博比巴茨（上海）機械設(shè)備有限公司

　　鋁在熔煉過程中產(chǎn)生大量熱能，熱能品位從高到低均可回收加以利用。對于我國大多數(shù)的熔鋁爐，從排放的煙氣中帶走的熱量大約占熔鋁爐總輸入熱量的40%~60%。它們的排煙溫度大多高于600℃，已經(jīng)屬于中高溫余熱資源，一般排煙溫度每降低10℃，熔鋁爐效率可提高0.5%~0.6%。因此，排煙熱損失是熔鋁爐熱損失中非常大的一項，回收煙氣余熱具有很大的節(jié)能潛力。根據(jù)熱力學第二定律，熔鋁爐的排煙余熱屬于較高品位的能量，應(yīng)該對它進行梯級利用。根據(jù)實際需要提供不同品位的熱能，力爭做到提供的熱能不僅能滿足數(shù)量上的要求，而且在質(zhì)量上也能夠相互匹配，從而實現(xiàn)“熱盡其用”。

　　1 熔鋁爐節(jié)能技術(shù)措施概況

　　鋁加工企業(yè)為了降低自己的能源消耗提高企業(yè)的競爭力，通過實踐經(jīng)驗的不斷積累，目前主要采用了以下幾種行之有效的節(jié)能方法。

　　1.1 選擇合適的燃燒器

　　我國的鋁加工的熔鋁爐所裝備的燃燒器大致經(jīng)過了以下幾個發(fā)展階段：首先是采用普通燒嘴階段，然后過渡到熱風燒嘴、高速燒嘴的中間階段，較后發(fā)展到先進的蓄熱式燒嘴。蓄熱式燒嘴具有許多其它燒嘴不可比擬的優(yōu)勢，已經(jīng)成為當前甚至今后很長一段時間內(nèi)熔鋁爐燃燒器的較佳選擇。

　　蓄熱式燒嘴通過換向器的換向能夠?qū)崿F(xiàn)較多的余熱資源回收，使煙氣的排煙溫度降低到250~300℃以下。我國許多鋁加工企業(yè)的熔鋁爐采用這種蓄熱式燃燒噴嘴后，取得了較為顯著的節(jié)能效果。

　　近年來已經(jīng)有一些國內(nèi)廠家開始研制和推廣這項新型技術(shù)，不過其安全性和穩(wěn)定性需要進一步的提高。綜合來看，我國的蓄熱式燃燒器與國外的水平仍然有一定的差距，在一些關(guān)鍵部件上使用的還是進口部件，造成設(shè)備投入資金費用過大。

　　1.2 提高熔鋁爐的控制水平

　　熔鋁爐控制水平的高低是影響熔鋁爐節(jié)能效率的一個重要的因素。通常采用先進的燃料空氣比例自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)來控制熔鋁爐燃燒，通過控制熔鋁爐的過�？諝庀禂�(shù)，以減少空氣量過多引起的排煙熱損失及空氣量過少引起的燃料不完全燃燒熱損失。此項技術(shù)直接關(guān)系到熔鋁爐的熱效率，也代表了一個鋁加工企業(yè)自動化水平的高低。

　　1.3 加強熔鋁爐保溫

　　加強熔鋁爐的保溫，減少熔鋁爐墻體引起的散熱損失，但需要使用高標準的耐火材料。比如上海美鋁公司的1#熔鋁爐全部采用進口的耐火磚等保溫材料�，F(xiàn)在該爐已經(jīng)安全運行了10年，不僅大大延長了熔鋁爐的使用壽命，明顯的提高了熔鋁爐的生產(chǎn)效率，節(jié)約了大量的維修費用。

　　1.4 煙氣余熱回收

　　熔鋁爐的煙氣余熱是熔鋁爐回收利用潛力非常大的一部分熱量損失。大多數(shù)的鋁加工企業(yè)所使用的熔鋁爐只采用了部分節(jié)能措施。比如通過加裝換熱器可以回收部分的煙氣余熱，降低熔鋁爐的燃料消耗比。但是因為余熱回收設(shè)備單一，未能將較高品味的煙氣余熱進行充分利用，與現(xiàn)代熔鋁爐能耗指標仍有一定的差距。

　　2 熔鋁爐煙氣余熱梯級利用特點

　　熔鋁爐余熱資源主要是指熔鋁爐的燃燒過程中發(fā)出的熱量在完成熔鋁后所剩下的能量，它在我國的鋁加工企業(yè)的能源消耗中占據(jù)了很大的比例。

　　2.1 熔鋁爐煙氣余熱梯級利用優(yōu)點

　　與熔鋁爐熱煙氣直接排放或煙氣余熱單一回收利用相比，熔鋁爐煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)越性。

　　普通的熔鋁爐在增加了煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)后，不僅可以提高熔鋁爐的熱效率，而且因為該系統(tǒng)中余熱鍋爐及余熱回收器等節(jié)能設(shè)備的加入，還可以得到一定品位的飽和蒸汽和熱水，它既可以用于日常的生活中，還可以在某些工藝流程中發(fā)揮重要的作用。熔鋁爐排放的煙氣通過這套煙氣余熱利用系統(tǒng)，將熱量傳遞給了熔鋁爐助燃空氣、余熱鍋爐內(nèi)的軟水及余熱回收器中的自來水，使煙氣余熱得到了非常大限度的利用，從而大大提高了熔鋁爐的能量利用系統(tǒng)效率。

　　煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)與普通余熱回收系統(tǒng)相比，投入資金有所增加。但從經(jīng)濟性分析來看，由于余熱利用率大大提高，投入資金回收期較短，一般1年以內(nèi)即可收回成本。

　　2.2 熔鋁爐煙氣余熱梯級利用難點

　　(1) 熔鋁爐的熱負荷具有不穩(wěn)定性。熔鋁爐熱負荷的不穩(wěn)定性是由熔鋁爐生產(chǎn)過程所決定的。因為熔鋁爐的生產(chǎn)過程具有周期性，它的高溫產(chǎn)品和鋁渣的排放也是間斷性的。

　　(2) 熔鋁爐的煙氣含塵量比非常大。由于操作水平低，或者使用的燃料較差，導(dǎo)致熔鋁爐的排放煙氣中含有較多的煙塵，對煙氣余熱回收設(shè)備產(chǎn)生十分不利的影響。比如余熱回收裝置受熱面上的積灰不僅會污染傳熱管表面影響換熱效率，積灰嚴重時還會堵塞煙氣流通的通道，加大煙氣流動的阻力，甚至影響相關(guān)設(shè)備的安全運行，不得不定期采取停爐清灰。

　　(3) 煙氣具有腐蝕性。我國有些鋁加工企業(yè)使用重油作為熔鋁爐的燃料，導(dǎo)致熔鋁爐排放的煙氣中含有較多的SO2等腐蝕性氣體。不過近幾年，我國的大多數(shù)的熔鋁爐已經(jīng)采用較為清潔的天然氣較為燃料，排煙中腐蝕性氣體的含量有所降低。

　　(4) 系統(tǒng)設(shè)備的安裝。在實際的煙氣余熱利用過程中，余熱回收裝置及管路的布置往往受到現(xiàn)場原有設(shè)備及管路等固有條件的限制，而余熱梯級利用系統(tǒng)較普通余熱回收系統(tǒng)復(fù)雜，這種矛盾就更為突出，因此在系統(tǒng)設(shè)備布置時需要點考慮。

　　3 煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)的設(shè)計

　　該系統(tǒng)主要由空氣預(yù)熱器、蒸汽余熱鍋爐和煙氣余熱回收器等三種換熱設(shè)備組成。主要流程為：①煙氣通過空氣預(yù)熱器，用于加熱助燃用空氣，以提高爐膛溫度使熔鋁爐燃燒效率增加，經(jīng)過空氣預(yù)熱器后的煙氣溫度可降低到300℃左右；②采用余熱鍋爐回收從空氣預(yù)熱器排出的煙氣余熱，通常可以將300℃的煙氣降低到150℃左右，與此同時余熱鍋爐產(chǎn)生一定品位的蒸汽可供生產(chǎn)或生活的相關(guān)熱用戶使用；③通過余熱鍋爐換熱后的煙氣可以再送入煙氣余熱回收器中，產(chǎn)生工業(yè)或生活用熱水，同時降低余熱鍋爐的排煙溫度，提高了能量的利用效率，通過余熱回收器后的煙氣溫度可降至90℃以下。該系統(tǒng)在實際應(yīng)用中根據(jù)用戶的具體要求可以進行相應(yīng)的更改，圖2為某廠熔鋁爐的煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)簡圖，該系統(tǒng)主要采取了以下技術(shù)措施：

　　(1) 在每臺熔煉爐煙氣出口處設(shè)置1臺風冷式除塵器，冷卻熔煉爐排煙中的飛灰及半熔融狀態(tài)的鋁渣，使其在除塵器內(nèi)凝固并被分離，這樣就有效控制并提高了煙氣的清潔度，有效避免節(jié)能系統(tǒng)的堵灰問題。

　　(2) 在每臺風冷式除塵器后分別設(shè)置1臺空氣預(yù)熱器，將進入熔鋁爐的助燃風加熱后進入熔鋁爐燃燒室，從而提高了熔鋁爐的燃燒效率。

　　(3) 每臺空預(yù)器排出的煙氣通過煙管引入到1臺蒸汽余熱鍋爐，產(chǎn)生的蒸汽用于辦公樓采暖及工藝循環(huán)冷卻水用制冷。冬季采暖期間采用蒸汽加熱采暖循環(huán)水，供辦公樓采暖使用；

　　夏季制冷期間將蒸汽送入噴射式蒸汽制冷站后產(chǎn)生循環(huán)冷卻水去冷卻工藝。

　　(4) 在每臺余熱鍋爐尾部設(shè)置1臺煙氣余熱回收器，用于生活用熱水。經(jīng)過式煙氣余熱回收器后的煙氣溫度較終降低至90℃左右，通過單獨設(shè)置的煙道排放至大氣，由于通過該段余熱回收裝置煙氣的溫度較低，所有材料均采用耐低溫腐蝕材料。

　　(5) 為確保用戶有足夠的采暖熱水，在系統(tǒng)安裝時預(yù)留采

　　暖用熱水鍋爐接口。采暖熱水鍋爐串聯(lián)進入采暖循環(huán)水系統(tǒng)。當余熱鍋爐蒸汽不足以提供采暖所需熱量時，采暖熱水鍋爐可作為調(diào)峰使用，用于補充余熱鍋爐所差的部分熱量。

　　(6) 為確保用戶有足夠的生活用熱水，在系統(tǒng)安裝時將預(yù)留洗浴用熱水鍋爐接口。當煙氣余熱回收器不足以提供洗浴用所需熱量時，開啟洗浴用熱水鍋爐向熱水箱補充熱水。

　　(7)為防止空預(yù)器、余熱鍋爐及煙氣余熱回收器灰堵，在每臺余熱回收裝置的煙氣入口及出口煙箱上安裝了特殊設(shè)計的活動式清灰口，清灰時拆卸方便，并采用專門的清灰裝置對換熱面進行清灰。

　　4 煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)運行效果

　　目前，煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)已在多個熔鋁爐廠家實施，節(jié)能率均達到15%以上。以某壓鑄廠熔鋁爐的余熱梯級利用應(yīng)用情況為例，該廠共有3臺1.5t/h及1臺0.75t/h容量的熔鋁爐，節(jié)能前天然氣耗量約為350萬Nm3/年，節(jié)能后天然氣耗量約為250萬Nm3/年，并附帶產(chǎn)生了蒸汽。該煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)

　　主要采用了空預(yù)器及余熱鍋爐兩種節(jié)能設(shè)備，分別用于加熱熔鋁爐助燃風及產(chǎn)0.3MPa的飽和蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽主要供生活熱水用戶及食堂蒸柜使用。