摘要: 熔铝炉作为我国炼铝行业较为重要的设备，其能源利用率的高低直接决定整个企业的效率。目前，我国大多数熔铝炉产生的烟气都是直接排放掉，熔铝炉效率仅为 30% ，还会造成严重的环境污染。为此，根据我国熔铝炉节能现状，设计了一套烟气余热梯级利用系统，该系统主要包括空气预热器、余热锅炉、烟气余热回收器。实践证明，这套系统对熔铝炉排放烟气余热的回收率达到 70% 以上。

　　铝在熔炼过程中产生大量热能，热能品位从高至低均可回收加以利用。我国大多数的熔铝炉，从排放的烟气中带走的热量大约占熔铝炉总输入热量的 40% ～ 60% 。

　　它 们 的 排 烟 温 度 大 多 高 于600℃ ，已经属于中高温余热资源，一般排烟温度每降低 10℃，熔铝炉效率可提高 0. 5% ～ 0. 6% 。

　　因此，排烟热损失是熔铝炉热损失中非常大的一项，回收烟气余热具有很大的节能潜力。

　　根据热力学第二定律，熔铝炉的排烟余热属于较高品位的能量，应该对它进行梯级利用。

　　根据实际需要提供不同品位的热能，力争做到提供的热能不仅能满足数量上的要求，而且在质量上也能够相互匹配，从而实现“热尽其用”。

　　1 熔铝炉节能技术措施概况

　　目前，铝加工企业为了降低能源消耗、提高企业的竞争力，通过实践经验的不断积累，主要采用了以下几种行之有效的节能方法。

　　1. 1 选择合适的燃烧器

　　我国的铝加工的熔铝炉所配备的燃烧器大致经过了以下几个发展阶段: 首先是采用普通烧嘴阶段，然后过渡到热风烧嘴、高速烧嘴的中间阶段，较后发展到先进的蓄热式烧嘴。

　　蓄热式烧嘴具有许多其他烧嘴不可比拟的优势，是当前乃至今后很长一段时间内熔铝炉燃烧器的较佳选择。

　　蓄热式烧嘴通过换向器能够实现较多的余热资源回收，使烟气的排烟温度降低到250 ～ 300℃以下。

　　我国许多铝加工企业的熔铝炉采用这种蓄热式燃烧喷嘴后，取得了较为显著的节能效果。

　　近年来，已经有一些国内厂家开始研制和推广这项新型技术，不过其安全性和稳定性需要进一步的提高。

　　综合来看，我国的蓄热式燃烧器与国外的水平仍然有一定的差距，在一些关键部件上使用的还是进口部件，造成设备投入资金费用过大。

　　1. 2 提高熔铝炉的控制水平

　　熔铝炉控制水平的高低是影响熔铝炉节能效率的一个重要的因素。

　　通常采用先进的燃料空气比例自动调节系统来控制熔铝炉燃烧，通过控制熔铝炉的过剩空气系数，以减少空气量过多引起的排烟热损失及空气量过少引起的燃料不完全燃烧热损失。

　　此项技术直接关系到熔铝炉的热效率，也代表了一个铝加工企业自动化水平的高低。

　　1. 3 加强熔铝炉保温

　　加强熔铝炉的保温，减少熔铝炉墙体引起的散热损失，但需要使用高标准的耐火材料。

　　比如1#熔铝炉全部采用进口的耐火砖等保温材料。现在该炉已经安全运行了 10a，不仅大大延长了熔铝炉的使用寿命，还明显提高了熔铝炉的生产效率，节约了大量的维修费用。

　　1. 4 烟气余热回收

　　熔铝炉的烟气余热是熔铝炉运行中可回收利用的潜能。大多数的铝加工企业所使用的熔铝炉只采用了部分节能措施，比如通过加装换热器可以回收部分的烟气余热，降低熔铝炉的燃料消耗比。

　　但是因为余热回收设备单一，未能将较高品位的烟气余热进行充分利用，与现代熔铝炉能耗指标仍有一定的差距。

　　从总体上看我国熔铝炉的节能效率与欧美等发达国家仍然有十分巨大的差距。通过走引进国外先进技术和装备的这条道路在我国很难行得通，因为对于中小铝加工企业而言，其一次投入资金十分巨大，很难得到广泛的应用。

　　2 烟气余热梯级利用系统的设计

　　2. 1 系统流程

　　熔铝炉烟气余热梯级利用系统主要由空气预热器、蒸汽余热锅炉和烟气余热回收器等 3种换热设备组成。

　　主要流程为:

　　1) 烟气通过空气预热器，用于加热助燃用空气，以提高炉膛温度使熔铝炉燃烧效率增加，经过空气预热器后的烟气温度可降低到 300℃左右;

　　2) 采用余热锅炉回收从空气预热器排出的烟气余热，通常可以将 300℃ 的烟气降低到

　　150℃ 左右，与此同时余热锅炉产生一定品位的蒸汽可供生产或生活的相关热用户使用;

　　3) 通过余

　　热锅炉换热后的烟气可以再送入烟气余热回收器中，产生工业或生活用热水，同时降低余热锅炉的排烟温度，提高了能量的利用效率，通过余热回收器后的烟气温度可降至 90℃以下。

　　2. 2 改进设计

　　该系统在实际应用中根据用户的具体要求可以进行相应的更改，某厂熔铝炉的烟气余热梯级利用系统简图如图 2 所示。

　　该系统主要采取了以下技术措施:

　　1) 在每台熔铝炉烟气出口处设置

　　1 台风冷式

　　除尘器，冷却熔铝炉排烟中的飞灰及半熔融状态的铝渣，使其在除尘器内凝固并被分离，这样就有效控制并提高了烟气的清洁度，有效避免节能系统的堵灰问题。

　　2) 在每台风冷式除尘器后分别设置 1 台空气预热器，将进入熔铝炉的助燃风加热后选入熔铝炉燃烧室，从而提高了熔铝炉的燃烧效率，实现能源的节约。

　　3) 每台空预器排出的烟气经过烟管引入到 1台蒸汽余热锅炉，产生的蒸汽用于办公楼采暖及工艺循环冷却水用制冷。

　　冬季采暖期间采用蒸汽加热采暖循环水，供办公楼采暖使用; 夏季制冷期间将蒸汽送入喷射式蒸汽制冷站后产生循环冷却水去冷却工艺。

　　4) 在每台余热锅炉尾部设置 1 台烟气余热回收器，用于生活用热水。

　　经过烟气余热回收器后的烟气温度较终降低至 90℃ 左右，通过单独设置的烟道排放至大气，由于通过该段余热回收装置烟气的温度较低，所有材料均采用耐低温腐蚀材料。

　　5) 为确保用户有足够的采暖热水，在系统安装时预留采暖用热水锅炉接口。

　　采暖热水锅炉串联进入采暖循环水系统。当余热锅炉蒸汽不足以提供采暖所需热量时，采暖热水锅炉可作为调峰使用，用于补充余热锅炉所差的部分热量。

　　6) 为确保用户有足够的生活用热水，在系统安装时将预留洗浴用热水锅炉接口。

　　当烟气余热回收器不足以提供洗浴用所需热量时，开启洗浴用热水锅炉向热水箱补充热水。

　　7) 为防止空预器、余热锅炉及烟气余热回收器灰堵，在每台余热回收装置的烟气入口及出口烟箱上安装了特殊设计的活动式清灰口，清灰时拆卸方便，并采用专门的清灰装置对换热面进行清灰。

　　3 结语

　　在熔铝炉尾部增设空气预热器、蒸汽余热锅炉及烟气余热回收器等多种余热回收装置，对不同温度的烟气余热进行不同方式的回收，使锅炉余热得到充分的梯级利用，不仅可以提高熔铝炉铝液产量，降低气耗，还可以产生蒸汽及热水，供生活或工业使用。