晉能鋁業有限公司節能改造

晉能鋁業有限公司熔鋁爐是 1986 年建設的，有環形熔鋁爐 2 臺，年熔化金屬鋁總量約 15000t ，采用城市煤氣作為燃料，燃料熱值 3800kcal/m3 （約 15884kJ ）左右，采用傳統的燃燒方式，每個熔鋁爐設有 3 個燃燒燒嘴；燃燒廢氣通過煙囪排放到大氣中，煙道溫度 1000 ℃以上，熱量損失嚴重。因為煤氣和助燃空氣通過燒嘴混合燃燒，煤氣有時進入空氣管道，致使空氣管炸裂。在能源消耗上，平均噸鋁燃耗 400m3 （含裝料、熔化、保溫、倒爐等時間，約 6~8 小時 / 爐），兩臺爐每天消耗煤氣約 20000m3 ，燃料消耗太大，產品成本較高。

項目設計指標

環形熔鋁爐應用不換向蓄熱式技術設計指標見表 1 。

 

表 1   環形熔鋁爐應用燃料不換向蓄熱式燃燒技術設計指標序號   項   目    單位        數據及說明

1      爐子用途            鋁錠及廢鋁熔化

2      裝入量    t       15

3      熔化速度       t/h    ≧ 3

4      爐內溫度       ℃    ≧ 1050

5      鋁液出爐溫度       ℃    720~760

6      噸鋁煤氣消耗       m3     ≦ 240

7      供熱強度       m3/h       900

8      最大供風       m3/h       ≧ 5000

9      鼓風壓力       &nbsppa ≧ 8000

10     最高熱風溫度       ℃    &gt800

11     排煙氣量         m3/h    ≧ 9515

12     引風壓力       &nbsppa ≧ 7000

13     排煙氣溫度   ℃    ≦ 150

14     燃料熱值       kcal/m3   ≧ 3800

15     蓄熱體形式        高鋁耐火球

16     改造一個燒嘴，爐子原有兩個燒嘴作為備用燒嘴 為增加火焰剛性，在設計中在燒嘴中

配備了約 100m3/h 的空壓風，以增加火焰的剛性和前沖速度。

 

項目的實施

7 月 5 日 ， 1# 熔煉爐改造開始，首先將鼓、引風機及四通換向閥基礎做好，并將鼓、引風機和四通換向閥固定在基礎上，然后將各相應的管道連接好。 7 月 18 日 1# 熔鋁爐停產安裝爐墻上的兩塊風嘴磚和一塊燒嘴磚，同時安裝爐體外部的兩個蓄熱室和一個燃燒燒嘴以及相應的連接管道。 7 月 26 日 烘爐試生產。公司對該項目進行了 7 爐跟蹤驗收，各項指標見表 2 。與此同時，觀察 1# 爐和 2# 爐的液面鋁渣，發現改造后的 1# 爐的鋁渣明顯少于未改造的 2# 爐，鋁的氧化燒損明顯減少。

表 2   1# 熔煉爐驗收試生產數據序號      項    目 單 位      數據及說明

1      爐子用途            鋁錠及廢鋁熔化

2      裝入量    t       14

3      熔化速度       t/h    ≧ 3.7

4      爐內溫度       ℃    ≧ 1050

5      鋁液出爐溫度       ℃    750 ℃

6      噸鋁煤氣消耗       m3   ≦ 140 （綜合消耗含軋制廢品消耗）

7      排煙氣溫度   ℃    ≦ 130 ，一般為 80

8      助燃熱風溫度       ℃    剛裝完料時 500 ℃，最高時 970 ℃

9      單爐噸鋁煤氣消耗      m3   110( 不含軋制廢品 )

 

 

8 月 31 日 ， 2# 熔煉爐開始改造， 9 月 29 日 試生產，公司對 2# 爐進行了 5 爐跟蹤驗收，各項指標見表 3 。  

 

表 3   &nbsp2# 熔煉爐驗收試生產數據序號   項    目 單 位      數據及說明

1      爐子用途            鋁錠及廢鋁熔化

2      裝入量    t       14

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

4      爐內溫度       ℃    ≧ 1050

5      鋁液出爐溫度       ℃    755

6      噸鋁煤氣消耗       m3   ≦ 140 （綜合消耗含軋制廢品消耗）

7      排煙氣溫度   ℃    ≦ 120, 一般為 80

8      助燃熱風溫度       ℃    剛裝完料時 500 ℃，最高時 970 ℃

9      單爐噸鋁煤氣消耗      m3   103( 不含軋制廢品 )

 

在實際使用過程中，我們將爐溫控制在 1050 ℃，在熔鋁全過程中蓄熱室助燃空氣顯示溫度只比爐溫低 80 ℃，排煙氣溫度始終低于 150 ℃。在熔鋁過程中，待鋁化平（此時固體鋁

已經基本熔化只是鋁液溫度較低）后，觀察爐內火焰，明顯看到火焰緊貼液面隨著助燃空氣的換向左右擺動，感覺到火焰剛性很強。

 

不換向蓄熱式燃燒系統產生經濟效益和環境效益

（ 1 ）經濟效益

改造后，噸鋁綜合煤氣消耗由 2005 年初的 400m3 ，下降到 140m3 （含軋制不合格品消耗），城市煤氣為 0.9 元 /m3 ，噸鋁可節省煤氣費用 234 元，每年可節省煤氣費用 351 萬元。同時，從項目驗收的指標來看，如果加強管理，調動職工的自覺性和主觀能動性，煤氣消耗指標還有可能下降較大幅度。

該技術可以在含氧量低于 21 ％的條件下燃燒，含氧 15 ％也能充分燃燒，由于低氧，降低了氧化燒損，氧化燒損在原有基礎上降低了 20 ％以上，因此這方面所獲得的經濟效益也是相當可觀的。原有氧化燒損為 3% ，固體鋁價格 1.6 萬元 /t ，年產 15000t ，可節省費用 144 萬元以上。

（ 2 ） 環境效益

根據現場的實際數據顯示，蓄熱式高溫空氣燃燒可節省 65 ％的燃料，有害氣體 CO2 、 SO2 排放相應減少 65 ％， NOX 的排放量也會大幅度下降。因此，在取得巨大經濟效益的同時，環境效益也較大。

 

  結論

（ 1 ）燃料不換向蓄熱式燃燒技術在環形熔鋁爐上的改造是非常成功的。

（ 2 ）可節省 65 ％的燃料，按年產 15000 噸鋁計算，年可節省煤氣費用 351 萬元。

（ 3 ）可以實現低氧（低于 15% ）燃燒，降低氧化燒損 20 ％以上，創效 144 萬元。

（ 4 ）排放煙氣降低約 65% ，環境效益十分可觀。

（ 5 ）該技術值得在同行業推廣。