如何提高鋁合金熔煉爐的熱效率？

據統計，國內鋁合金熔鑄的綜合能耗高於國外約8%～10%，產品的綜合成品率卻低約10%。因此，提高鋁合金熔煉過程的熱效率，提高鑄件質量和成品率，節約資源能耗，已顯得十分迫切，這也是企業降本增效，增強企業競爭力的重要手段。因此，尋找鋁合金熔煉爐的節能方法和措施，提高熔煉爐的熱效率顯得至關重要。

鋁合金熔煉爐的熔煉過程大致可分為4個階段，即爐料裝入—軟化下榻—爐料化平—全部熔化。對鋁料的加熱是通過燒嘴火焰的對流傳熱、火焰和爐墻的輻射傳熱以及鋁料間的傳導熱來完成的，整個過程中，三者之間比率不斷變化，固態時鋁的黑度小，導熱能力強，隨著熔煉的進行，爐料進入半固態，導熱能力下降，熱力學性質發生了根本的變化，液態鋁的導熱能力僅為固態鋁的40%，熔池上部向底部的傳導傳熱過程十分緩慢。

熔鋁爐能平衡圖

煙氣帶走熱量節能分析及措施

對於火焰反射爐來講，在鋁的熔化期，爐內溫度一般控製在1100℃-1200℃，此時的出爐煙氣溫度即為爐內氣氛溫度，經計算，煙氣帶走的熱量約占爐子熱負荷的60%左右，如果不充分利用這部分餘熱，將造成巨大的熱能損失，同時給環境帶來熱汙染和煙氣汙染。

因此，應充分利用熱傳導和煙氣餘熱，減少排放煙氣帶走的熱量，實現熔鋁爐的節能，具體措施可采取：

1. 采用高速均勻化燒嘴，對爐料進行噴射加熱，改善爐內空氣循環，強化爐內傳熱。高速噴嘴使燃氣獲得充分燃燒，提高了燃燒值，減少了燃料的損失，提高了熱效率。

2. 采用蓄熱式高溫煙氣燃燒技術和餘熱梯級利用技術，充分利用煙氣餘熱，提高風溫，減少熱量損失。目前，蓄熱式熔鋁爐已經得到一定規模應用，研究表明，采用蓄熱式熔鋁爐可節能60%，極大提高熔鋁爐的熱效率，餘熱梯級技術利用可使煙氣排放溫度達到150℃左右，減少了熱損失。

過量空氣係數控製節能分析及措施

在燃料流量一定的情況下，過量空氣係數過大，將導致大量空氣未參與燃燒就進入爐膛，這些空氣將降低爐溫，隨煙氣攜帶走大量的熱量，導致熔鋁爐能耗較高。經計算，在650℃排煙溫度條件下，當過量空氣係數等於1時，即沒有大量未參與燃燒空氣情況下，排氣熱損失在30%左右，而在同等排煙溫度時，如果過量空氣係數為1.5時，則排氣熱損失達到41%。

由此可見，控製過量空氣係數對提高熱效率具有重大意義。當然，過量空氣係數也不能小於1，否則會造成燃料不完全燃燒，燃料的化學熱不能充分釋放出來，而損失大量能量。同時，由於燃料的不完全燃燒，還會產生有毒有害氣體，汙染環境。

在實際生產中，燒嘴燃料量不是一成不變的，這就要求助燃空氣量要隨著燃料量的波動而調整，否則，將導致排煙中含有可燃氣體或排煙中含有大量空氣，影響熔鋁爐的節能效果，甚至帶來安全隱患。所以為實現過量空氣係數可控，可采取以下措施：

1. 精確測定燃料流量流速，實現流量流速的快速精確控製，保持燃料流速的穩定。

2. 安裝煙氣分析儀和反饋裝置，測量煙氣成分，並將信息即時反饋給主機，進行助燃空氣流量控製，使過量空氣係數為1-1.05，確保熔鋁爐處於最佳燃燒工作狀態。

3. 改善燒嘴處燃料噴出狀態，使燃料成霧化分散噴出，從而助燃空氣量理論值和實際值更接近。

熔鋁爐節能係統現場照片

爐壁爐門節能分析及措施

在熔鋁爐的熱損失途徑中，爐壁爐門散熱損失是僅次於排煙煙氣的熱損失，熔煉過程熱損失的15%-25%，特別是出料口、爐門等處的漏熱非常大。盡管高溫鋁液本身的發射率較低，但是鋁液上麵漂浮的一層氧化物發射率較高，況且輻射換熱與熱力學溫度的四次方成正比，因此，爐壁爐門熱損失特別大，另外，個別耐火材料和保溫介質破損地方往往引起局部漏熱，導致爐內熱量散失。

因此，為減少爐料爐門的熱損失，提高熱效率，可采取如下措施：

1. 在爐門和取料口處采用優化設計的反射罩結構，起到遮熱板的作用，防止熱量的大量散失。

2. 采用封閉式電磁攪拌技術進行熔液的溫度均勻化和成分均勻化，減少熔煉過程中爐門開啟時間，減少熱損失。

3. 采用短流程熔鑄工藝，流槽內鋪墊保溫介質，減少取料口和輸送過程中鋁液熱損失。

4. 定期檢查爐壁，避免爐壁局部破損，引起漏熱，或者安裝熱成像儀，對爐壁溫度進行監控，及時修補引起漏熱的爐壁。

5. 爐壁爐門采用絕熱或隔熱性能好的材料。