一、熔鋁爐的工藝過程描述
熔鋁爐用高效節(jié)能的蓄熱式燒嘴，使鋁及鋁合金迅速熔化。固體料熔化之后，將按工藝要求進(jìn)行配料，然后采用電磁攪拌器對液態(tài)鋁進(jìn)行有效、充分的攪拌，以使鋁液溫度、成分更均勻。熔煉期間也可進(jìn)行電磁攪拌，可以提高爐子的熔化率。在鋁液的成分和溫度都符合工藝需求之后，鋁水通過轉(zhuǎn)注流槽注入保溫爐內(nèi)，進(jìn)行精煉、扒渣、靜置、調(diào)溫。鋁熔體溫度符合鑄造工藝要求而且鑄造機(jī)已達(dá)到待鑄狀態(tài)，鋁熔體通過流口、流槽流經(jīng)在線除氣、過濾裝置后，進(jìn)行鑄造。
二、蓄熱燃燒技術(shù)的原理 蓄熱式燒嘴集燃燒器和蓄熱式熱交換器于一體，一般采取成對設(shè)置，二者交替變換燃燒和排煙工作狀態(tài)，燒嘴內(nèi)的蓄熱體相應(yīng)變換放熱和吸熱狀態(tài)。成對燒嘴分設(shè)于爐膛的A側(cè)和B側(cè)，當(dāng)B側(cè)燒嘴燃燒時(shí)，空氣流經(jīng)積蓄了熱量的蓄熱體而被加熱。與此同時(shí)，A側(cè)燒嘴排煙，煙氣熱量被蓄熱體吸收。換向工作后，A側(cè)燒嘴燃燒，空氣同樣被蓄熱體加熱，B側(cè)燒嘴排煙，煙氣熱量被蓄熱體吸收。如此周而復(fù)始，通過蓄熱體這一媒介，出爐煙氣的余熱被轉(zhuǎn)換為空氣的物理熱，從而得到回收利用。通過蓄熱式燒嘴，煙氣排出溫度可降至150℃～200℃或更低，空氣可預(yù)熱到1000℃以上，熱回收率達(dá)到85%以上，溫度效率達(dá)到90%以上。 蓄熱式燒嘴的煙氣排出溫度為150℃～200℃，基本上達(dá)到工藝允許的最低溫度。工藝允許的最低排煙溫度是煙氣露點(diǎn)以上30℃～50℃，如果排煙溫度低于煙氣露點(diǎn)，煙氣中含有的SO2會形成硫酸，對金屬廢氣管道、閥門、引風(fēng)機(jī)等造成腐蝕。因此，排煙溫度低至150℃～200℃可以認(rèn)為煙氣余熱得到了極限回收。在蓄熱式燃燒系統(tǒng)的使用實(shí)例中，由于排煙溫度過低，廢氣管道、閥門、引風(fēng)機(jī)等發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象已不鮮見，因此不能一味追求更低的排煙溫度而不顧設(shè)備的安全。
三、蓄熱式燃燒技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
（一）采用蓄熱式燃燒技術(shù)具有以下優(yōu)勢：
1、是爐溫更加均勻。由于燃?xì)夂涂諝庠跔t膛內(nèi)半預(yù)混辦擴(kuò)散式燃燒，肉眼觀察無明顯火焰，因此爐溫更均勻，而且無局部高溫區(qū)；由于在每一對蓄熱室中都是燃燒側(cè)和排煙側(cè)相隔很短的時(shí)間就交替換位，因此不存在燒偏的情況，可使?fàn)t子兩側(cè)溫度均勻。
2、是燃料選擇范圍更廣。用蓄熱式燃燒技術(shù)，空氣預(yù)熱溫度可由過去的400℃～600℃提高到800℃～1100℃。由于燃料的理論燃燒溫度大幅度提高，燃料的選擇范圍更廣，特別是可燃用800×4.18kJ/m3以下的低熱值燃料，如高爐煤氣或其他低熱值劣質(zhì)燃料。
3、是可以大幅度節(jié)能。由于煙氣經(jīng)蓄熱體后溫度降低到150℃以下，將煙氣的絕大部分顯熱傳給了助燃空氣，實(shí)現(xiàn)了煙氣余熱的極限回收，因此爐子燃料消耗量大幅度降低。
4、是NOx生成量更少。采用傳統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，助燃空氣預(yù)熱溫度越高，煙氣中NOx含量越大；而采用蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)，在助燃空氣預(yù)熱溫度高達(dá)800℃的情況下，爐內(nèi)NOx生成量反而減少。由于蓄熱式燃燒是在相對的低氧狀態(tài)下半預(yù)混辦擴(kuò)散式燃燒，沒有火焰中心，因此不具備大量生成NOx的條件。煙氣中NOx含量低，有利于保護(hù)環(huán)境。
5、燃燒穩(wěn)定性好。由于助燃空氣溫度預(yù)熱到燃料自燃點(diǎn)以上，燃料一進(jìn)入爐內(nèi)就能著火燃燒，提高了自身的穩(wěn)定性。
6、燃燒區(qū)擴(kuò)大。通過組織爐內(nèi)低氧氣氛燃燒，火焰體積成倍增大，爐內(nèi)溫度場分布更均勻，有利于被加熱件的均勻受熱。
7、經(jīng)過蓄熱室后的煙氣溫度較低，煙道和煙囪的內(nèi)襯可以不采用耐熱材料。
（二）蓄熱式燃燒技術(shù)目前存在的幾點(diǎn)不足：
目前，我國的資源和環(huán)境問題日益突出，迫切要求高能耗行業(yè)全面推行高效、清潔的燃燒技術(shù)。蓄熱式燃燒技術(shù)，又稱高溫空氣燃燒技術(shù)，是20世紀(jì)90年代在發(fā)達(dá)國家開始推廣的一項(xiàng)新型的燃燒技術(shù)，它具有高效煙氣余熱回收、空氣和煤氣預(yù)熱溫度高以及低氮氧化物排放的優(yōu)越性，主要用于鋼鐵、冶金、機(jī)械、建材等工業(yè)部門中，并已出現(xiàn)迅猛發(fā)展的勢頭。至今我們已有了自己的一些專利，并且在國內(nèi)有了相對廣泛的應(yīng)用，取得了相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵部件
1、蓄熱體
蓄熱體是高溫空氣燃燒技術(shù)的關(guān)鍵部件，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：
（1）蓄熱能力：單位體積蓄熱體的蓄熱量要大，這樣可減小蓄熱室的體積，需要通過材料的比熱CP來衡量。
（2）換熱速度：材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ可以反映固體內(nèi)部熱量傳遞的快慢，導(dǎo)熱系數(shù)大可以迅速地將熱量由表面?zhèn)髦林行?，充分發(fā)揮蓄熱室的能力；高溫時(shí)，材料輻射率可表征氣體介質(zhì)與蜂窩體熱交換的強(qiáng)弱。
（3）熱震穩(wěn)定性：蓄熱體需要在反復(fù)加熱和冷卻的工況下運(yùn)行，在巨大溫差和高頻變換的作用下，很容易脆裂、破碎和變形等，導(dǎo)致氣流通道堵塞，壓力損失加大，甚至無法繼續(xù)工作。
（4）抗氧化和腐蝕性：有些材料在一定的溫度和氣氛下發(fā)生氧化和腐蝕，會堵塞氣體通道，增加流通阻力。
（5）壓力損失：在氣體通過蜂窩體通道時(shí)，會產(chǎn)生摩擦阻力損失，在流經(jīng)兩塊蜂窩體交界面時(shí)因流通面積突變和各個(gè)通道之間可能發(fā)生交錯(cuò)而產(chǎn)生局部阻力損失；前者對傳熱有利，后者對傳熱是不利的，因此應(yīng)盡力減少局部阻力損失來降低風(fēng)機(jī)的動力消耗。
（6）經(jīng)濟(jì)性：它是一個(gè)重要的指標(biāo)，一種蜂窩體如果各種性能都好，但成本很高，推廣和應(yīng)用會受到限制。
2、換向閥
由于必須在一定的時(shí)間間隔內(nèi)實(shí)現(xiàn)空氣、燃?xì)馀c煙氣的頻繁切換，換向閥也成為與余熱回收率密切相關(guān)的關(guān)鍵部件之一。盡管經(jīng)換熱后的煙氣溫度很低，對換向閥材料無特殊要求，但必須考慮換向閥的工作壽命和可靠性。因?yàn)闊煔庵泻休^多的微小粉塵以及頻繁動作，勢必對部件造成磨損，這些因素應(yīng)當(dāng)在選用換向閥時(shí)加以考慮。如果出現(xiàn)閥門密封不嚴(yán)、壓力損失過大、體積過大、密封材料不易更換、動作速度慢等問題，會影響系統(tǒng)的使用性能和節(jié)能效果。
3、燒嘴
燒嘴的設(shè)計(jì)原則是不能讓空氣和燃?xì)饣旌系锰欤@樣容易形成局部高溫，但也不能混合得太慢，防止煤氣在蓄熱室出現(xiàn)“二次燃燒”甚至燃燒不充分。為了保證燃料在低氧氣氛中燃燒，必須在設(shè)計(jì)其供給通道時(shí)，考慮燃料和空氣在空間的擴(kuò)散、與爐內(nèi)煙氣的混合和射流的角度及深度，而這些參數(shù)應(yīng)根據(jù)加熱裝置尺寸、加熱工藝要求、燃料種類、燒嘴大小、預(yù)熱溫度和空煤氣壓力等因素來確定。
蓄熱式燃燒技術(shù)又被稱為“高溫稀薄燃燒”技術(shù)。實(shí)現(xiàn)這種低氧燃燒的有效途徑之一是：合理的布置燒嘴的位置和數(shù)量以及各個(gè)燃燒單元的相對位置關(guān)系和換向方式，有效地組織爐膛內(nèi)氣流的流動，依靠預(yù)熱后空氣和煤氣射流的高速卷吸，使?fàn)t內(nèi)產(chǎn)生大量煙氣回流。一般來說，射流的速度越大，爐內(nèi)的卷吸和回流作用越強(qiáng)烈，就越有利于實(shí)現(xiàn)低氧的氣氛，而這種相對很低的煤氣和氧氣濃度降低了平均燃燒速度，拓展了燃燒邊界，形成了均勻的溫度場，并降低了NOx的排放。
四、結(jié)束語 在熔鋁爐設(shè)計(jì)中，燃燒器的選型及合理的布置時(shí)最重要的環(huán)節(jié)之一，多年來，高速燒嘴及換熱器一直是熔鋁爐的標(biāo)準(zhǔn)配置，但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于熔鋁爐粉塵及煙氣的緣故，熔鋁爐換熱器總是難以解決的一個(gè)難題。近年來蓄熱式燒嘴應(yīng)用在熔鋁爐上，改變了這個(gè)局面。通過使用這種燒嘴，熔鋁爐的煙氣的排放溫度可降低至250℃以下，其噸鋁耗量也得到了降低，但也存在一些不足的地方。目前，反對與支持之間的爭論非常紅火。