1　前　言

　　圆形炉属于火焰反射炉,结构简单,操作方便,容易控制。但是,圆形炉燃料消耗高,热效率低,耐火材料消耗多。多年来为改变这些不足之处,我们采用了高速烧嘴和余热利用装置降低了消耗,提高了热效率。

　　2 采用高速烧嘴熔铝炉的优点

　　圆形熔铝炉装炉方式为顶装,出炉为塞口式,加热能源为焦炉煤气(备用颜氏轻柴油烧嘴)。熔炼炉内的铝熔液是经过流槽转送到保温炉。对于各种不同的合金还要在熔炉内进行合金成分调整及氯盐精炼与除渣。工艺要求炉子必须始终保持各种合金需要的适宜温度。熔体的温度控制比固态温度控制困难,特别是对于大容量静置炉的温度控制更难。采用高速烧嘴后,出口火焰速度高,炉气循环充分,温度均匀,当出口速度为90m/s,气流张角为19°12′时,该烧嘴所控制的温度场比普通烧嘴大得多。1987年5月选用GSQ50高速烧嘴建成以对流传热方式为主的圆形铝熔化炉,烧嘴数量少,火焰明亮,燃烧充分,强化了炉内对流传热。分析其原因:

　　(1)高速气体带动了炉气循环,使烟道口排烟速度低于炉气循环速度。所以,排烟口对炉内温度场影响很小。

　　(2)高速烧嘴内分段供风比例保证了燃烧的较佳状态。一次风稳定火源面及混合,二次风有助于混合,三次风兼有混合助燃及冷却烧嘴砖,形成大比例的紊流燃烧。煤气混合后,在非常大体积内同时燃尽的过程与扩散燃烧是气体混合过程中进行缓慢烧尽过程。

　　(3)在不可能提供足够回流空间时(实际的燃烧室直径不可能太大),则可由空间形状(断面)的改变来辅助解决,即在气流前进方向的一定距离上使断面适当收缩,气流方向改变局部速度及阻力加大,从而产生汽流反向压力递减的附加作用,使气体的回流特性得到加强。

　　采用高速烧嘴可在低负荷或高负荷情况下稳定燃烧,其负荷调节能力很强(只要空、煤气压力足够高)。长时间运行后,出口直径变形(扩大),即使出口速度不变,其负荷调节能力也可以大幅度地提高,而燃烧性能保持良好。例如该烧嘴上的额定能力为125m3/h(焦炉煤气),空气量与之燃烧匹配后改变燃烧状况,焦炉煤气量改变为235m3/h,燃烧依然稳定。

　　使用高速烧嘴,可在熔化的不同阶段改变热负荷,烧嘴在所有情况下点火顺利,燃烧稳定,在远超过调节比的负荷变化下及过剩空气系数达到4～ 5以上时,燃烧始终保持高稳定的火源面,配合炉内调压风控,烟气在炉内停留时间加长,避免了烟气短路。高速烧嘴安装下倾角30°为较佳角度,可以避免烧嘴前料堆过高或喷出火焰速度过低时,发生燃烧产物短路,由烧嘴直接进入烟道或烧穿炉顶的现象。

　　在炉盖热面上直接砌装隔热层(耐火保温打结料),取得了较佳节能效果(由于加热-冷却循环进行,蓄热损失比例很大才考虑这样做),与辐射传热为主的熔铝炉相比,热效率大大提高。同吨位、使用不同烧嘴的一组炉子性能对比见表1。

　　4　高速烧嘴推广应用及完善

　　高速烧嘴在生产上已经使用多年,显示了它的优异效果,同时也发现需要从以下几方面再进一步完善热工环境设计:

　　(1)装配电火花手动点火及空、煤气比例调节器。改进耐火材料选型和结构的合理性,提高使用寿命。

　　(2)烧嘴本体还需装配零压调节器,实现空、煤气自动化比例配合。这样,空、燃比得到比较严格的控制,可保证燃料完全烧尽。

　　(3)实现工业炉微机过程控制。要求微机简单耐用,容易维修,配件标准统一可调换使用。具有自动点火、燃烧、息火、防爆保护等功能,待燃烧正常后系统自动转入热工参数自动调节。我们在熔铝炉上配置高速烧嘴是一个尝试,确实取得了较好的效益,现在我们又采用了热风炉子热效率达40%以上,改变了熔铝炉热效率低的现状况。高速烧嘴是比较成熟的技术,建议在适宜的熔铝炉上大量推广应用。