双室炉

双室炉

将传统反射炉用隔墙分为加热室和废料室两个炉室,是在侧井反射炉的基础上发展起来的,其主要优点是废气排放低、节能、金属损耗低、生产效率高,特别适用于再生铝的熔炼。这两台双室炉经过联动试车和试生产的检验,各项指标均达到要求。

中文名

双室炉分为加热室和废料室

优点1

废气排放低、节能

优点2

金属损耗低、生产效率高

领  域

工程技术

目录

1 双室炉的结构

2 双室炉的工艺特点与先进

双室炉的结构编辑

双室炉主要由加热室、废料室、铝液循环系统、中央换热器、燃烧系统、控制系统、加料系统等几部分组成,

1、加热室和废料室

加热室的主要作用是提供熔炼的主要能源,并将铝液温度和化学成分调整合适后放出。其一侧炉墙上设置有两个主燃烧器,主燃烧器产生的热量用于保持加热室炉温在设定范围内。加热室也可加料,炉门口设有一个加料炉桥,适用于工艺废料、铝锭等洁净原料的进入;进入到该室的铝液在热辐射的作用下被加热。

废料室主要用于污染较重的铝废料的加料熔化,其与加热室被一上下均有通道的隔墙隔开,两通道分别用于烟气和铝液通过。废料室炉门口也有一个宽大的加料炉桥,用于各种废铝料的加炉与熔化;在靠近炉桥处设有烟气循环风机和辅助加热烧嘴。辅助加热烧嘴的作用是必要时提供热源,保持废料室炉温在设定范围内;烟气循环风机一是利用本室热烟气预热炉桥上废料,二是将一部分废料室烟气通过烟道送入加热室。由于废料室烟气中含有一定量的裂解气,这些烟气在加热室中1000℃以上的温度环境下被彻底二次燃烧分解为无害的无机物,既节能又破坏其中的二恶英;废料室和加料室中间隔墙上部设有带闸阀的通道,用于平衡两室间的炉压。废料室的主要热源来自加热室经电磁泵系统进入该室的高温铝液。

2、铝液循环系统

铝液循环系统主要由电磁泵井、废料室熔池、加热室熔池构成,电磁泵驱动铝合金液由加热室熔池经泵井进入到废料室,将加热室的能量传递到废料室,使废料室的铝液温度逐步升高,为废料熔化提供主要热源;废料室的铝液再经两室隔墙上的铝液通道回到加热室,从而完成一个铝液循环过程。这种铝液循环所产生的强制搅拌作用使得熔池铝液的温度和化学成分更加均匀。该系统中的电磁泵井的特殊结构使高速流动的铝液在此形成了漩涡,可以用来加入铝屑、金属镁、金属硅、碎铝料等细碎物料。从此处加料可以有效降低金属的烧损,提高熔化效率,如配以合适的加料设备可以实现不开炉门的连续加料,可以大大提高生产效率,有效节约能源。

3、中央换热器与燃烧系统

双室炉的主燃烧系统采用的是蓄热式燃烧方式。加热室的高温烟气(热风)在引风机的负压下进入到中央换热器。中央换热器由两个载有蜂窝状陶瓷蓄热体的换热室及一组换向阀组成,它有A和B两种工作状态。两种状态由换向阀控制相互交替排烟或给主燃烧器供助燃风。状态A时,加热室来的热风通过A室中陶瓷蓄热体,被降温后由烟气排风机将其排入收尘器后由烟囱排空;然后鼓风机将冷的助燃风送入B室,经B室中陶瓷蓄热体将其加热至约900℃ ,然后进入到主燃烧器助燃。状态B时,加热室来的热风通过B室中陶瓷蓄热体换热,而冷的助燃风送入A室预热,其他同状态A。在中央换热器中高温烟气通过换热温度急剧降低,速度达到1500℃/s,从而有效避免了NOx与二恶英的重新合成。

4、加料系统和控制系统

为了确保双室炉的热效率,最大程度地降低炉门开启时的能源消耗,双室炉配置了专用的加料车,该加料车加料时间短(每次加料时间小于15min),加料效率高(每次加料3～4t),加料时可以实现炉门、加料车、收尘烟罩的密闭对接,既实现了高效加料又保证废料室内烟气不排入厂房,确保现场的工作环境。

双室炉的控制系统有效地将各个子系统联系在一起,将熔炼温度、烟气温度、铝液循环、热风循环、炉压、炉内气氛、烟气排放、安全连锁、紧急状态等控制有机地结合在一起。 

双室炉的工艺特点与先进性

1、节能

双室炉的节能是由其工艺特点决定的,经过检测,每吨再生铝原料从熔化到720℃时的天然气消耗低于65m3,达到国际先进水平。

(1)双室炉的燃烧系统采用了蓄热式中央换热器,这是目前世界上效率最高的换热器,它可以100%利用炉子的高温烟气将助燃空气预热到900℃ ,而炉子烟气排放温度控制在190～230℃ ,从而很好地利用了烟气的余热,最大程度地减少了热量损失。

(2)两室之间装有电磁循环泵,可以通过铝液循环降低铝液间的温度差,防止铝液局部过烧,节能效果好且有利于保证熔炼质量。

(3)采用了先进的废气燃烧技术,对废脏料燃烧时产生的裂解废气进行二次燃烧,充分利用其热量,降低了燃料用量。

(4)由于采用炉门封闭加料,与普通的开门加料的炉型相比,无烟气泄露,温度散失更少,节能效果好。

(5)燃烧系统自动控制水平高,各炉室炉温控制精度在50℃范围内,可以有效稳定地控制炉气温度不过高。另外,强烈的热风循环大大加强了热炉气与铝废料的热交换,避免了局部温度过高,提高了能源利用率。

2、金属烧损低

(1)双室炉加热室和废料室的气氛均处于严格的控制中。在加热室采用先进的气氛监测和控制技术,控制炉气中氧含量在2%～5%,远远低于一般炉型中的氧含量,有效降低了加热室中的金属氧化;废料室是双室炉熔化再生铝废料的主炉室,由于其特殊的工艺设计,废料室在工作中处于还原性气氛中,避免了金属氧化的发生。

(2)双室炉采用电磁泵用于两个炉室间的铝液循环,铝液循环量达10t/min,铝液温度均匀性好、温差小,避免局部铝液温度过高,减少了金属烧损的产生;另外,泵井中高速铝液形成的漩涡可以迅速将物料卷入铝液中,避免其与空气的接触,最大程度地减少氧化的发生。

(3)双室炉采用带熔池操作,正常情况下铝液放出后都留有一定深度的铝液作为熔池,经过预热的炉料直接进入熔池内熔化,减少了与火焰和炉气的接触从而提高金属收得率。

3、低排放

在一般再生铝的熔炼过程中,除了粉尘外(可以用布袋除尘器处理),更有NOx和二恶英等对环境有严重危害的物质产生。双室炉的炉膛设计、热风循环设计、中央换热器的设计、供风与排烟的设计以及炉膛温度控制等,都是确保烟气排除前在950℃以上停留足够时间,使NOx和二恶英彻底分解,并使其在中央换热器中以大于1000℃/s的速度从950℃以上迅速降低到230℃以下,避免了NOx和二恶英的二次合成。