一種用于鋁熔煉的旋轉(zhuǎn)式蓄熱器

在木材加工行業(yè)，用鋁爐代替爐的溫度和香煙為1000c。煙氣中的熱能不加利用直接排放造成大量的熱能損失。目前,鋁熔爐煙氣余熱利用普遍采用蓄熱箱或蓄熱室交替蓄熱放熱的換向式蓄熱技術,該技術較為成熟,在鋁加工行業(yè)得到廣泛應用。但由于換向式蓄熱技術不能連續(xù)加熱,一般工作1～2分鐘后需要停止并啟動另一個蓄熱器進行工作(即雙蓄熱器交替進行工作),降低了燃燒效率,同時,頻繁換向容易導致?lián)Q向閥損壞、爐膛爐氣壓力波動等問題。采用中央旋轉(zhuǎn)式蓄熱技術能實現(xiàn)對助燃空氣連續(xù)預熱助燃,對煙氣連續(xù)蓄熱排放具有減少頻繁換向及降低點火故障率等優(yōu)點。本文就旋轉(zhuǎn)式蓄熱技術與換向式蓄熱技術在鋁熔爐中的應用比較作一簡要的描述。1蓄熱體吸熱和放熱如圖1所示,蓄熱體在下端旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的驅(qū)動下,緩慢勻速的連續(xù)旋轉(zhuǎn);爐膛內(nèi)的高溫煙氣由上端蓋左邊通入蓄熱器時,其熱能被蜂窩蓄熱體吸收,蜂窩蓄熱體吸收熱能升溫,煙氣降溫后排出蓄熱體進入除塵脫硫系統(tǒng)處理排放;隨著蓄熱器的連續(xù)旋轉(zhuǎn),蓄熱體在升溫后逐漸旋轉(zhuǎn)至右側(cè);右側(cè)下端蓋的助燃空氣在風機作用下進入蜂窩蓄熱體,此時高溫蓄熱體向低溫助燃空氣釋放熱量,助燃空氣升溫后進入燒嘴助燃;蓄熱體降溫的同時逐漸由右側(cè)旋轉(zhuǎn)至左側(cè)再次進行吸熱,同時另一側(cè)蓄熱體完成吸熱工序進入右側(cè)進行放熱。如此持續(xù)進行,達到煙氣余熱回收利用的目的。2蓄熱設備2.1蓄熱效果測試蓄熱體是蓄熱器的核心部件,蓄熱器蓄熱效率的高低很大程度上取決于蓄熱體的蓄熱效果。蜂窩蓄熱體工作原理如圖2所示,當高溫煙氣通過蓄熱體通道時,利用蓄熱體高效蓄放熱的特點,從爐內(nèi)排出的高溫煙氣中吸收熱能并儲存后,再將熱能傳遞給助燃空氣,提高燃燒效率,達到節(jié)約能源的目的。2.2結(jié)構(gòu)性能對比目前鋁加工行業(yè)中,換向式蓄熱器多采用陶瓷蓄熱球作為蓄熱體,旋轉(zhuǎn)式蓄熱器則主要采用蜂窩式蓄熱體。圖3為兩種蓄熱器及相應蓄熱體的實物對比圖。結(jié)構(gòu)上,蜂窩蓄熱體的蜂窩壁厚較薄僅為2mm,蜂窩單元間距為4mm;陶瓷蓄熱球直徑為20mm。由此可計算相同體積情況下,兩者結(jié)構(gòu)性能的不同。陶瓷蓄熱球和蜂窩蓄熱體相關參數(shù)對比如表1所示.由表1可知,在相同體積的情況下,蜂窩式蓄熱體的開口率和比表面積遠優(yōu)于陶瓷蓄熱球。開口率大有利于提高熱能蓄放效率,減少堵灰現(xiàn)象;比表面積大,增大了蓄熱體與煙氣的接觸面,有利于提高換熱效率。3換向蓄熱技術的優(yōu)點相比傳統(tǒng)換向式蓄熱技術,旋轉(zhuǎn)式蓄熱技術主要具有如下技術特點:(1)實現(xiàn)了連續(xù)對助燃空氣的預熱及燃燒,熔化速度比傳統(tǒng)換向蓄熱技術快5～10%,能源利用率比傳統(tǒng)換向蓄熱技術高10%～15%。(2)無需交替點火及供氣和排煙的管道切換,避免了交替換向蓄熱技術換向閥頻繁切換引起的工件勞損及供氣和排煙故障,系統(tǒng)維護方便,故障率低。(3)爐內(nèi)氣壓穩(wěn)定,避免了燃燒環(huán)境不穩(wěn)定、不連續(xù)引起的爐膛壓力波動以及火焰外竄或熄滅,延長了爐內(nèi)耐火材料的使用壽命。(4)傳統(tǒng)換向蓄熱技術中,燒嘴與蓄熱器需成對安裝,旋轉(zhuǎn)式蓄熱技術燃燒系統(tǒng)與蓄熱系統(tǒng)相互獨立,燃燒器數(shù)量可根據(jù)實際生產(chǎn)需求設計安裝,設計的靈活性、適應性更高。(5)爐子燃燒產(chǎn)生的所有煙氣全部經(jīng)換熱器蓄熱后由排煙風機送出,無需輔助排煙等其他排煙管路,煙氣余熱回收更完全,排出的煙氣溫度低于250℃,因此,爐子排煙管路相對簡單,減少了車間排煙管路建設投資。4換向式蓄熱器表2所示為采用蜂窩蓄熱體的旋轉(zhuǎn)式蓄熱器和采用陶瓷蓄熱球的換向式蓄熱器在25T鋁熔爐生產(chǎn)實際應用中的比較。由表2可得出,旋轉(zhuǎn)式蓄熱技術與換向式蓄熱技術相比,熔煉速率提高了8.8%,能源利用率增加11.7%。5安裝風幕系統(tǒng)(1)在氣壓的作用下,煙氣和助燃空氣從上端蓋、隔熱外殼、蓄熱體、下端蓋之間的間隙漏出,造成漏風。生產(chǎn)中可通過在上下端蓋銜接處設計密封槽,并在密封槽上安裝風幕系統(tǒng),利用風墻阻隔高溫煙氣外漏。(2)煙氣中硫化物和水、空氣在蓄熱體的冷端反應生成酸性物質(zhì)并凝結(jié),容易造成蓄熱器內(nèi)的蜂窩體酸腐蝕及損壞。生產(chǎn)中可通過控制排煙溫度降低酸性物質(zhì)冷凝及定期清理蓄熱系統(tǒng)的酸性殘留物質(zhì),從而減少設備損壞。(3)爐煙塵易黏附在蜂窩體中堵塞通道,同時在低溫端易與液態(tài)酸性物質(zhì)粘結(jié),堵灰和腐蝕相互促進,加劇蜂窩體的損壞。生產(chǎn)中通常采用氣壓吹灰器和定期水沖洗的方法解決蜂窩體堵灰降低蓄熱效率的問題。6供熱回收率低鋁熔爐旋轉(zhuǎn)式蓄熱技術與傳統(tǒng)換向式蓄熱技術相比,有效解決了傳統(tǒng)蓄熱器的爐壓波動、換向閥損耗、燃燒器數(shù)