在此段熔化了的金屬會(huì)快速流入相對低溫的平爐中，一方面減小了金屬暴露在高溫下燒損的可能性，另一方面由火焰直接熔化金屬而不是靠整個(gè)爐的爐溫熔化金屬，有效的節(jié)省了燃料開支，這也是豎平爐單耗低的重要原因。記者：那么除了您剛才提到的爐型選擇和燃燒器配置兩個(gè)方面，我們的再生金屬熔煉過程中還有那些要素是值得我們?nèi)リP(guān)注的呢？張正國：第三個(gè)要素就

10、是控制，控制說起來比較抽象，也是非常容易被人忽略。我們要控制什么呢？控制爐溫，控制火焰，控制金屬在熔煉爐中發(fā)生的所有變化。有人說這是技術(shù)問題，實(shí)則不然，沒有好的設(shè)備作為保障，技術(shù)控制無從談起。比如，豎平爐煉銅，豎爐底部溫度需要控制在1400，平爐則為1100。平爐溫度高于了1250，燒損就會(huì)隨之增大；豎爐底部溫度低于1400了，銅熔化不好，會(huì)造成豎爐中的結(jié)塊現(xiàn)象；熔化不好還有可能是煙氣流通問題，利用熱工原理，豎爐底部的熱量需要傳導(dǎo)的豎爐的上半部分對原料進(jìn)行預(yù)熱，如果煙氣流向反置，熱量傳導(dǎo)不上去，原料在經(jīng)過豎爐上半部分時(shí)未經(jīng)充分加熱就落到底部，自然熔化效果不好，這時(shí)候如果一味的加大燃燒強(qiáng)度，很可

11、能造成穿爐的嚴(yán)重后果。這個(gè)例子告訴我們，控制不光是技術(shù)問題，好的爐型設(shè)計(jì)和裝備安裝施工是必要的，技術(shù)是為設(shè)備服務(wù)的，不能本末倒置。記者：現(xiàn)在我們國家的政策中心已經(jīng)從單一形式的注重經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)移到可持續(xù)發(fā)展上來，節(jié)能減排問題受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，雖然再生金屬的總排放量和單位排放量較之原生金屬冶煉少得多，但是再生金屬產(chǎn)業(yè)相對于工業(yè)全局看仍是一個(gè)高污染、高排放的產(chǎn)業(yè)，并且由于行業(yè)規(guī)模和從業(yè)人員素質(zhì)的限制，環(huán)保問題一再凸顯，請問張正國教授，您能否從再生金屬生產(chǎn)設(shè)備這個(gè)層面，談一談我們這個(gè)行業(yè)的環(huán)保問題。張正國：這也是我要說的最后一個(gè)要素節(jié)能與減排。眾所周知，在我們這個(gè)行業(yè)中空氣污染是最大的問題，冶煉

12、產(chǎn)生的大量煙氣排入大氣，對周邊環(huán)境造成了巨大影響。煙氣溫度高，也造成了熱能的浪費(fèi)，如何控制熱量無效散失和煙氣中有害物質(zhì)的排放是我們重點(diǎn)需要考慮的。熱能的回收利用，有很多不同的方法，剛才蓄熱式燃燒技術(shù)，傳統(tǒng)的空氣預(yù)熱器，都是可行的熱能回收利用方式，至于哪種好，哪種是未來的方向，這要根據(jù)不同企業(yè)的具體需求，不能一概而論。要發(fā)揮企業(yè)的自身能動(dòng)性，選擇甚至設(shè)計(jì)合適自己的熱能回收方式，正所謂各村有各村的高招。至于煙氣排放，布袋除塵到目前為止還是最好的除塵方式，但是其制約也非常的大，例如，煙氣溫度必須控制在200以下，投資成本相對較高等等。近幾年在再生鋁行業(yè)非常流行噴淋除塵方式，主要原因是其投資只為布袋除塵的五分之一，甚至更少。但是，我提醒大家注意的是，其除塵效果暫且不論，噴淋除塵還需要企業(yè)增加污水處理凈化一個(gè)環(huán)節(jié)，這個(gè)成本并非一次投資成本，而是一個(gè)始終存在的成本，而且使用時(shí)間越長，問題會(huì)出得越多越嚴(yán)重，選擇什么樣的環(huán)保裝置，需要用戶根據(jù)自己情況仔細(xì)考量，切莫只瞄準(zhǔn)眼前利益。記者：謝謝張正國教授今天為我們廣大讀者簡述了再生金屬熔煉設(shè)備的主要問題和發(fā)展方