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熔鋁爐運行特點與熱工過程分析

文章出處:江蘇鳳谷節能科技http://www.tamilpage.net責任編輯:江蘇鳳谷節能科技http://www.tamilpage.net人氣:-發表時間:2015-07-10 09:24【

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一、熔鋁爐運行分析

熔鋁爐是典型的周期式高溫熔煉設備,一般來說,從鋁錠入爐到熔煉結束,大致可細分成以下幾個階段:裝料期、熔化初期、熔化中期、熔化后期、升溫期、精煉及保溫期。

二、熔鋁爐內料堆熔化過程

裝料通常是在熱爐下進行的,這時,燒嘴通常設在關閉或小火狀態,隨著冷爐料的加入,爐溫下降很快,裝料時間越長,爐溫下降越多。剛裝入爐的鋁錠在爐內呈料堆狀態,隨著溫度上升,料堆表面的爐料開始熔化,熔融的鋁液向下流動,當溫度達到600℃左右時,支承料堆的強度消失,料堆下降并沒入液面以下,爐內逐漸呈水平鏡面。

三、火焰沖擊作用

在料堆沒入液面以前,火焰直接沖擊到料堆上,由于強沖擊作用,爐內對流傳熱效果占主導作用,熱效率最高,爐料熔化最快,爐溫上升緩慢。

四、固液轉換過程

隨著料堆逐漸沒入液面,液面下的熔體呈固液混合狀態,對流傳熱作用逐漸下降,爐溫上升速度逐漸加快并很快達到定溫(通常設定在1150~1200℃),輻射傳熱作用逐漸上升,這時,表面鋁液的溫度上升很快,并將熱量向液面下的固液混合體傳遞,但由于鋁金屬黑度較小,輻射傳熱效率并不高,同時此過程還伴隨著鋁的固液轉化,這個階段熔體的溫度變化不大,有時還出現鋁液溫度下降的現象。 

純鋁的固液轉變溫度為660℃,鋁的比熱容為880J/kg·℃,熔化潛熱高達393KJ/kg,使一噸純鋁熔化,需要先升溫到660℃(約需134737Kcal熱量,相當于16m³天然氣),然后再將其熔化(約需94020 Kcal熱量,相當于11m³天然氣),總共需要27m³天然氣才能將其融化,遠高于銅(213 KJ/kg)、鎳(305 KJ/kg)等金屬,因此,鋁的固液轉化期需要消除更多的熱量。如果考慮到熔鋁爐的熱效率,所需天然氣量會高很多。 

因此,在爐內液面化平以后,一方面由于傳熱效率的降低,另一方面又因固液轉化需要更多的熱量供應,熔化過程變得更為緩慢,需要的時間更長,消耗的熱量更多。同時,排出的煙氣溫度也最高。

四、鋁液保溫過程

當爐內固體鋁全部轉化成液態鋁以后,熔體對熱負荷的需求大幅減少,鋁液溫度上升速度很快,此時如不及時調整熱量供應量,容易出現熔體過熱現象。 

在保溫期,金屬熔體對熱量的需求較少,這時,熱負荷的供應主要是補充爐體散熱損失。 

分析上述各階段特點,可得出以下的結論: 

(1)在加料期,應盡可能縮短加料時間,提高裝料作業效率,可提高爐子的能源利用率。 

(2)在熔化期,采用高速長火焰燃燒器,加強火焰對鋁錠的沖擊能力,可加速鋁錠的熔化速度。 

(3)在液面化平以后及固液轉化期,在強化輻射傳熱的同時提高火焰對液面的對流加熱能力,同時采用必要的熔體攪拌手段,可顯著縮短熔化時間。 

(4)在固液轉化期完成后,鋁液溫度上升很快,應及時控制熱負荷的供應量,避免過燒現象的發生。 

(5)精煉及保溫期應精確控制熱負荷大小,確保以最小的熱量供應量實現保溫效果,從而降低不必要的能源消耗。  從鋁熔化的過程分析可以看出,在鋁的熔化過程中,各階段熱負荷的需求情況及熱傳導方式均有很大的差異,只有認真分折這些特點,才能做好針對性的設計及控制工作,也只有這樣,才能實現熔鋁爐設計的最優化效果。

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