论文部分内容阅读
摘 要：本论文介绍了一种蓄热式燃烧系统装置，应用于铝合金熔炼/保温炉上，主要从蓄热式燃烧系统装置的结构、工作原理及优势方面进行了阐述，蓄热式燃烧系统装置可以充分利用烟气余热，达到节能减排的目的。
关键词：蓄热式；燃烧系统装置；铝合金熔炼炉；铝合金保温炉
1 前言
随着经济全球化的不断推进，资源和环境问题日显突出。工业炉做为能源消耗的大户，如何尽快推行高效、环保的节能技术成为重中之重。现阶段使用的熔炼保温炉在燃烧过程中，炉内烟气余热没有被利用，直接向炉外排放，导致保温炉的能耗较高[1]。为适应国家节能减排政策的要求，改变传统的燃气/燃油铝合金熔炼保温炉的能耗高、热效率低的特点[2-3]，本论文结合当前国内外的燃烧技术，将新型的蓄热式燃烧系统应用到铝合金熔炼保温炉上，充分利用烟气余热，达到节能减排的目的，以适应当前的技术发展。
2 蓄热式燃烧装置系统工作原理及结构
2.1 蓄热式燃烧铝装置系统工作原理
蓄热式燃烧装置系统的工作原理如图1所示，一侧燃烧装置处于燃烧状态时，助燃空气通过换向阀进入蓄热室，高温蓄热体把助燃空气预热，通过烧嘴进入炉内燃烧。而另一侧配对的燃烧装置则处于蓄热状态，炉内高温烟气通过蓄热室，将蓄热体加热，烟气温度降低后经过换向阀由排烟机排出，工作温度不高的四个阀门以一定的频率进行切换，使两个蓄热式燃烧器处于蓄热与放热交替工作状态。
两个蓄热式燃烧器如此反复的交替工作，使助燃空气被加热到较高温度，进入炉膛，实现对炉内物料的加热，在这一个换向周期时向已预热的蓄热箱内通入助燃空气，冷的助燃空气在通过蓄热球时进行热交换，从而将冷空气加热，达到节能的目的。
2.2 蓄热式燃烧铝装置系统结构
本论文提出的蓄热式燃烧装置系统的结构如图1蓄热式燃烧装置系统结构示意图所示。
蓄热式燃烧装置系统主要包括以下几个部分：1、第一燃烧装置；2、第二燃烧装置；3、第二蓄热室（内有蓄热体）；4、第一蓄热室（内有蓄热体）；5、换向阀A/B/C/D、排烟系统及连接管道等。其中，本燃烧装置系统的蓄热室（内有蓄热体）必须进行成对布置。
当第一燃烧装置处于燃烧状态时，从鼓风机出来的常温的助燃空气由换向阀B切换进入第一蓄热室，经过蓄热球时被加热，在极短的时间内常温空气被加热到接近炉膛温度（一般比炉温低50～100℃），通过烧嘴（或火道）进入炉内，进行弥散混合燃烧。燃烧装置系统另一个配对的第二燃烧装置则处于蓄热状态，高温烟气流入第二蓄热室，将蓄热体加热，烟气温度降到250～150℃后流过换向阀C经排烟机排出。
经过一定时间后，经换向阀换向，此时A、D处于开启状态，B、C处于关闭状态。常温的助燃空气由换向阀A切换进入第二蓄热室，经过蓄热球时被加热，通过烧嘴（或火道）进入炉内，进行弥散混合燃烧。第一燃烧装置处于蓄热状态，烟气流过换向阀D经排烟机排出。
本设计的蓄热式燃烧装置系统具有如下优势：
（1）蓄热式燃烧装置系统的独特结构是设有第一燃烧装置、第一蓄热室以及第二燃烧装置、第二蓄热室，在第一燃烧装置、第一蓄热室以及第二燃烧装置、第二蓄热室之间设有换向阀，两个燃烧装置交替使用，两个蓄热室交替使用。当第一燃烧装置使用时，第二燃烧装置利用第一燃烧装置排出的热量和烟气进行蓄热，当第二燃烧装置使用时，第一燃烧装置利用第二燃烧装置排出的热量和烟气进行蓄热，两个燃烧装置交替使用。这种独特的设计结构可以充分的利用燃烧的烟气余热，从而达到能源的回收利用，降低能耗。
（2）第一燃烧装置上设有第一燃油和燃气管路，第二燃烧装置上设有燃油和燃气管路，此结构用于助燃，使燃烧更为充分。
3 结束语
本论文的蓄热式燃烧装置系统，设计合理，将炉内热量及排出的烟气进行合理利用，其独特的结构设计更具有实用性，其有益效果如下：（1）蓄热式燃烧装置系统可以将铝熔化保温炉的能耗降低，节能效果显著。（2）蓄热式燃烧装置系统结构型式类似普通烧嘴，能直接安装在炉子侧墙上，因此新建炉子炉墙厚度与普通加热炉一样，更便于旧炉改造。（3）采用蓄热式结构，具有比表面积大、耐高温、耐急冷急热性好、导热性能好、更换容易等优点。空、燃气在烧嘴入口管道上安装调节阀，使烧嘴的供热负荷可调。燃烧器的结构紧凑、密闭性好，安装、维护方便。
参考文献
[1]王计敏，闫红杰，周子民等.铝熔炼炉技术评述及其研究展望[J].有色冶金节能，2011，27（03）：18-22.
[2]郭志明.铝熔炼炉的蓄热室燃烧装置[J].资源再生，2008，（03）：60-61.
[3]桂冠冠，陈镇江.蓄热式铝熔炼理论热平衡计算及节能分析[J].有色冶金节能，2017，33（01）：24-27.
作者简介：徐晓伟（1983.9），女，大学本科，哈尔滨松江电炉厂有限责任公司研究所工业炉設计室工作，主要从事各种热处理炉设计的工作。
关键词：蓄热式；燃烧系统装置；铝合金熔炼炉；铝合金保温炉
1 前言
随着经济全球化的不断推进，资源和环境问题日显突出。工业炉做为能源消耗的大户，如何尽快推行高效、环保的节能技术成为重中之重。现阶段使用的熔炼保温炉在燃烧过程中，炉内烟气余热没有被利用，直接向炉外排放，导致保温炉的能耗较高[1]。为适应国家节能减排政策的要求，改变传统的燃气/燃油铝合金熔炼保温炉的能耗高、热效率低的特点[2-3]，本论文结合当前国内外的燃烧技术，将新型的蓄热式燃烧系统应用到铝合金熔炼保温炉上，充分利用烟气余热，达到节能减排的目的，以适应当前的技术发展。
2 蓄热式燃烧装置系统工作原理及结构
2.1 蓄热式燃烧铝装置系统工作原理
蓄热式燃烧装置系统的工作原理如图1所示，一侧燃烧装置处于燃烧状态时，助燃空气通过换向阀进入蓄热室，高温蓄热体把助燃空气预热，通过烧嘴进入炉内燃烧。而另一侧配对的燃烧装置则处于蓄热状态，炉内高温烟气通过蓄热室，将蓄热体加热，烟气温度降低后经过换向阀由排烟机排出，工作温度不高的四个阀门以一定的频率进行切换，使两个蓄热式燃烧器处于蓄热与放热交替工作状态。
两个蓄热式燃烧器如此反复的交替工作，使助燃空气被加热到较高温度，进入炉膛，实现对炉内物料的加热，在这一个换向周期时向已预热的蓄热箱内通入助燃空气，冷的助燃空气在通过蓄热球时进行热交换，从而将冷空气加热，达到节能的目的。
2.2 蓄热式燃烧铝装置系统结构
本论文提出的蓄热式燃烧装置系统的结构如图1蓄热式燃烧装置系统结构示意图所示。
蓄热式燃烧装置系统主要包括以下几个部分：1、第一燃烧装置；2、第二燃烧装置；3、第二蓄热室（内有蓄热体）；4、第一蓄热室（内有蓄热体）；5、换向阀A/B/C/D、排烟系统及连接管道等。其中，本燃烧装置系统的蓄热室（内有蓄热体）必须进行成对布置。
当第一燃烧装置处于燃烧状态时，从鼓风机出来的常温的助燃空气由换向阀B切换进入第一蓄热室，经过蓄热球时被加热，在极短的时间内常温空气被加热到接近炉膛温度（一般比炉温低50～100℃），通过烧嘴（或火道）进入炉内，进行弥散混合燃烧。燃烧装置系统另一个配对的第二燃烧装置则处于蓄热状态，高温烟气流入第二蓄热室，将蓄热体加热，烟气温度降到250～150℃后流过换向阀C经排烟机排出。
经过一定时间后，经换向阀换向，此时A、D处于开启状态，B、C处于关闭状态。常温的助燃空气由换向阀A切换进入第二蓄热室，经过蓄热球时被加热，通过烧嘴（或火道）进入炉内，进行弥散混合燃烧。第一燃烧装置处于蓄热状态，烟气流过换向阀D经排烟机排出。
本设计的蓄热式燃烧装置系统具有如下优势：
（1）蓄热式燃烧装置系统的独特结构是设有第一燃烧装置、第一蓄热室以及第二燃烧装置、第二蓄热室，在第一燃烧装置、第一蓄热室以及第二燃烧装置、第二蓄热室之间设有换向阀，两个燃烧装置交替使用，两个蓄热室交替使用。当第一燃烧装置使用时，第二燃烧装置利用第一燃烧装置排出的热量和烟气进行蓄热，当第二燃烧装置使用时，第一燃烧装置利用第二燃烧装置排出的热量和烟气进行蓄热，两个燃烧装置交替使用。这种独特的设计结构可以充分的利用燃烧的烟气余热，从而达到能源的回收利用，降低能耗。
（2）第一燃烧装置上设有第一燃油和燃气管路，第二燃烧装置上设有燃油和燃气管路，此结构用于助燃，使燃烧更为充分。
3 结束语
本论文的蓄热式燃烧装置系统，设计合理，将炉内热量及排出的烟气进行合理利用，其独特的结构设计更具有实用性，其有益效果如下：（1）蓄热式燃烧装置系统可以将铝熔化保温炉的能耗降低，节能效果显著。（2）蓄热式燃烧装置系统结构型式类似普通烧嘴，能直接安装在炉子侧墙上，因此新建炉子炉墙厚度与普通加热炉一样，更便于旧炉改造。（3）采用蓄热式结构，具有比表面积大、耐高温、耐急冷急热性好、导热性能好、更换容易等优点。空、燃气在烧嘴入口管道上安装调节阀，使烧嘴的供热负荷可调。燃烧器的结构紧凑、密闭性好，安装、维护方便。
参考文献
[1]王计敏，闫红杰，周子民等.铝熔炼炉技术评述及其研究展望[J].有色冶金节能，2011，27（03）：18-22.
[2]郭志明.铝熔炼炉的蓄热室燃烧装置[J].资源再生，2008，（03）：60-61.
[3]桂冠冠，陈镇江.蓄热式铝熔炼理论热平衡计算及节能分析[J].有色冶金节能，2017，33（01）：24-27.
作者简介：徐晓伟（1983.9），女，大学本科，哈尔滨松江电炉厂有限责任公司研究所工业炉設计室工作，主要从事各种热处理炉设计的工作。