晋能铝业有限公司节能改造

晋能铝业有限公司熔铝炉是 1986 年建设的，有环形熔铝炉 2 台，年熔化金属铝总量约 15000t ，采用城市煤气作为燃料，燃料热值 3800kcal/m3 （约 15884kJ ）左右，采用传统的燃烧方式，每个熔铝炉设有 3 个燃烧烧嘴；燃烧废气通过烟囱排放到大气中，烟道温度 1000 ℃以上，热量损失严重。因为煤气和助燃空气通过烧嘴混合燃烧，煤气有时进入空气管道，致使空气管炸裂。在能源消耗上，平均吨铝燃耗 400m3 （含装料、熔化、保温、倒炉等时间，约 6~8 小时 / 炉），两台炉每天消耗煤气约 20000m3 ，燃料消耗太大，产品成本较高。

项目设计指标

环形熔铝炉应用不换向蓄热式技术设计指标见表 1 。

 

表 1   环形熔铝炉应用燃料不换向蓄热式燃烧技术设计指标序号   项   目    单位        数据及说明

1      炉子用途            铝锭及废铝熔化

2      装入量    t       15

3      熔化速度       t/h    ≧ 3

4      炉内温度       ℃    ≧ 1050

5      铝液出炉温度       ℃    720~760

6      吨铝煤气消耗       m3     ≦ 240

7      供热强度       m3/h       900

8      最大供风       m3/h       ≧ 5000

9      鼓风压力       &nbsppa ≧ 8000

10     最高热风温度       ℃    &gt800

11     排烟气量         m3/h    ≧ 9515

12     引风压力       &nbsppa ≧ 7000

13     排烟气温度   ℃    ≦ 150

14     燃料热值       kcal/m3   ≧ 3800

15     蓄热体形式        高铝耐火球

16     改造一个烧嘴，炉子原有两个烧嘴作为备用烧嘴 为增加火焰刚性，在设计中在烧嘴中

配备了约 100m3/h 的空压风，以增加火焰的刚性和前冲速度。

 

项目的实施

7 月 5 日 ， 1# 熔炼炉改造开始，首先将鼓、引风机及四通换向阀基础做好，并将鼓、引风机和四通换向阀固定在基础上，然后将各相应的管道连接好。 7 月 18 日 1# 熔铝炉停产安装炉墙上的两块风嘴砖和一块烧嘴砖，同时安装炉体外部的两个蓄热室和一个燃烧烧嘴以及相应的连接管道。 7 月 26 日 烘炉试生产。公司对该项目进行了 7 炉跟踪验收，各项指标见表 2 。与此同时，观察 1# 炉和 2# 炉的液面铝渣，发现改造后的 1# 炉的铝渣明显少于未改造的 2# 炉，铝的氧化烧损明显减少。

表 2   1# 熔炼炉验收试生产数据序号      项    目 单 位      数据及说明

1      炉子用途            铝锭及废铝熔化

2      装入量    t       14

3      熔化速度       t/h    ≧ 3.7

4      炉内温度       ℃    ≧ 1050

5      铝液出炉温度       ℃    750 ℃

6      吨铝煤气消耗       m3   ≦ 140 （综合消耗含轧制废品消耗）

7      排烟气温度   ℃    ≦ 130 ，一般为 80

8      助燃热风温度       ℃    刚装完料时 500 ℃，最高时 970 ℃

9      单炉吨铝煤气消耗      m3   110( 不含轧制废品 )

 

 

8 月 31 日 ， 2# 熔炼炉开始改造， 9 月 29 日 试生产，公司对 2# 炉进行了 5 炉跟踪验收，各项指标见表 3 。  

 

表 3   &nbsp2# 熔炼炉验收试生产数据序号   项    目 单 位      数据及说明

1      炉子用途            铝锭及废铝熔化

2      装入量    t       14

3      熔化速度       t/h    3.45( 因轧制窄板限制了熔化速度 )

4      炉内温度       ℃    ≧ 1050

5      铝液出炉温度       ℃    755

6      吨铝煤气消耗       m3   ≦ 140 （综合消耗含轧制废品消耗）

7      排烟气温度   ℃    ≦ 120, 一般为 80

8      助燃热风温度       ℃    刚装完料时 500 ℃，最高时 970 ℃

9      单炉吨铝煤气消耗      m3   103( 不含轧制废品 )

 

在实际使用过程中，我们将炉温控制在 1050 ℃，在熔铝全过程中蓄热室助燃空气显示温度只比炉温低 80 ℃，排烟气温度始终低于 150 ℃。在熔铝过程中，待铝化平（此时固体铝

已经基本熔化只是铝液温度较低）后，观察炉内火焰，明显看到火焰紧贴液面随着助燃空气的换向左右摆动，感觉到火焰刚性很强。

 

不换向蓄热式燃烧系统产生经济效益和环境效益

（ 1 ）经济效益

改造后，吨铝综合煤气消耗由 2005 年初的 400m3 ，下降到 140m3 （含轧制不合格品消耗），城市煤气为 0.9 元 /m3 ，吨铝可节省煤气费用 234 元，每年可节省煤气费用 351 万元。同时，从项目验收的指标来看，如果加强管理，调动职工的自觉性和主观能动性，煤气消耗指标还有可能下降较大幅度。

该技术可以在含氧量低于 21 ％的条件下燃烧，含氧 15 ％也能充分燃烧，由于低氧，降低了氧化烧损，氧化烧损在原有基础上降低了 20 ％以上，因此这方面所获得的经济效益也是相当可观的。原有氧化烧损为 3% ，固体铝价格 1.6 万元 /t ，年产 15000t ，可节省费用 144 万元以上。

（ 2 ） 环境效益

根据现场的实际数据显示，蓄热式高温空气燃烧可节省 65 ％的燃料，有害气体 CO2 、 SO2 排放相应减少 65 ％， NOX 的排放量也会大幅度下降。因此，在取得巨大经济效益的同时，环境效益也较大。

 

  结论

（ 1 ）燃料不换向蓄热式燃烧技术在环形熔铝炉上的改造是非常成功的。

（ 2 ）可节省 65 ％的燃料，按年产 15000 吨铝计算，年可节省煤气费用 351 万元。

（ 3 ）可以实现低氧（低于 15% ）燃烧，降低氧化烧损 20 ％以上，创效 144 万元。

（ 4 ）排放烟气降低约 65% ，环境效益十分可观。

（ 5 ）该技术值得在同行业推广。