品字型三炉膛连续式熔铝炉

　　【摘要】本文介绍了品字型三炉膛连续式熔铝炉的炉型结构和热工参数,并衬它的性能和效果作了分析和论证。

　　问题的提出

　　目前,我国中、小型铝加工厂的熔炼炉仍以传统的火焰反射炉为主。众所周知,这种炉子的局限性很大,特别是热效率低(一般在25%以下),高温废气带走了大量的热量(一般约占燃烧总发热量的55%左右)。为了充分利用废气余热,双膛炉应运而生。该炉型仍以反射炉为基础,将两个炉膛并列联体组合而成,中间有烟道相互连通。运行时,首先甲炉膛点燃烧嘴,使炉料熔化,显然甲炉膛为熔化膛,但所产生的高温废气经过乙炉膛,对其中的炉料进行预热后再排入烟道,此时乙炉膛为预热膛,甲炉膛浇铸完毕,重新装入新炉料,此时乙炉膛点燃烧嘴,将已预热的炉料熔化,乙炉膛就成为熔化膛,所产生的高温废气经过甲炉膛,对其中的炉料进行预热后排人烟道,甲炉膛成为预热膛,如此交替轮换,从而提高了热效率。笔者对双膛炉的作业情况加以仔细分析后发现,该炉型对废气余热的利用,还有潜力可挖。

　　若把熔化膛炉料熔化阶段(此时产生大量的高温废气)所用的熔化时间视为t熔化,把其精炼、扒渣、静置和浇铸阶段(此时产生少量的或不产生高温废气)所用的保温时间视为t保温,此时可能有三种情况:即t熔化<t保温、t熔化澎t保温和t熔化>t保温。按此排列顺序,虽然预热膛的预热效果会越来越好,但是,不论在哪种情况下,在双膛炉中,经过预热的炉料均不能立即熔化,程度不等地减弱了高温废气的预热效果,同时作业周期也拉一长。

　　针对上述间题,有的方案是另设一个单独的保温炉。但此方案也有缺点:流槽过长,熔体在转注过程中热损加大,同时吸气倾向相对`加大;炉墙表面积加大,因而散热损失和蓄热损失相应加大；双膛炉与保温炉各自产生的废气余热不能互相利用,工艺场地及筑炉材料消耗相对加大。

　　为此,笔者设计了一台品字型三炉膛连续式熔铝炉(以下简称品字型炉),较好地解决了上述的两个问题。本文予以介绍,供同行们参考。

　　2品字型炉结构简介

　　品字型炉由三个炉膛组合而成,炉休结构。该炉分前炉和后炉两部分。

　　2.1前炉

　　前炉设计成双炉膛,互为熔化膛和预热膛。炉膛容量为1吨。两个炉膛并列联体,中间隔墙上有烟道相互连通。炉底标高为十0.859米。炉顶各配置一只t“JBP-50”平焰烧嘴作为主烧嘴。该烧嘴为高压内混式结构,空气与燃料的混合物在其内强烈旋转运动后充分雾化,并沿炉墙表面展开,因而燃烧速度快,形成一个高温、高速、均匀稳定的圆盘形平火焰,这对炉料的熔化也十分有利。为了便于对烧嘴操作,炉顶设有平台。

　　前端各布置一个炉门。后端各布置一个转注流槽。由于炉子容量小,加料劳动强度不太大,故本设计仍采用手工加料方式。手工加料能够做到炉料堆放整齐合理,充满炉膛空间,以利增夭炉料一与高温废气的热交换面积,提高预热效果。前炉两侧各配置一只“PFH一500”辐射式喷流换热器,经过预热膛的烟气在此再次将空气预热,预热后的空气送入烧嘴助燃。该换热器同时具有对流、辐射、导热三种传热方式,具有综合传热系数大、换热效率高的特点。设计时应注意,烟闸须配置在预热器与炉膛之间,因为烟闸的作用不仅在于调节炉膛压力和引导烟气的流向,还在于保护预热器。当预热器不工作时,应放下烟闸,隔断热源,避免换热器过热。因此,烟闸还须具备良好的绝热性能。

　　2.2后炉

　　后炉设计成单炉膛,用作精炼、保温和浇铸。炉膛容量也为1吨。炉底标高为士0.00。炉顶配置一只,’JBP一30”平焰烧嘴,用作熔体升温及保温。炉顶也设平台。端墙布置一个炉门。在两面侧墙的不同高度上,布置有转注流槽和出铝流槽。因为保温膛不需再装固体炉料,可以适当压低拱顶,有利于保温。后端隔墙设有烟道,保温膛产生的烟气同样参与对炉料及助燃空气的预热。

　　本设计的炉墙结构。壳体用3毫米厚钢板与型钢框架焊接而成,以增强炉子的气密性和整休性。壳体内衬5毫米厚石棉板以保护钢板。壳体与砌体之间为15毫米厚硅酸铝耐火纤维毡二层,错缝贴平,作绝热层兼伸缩缝。砌体由230毫米厚轻质保温界及230毫米厚耐火砖组成,内外二层砌体隔一定高度用耐火砖搭接,以增强砌体的整体性。熔池部分的内衬为高铝耐火砖,其余部分为粘土耐火砖。经实测,炉墙表面温度为“65~75℃,说明炉墙散热损失不大。

　　本设计的流槽结构。流槽材料采用铸铁(HT20一40)。实践证明,铸铁流槽结构简单,装拆方便,使用可靠。浇口砖上的尺寸l值得注意,l过长,浇口好“冻结”易堵塞,特别是靠前次出铝有时打通浇口很困难,有时不得不升高熔体温度,延长时间,因而影响了质量,加大了油耗;但是l过短,影响浇口砖强度,使其寿命降低。根据笔者经验,认为l二20毫米为宜。同理,流槽也不应布置在“死角”处,因该处温度较低,不利出铝。