摘 要 针对某企业小型熔铝炉烟气特点，提出了熔铝炉炉顶出口烟气余热利用系统的可行性技术方案。

　　对某企业容量为 2t 的熔铝炉燃烧系统进行测试，结果显示，熔铝炉炉顶出口烟气温度为1060℃ 。在投入铝锭量为 460kg / h，成品铝粉量为 452kg /h 时，熔铝炉炉顶排出烟气的流量达1072m3/ h，烟气带走的热量比例高达 67% ，占热损失的 82% ，造成熔铝炉能量大量损失，铝粉生产能耗高。

　　为此，针对小型熔铝炉烟气余热回收利用进行研究，以达到降低油耗，节约能源，提高能量利用效率的目的。

　　1 烟气余热回收利用方式

　　1. 1 高温烟气余热回收

　　高温烟气由于温度高，其能级较高，因此易于回收利用，一般应非常大限度地将其转化成为机械能，用于动力，即所谓 “高质高用”。

　　凡是温度在 600℃ 以上，烟气量大于 5000m3/ h 的高温烟气，均可安装余热锅炉生产较高压力的蒸汽和热水，也可用热交换器生产热水或热空气，还可以直接通过燃气轮机发电。

　　利用余热锅炉产生较高压力的蒸汽，通过汽轮机发电或直接拖动压缩机、风机、水泵等，可取得明显的经济效益。

　　因此，应尽量利用高温余热生成高压蒸汽，以获得较高的效率。

　　1. 2 中、低温烟气余热回收

　　对于中、低温烟气余热，一般可以利用空气预热器、省煤器加热空气和给水，也可用于加热物料等。

　　( 1) 预热空气或燃料

　　本体设备不变，工质或物料有效吸收热不变，由于回收的热量预热助燃空气或燃料，实际供给的燃料量减少。该回收方式使回收的热量在炉内循环，锅炉、工业炉等加装空气预热器为此类情况。

　　( 2) 加热工质或物料

　　利用烟气余热来预热、干燥原材料或工质，将热量带回装置，也可起到直接节约能源的作用。该余热回收方式减少排烟热损失，外界供给的燃料量相应减少。

　　( 3) 余热回收后供给外界

　　本体设备不变，供给体系的热量和有效热量均不变，由于余热回收后供给外界，排烟损失减小。

　　对于中、低温烟气余热，往往是通过各种热交换设备将烟气的热能传递给不同工作介质，进而加以利用。

　　因此换热设备的设计在一定程度上决定余热回收利用的效果。

　　熔铝炉排烟温度虽然在 800℃ 以上，但其烟气量仅有 1072m3/ h，不适合安装余热锅炉产生较高压力的蒸汽和热水，更不适合直接通过燃气轮机发电。

　　因此，可将熔铝炉的烟气余热归类于中低温余热，利用方式为预热空气或燃料及加热工质或物料。

　　3 熔铝炉余热利用技术方案

　　3. 1 预热助燃空气

　　提高助燃风温度能够有效降低熔铝炉的能耗，在相同的排烟温度下，采用熔铝炉排烟预热助燃风可以将热量带回炉膛，回收烟气中的热量。助燃空气温度越高，其显热越高，燃料节约率就越高。该系统主要由氮气加热器和烟气 － 空气热交换器两种换热设备组成。

　　方案一的主要流程为: 烟气通过氮气加热器，加热雾化铝粉所需氮气，可以将烟温从1060℃ 降到 900℃ 左右; 从氮气加热器出来的烟气通过烟气 － 空气换热器预热助燃空气，以提高炉膛温度和熔铝炉燃烧效率，助燃空气预热至300℃ ，可将烟气温度降至610℃ 。

　　3. 2

　　预热助燃空气和燃油研究表明，提高燃油温度亦能达到节能的目的，可采用烟气先预热助燃空气，再加热燃油的办法回收烟气余热。

　　燃油和助燃空气温度越高，其显热越高，燃料节约率也越高。

　　方案二的主要流程如图 2 所示: 靠前级，烟气通过氮气加热器，加热雾化铝粉所需氮气，可以将烟气从 1060℃降到 907℃左右; 第二级，从氮气加热器出来的烟气通过烟气－ 空气换热器预热助燃空气; 第三级，烟气预热助燃空气后，再经燃油加热器加热柴油，使柴油温度由 15℃ 上升到 300℃。

　　经换热计算，烟气预热助燃空气与燃油后温度可降到 585℃。

　　3. 3 加热助燃空气和铝锭

　　将助燃空气预热至 300℃，然后将剩余的烟气热量预热铝锭，烟气余热利用方案。

　　方案三的主要流程为: 靠前级，烟气通过氮气加热器，加热雾化铝粉所需氮气，可以将烟气从 1060℃降到 907℃左右; 第二级，烟气加热氮气后再经烟气 － 空气换热器预热助燃空气，考虑到空气温度过高会导致火焰温度过高烧毁烧嘴，

　　第二级助燃空气预热至 300℃ 即可; 第三级，烟气预热助燃空气后再由引风机引入铝锭加热室，将剩余的热量用来预热铝锭。

　　经过换热计算，把铝锭加热到 350℃后烟温可降到 508℃。

　　3. 4 预热燃油、助燃空气和铝锭

　　为了达到节能的目的，可以考虑将助燃空气预热至 300℃，将燃油预热到 300℃，然后将剩余的烟气热量预热铝锭，烟气余热利用方案。

　　方案四的主要流程为: 靠前级，烟气通过氮气加热器，加热雾化铝粉所需氮气，此过程可以将烟气从 1060℃降到 907℃左右; 第二级，从氮气加热器出来的烟气通过烟气 － 空气热管换热器加热助燃空气，将助燃空气预热至 300℃，由方案一和方案二可知，烟温可降至 610℃; 第三级，烟气预热助燃空气后经燃油加热器加热柴油，使柴油温度由 15℃上升到 300℃，由方案二可知烟气可从 610℃ 降到 585℃; 第四级，烟气预热助燃空气后再由引风机引入铝锭加热室，将剩余的热量用来预热铝锭，由方案三的计算可知，烟气把铝锭加热到 350℃后可降到 483℃。

　　4 结语

　　通过管道系统改造和除尘器设计，实现了对高炉炉顶均压放散煤气的回收，不仅每年可产生约 145 万元的经济效益，而且每年少排放灰尘400t，减小了空气污染。