摘要：文章敘述了蓄熱式燃燒技術(shù)的工作原理，并對燃料換向蓄熱式燃燒技術(shù)和燃料不換向蓄熱式燃燒技術(shù)進行了比較，發(fā)現(xiàn)換向蓄熱式燃燒技術(shù)熔化速度快，造價高，適用于10噸以上的熔鋁爐；不換向蓄熱式燃燒技術(shù)熔化速度慢，故障率低，適用于10噸以下，特別是燃重油的小型熔鋁爐。
關(guān)鍵詞：熔鋁爐；不換向蓄熱式燃燒；換向蓄熱式燃燒；節(jié)能效果
1 前言
燃料換向蓄熱式燃燒技術(shù)是由英國Hotwork Development公司和British Gas公司合作開發(fā)推出的新式的蓄熱式燃燒技術(shù)，近十幾年以來在熔鋁爐上獲得了廣泛的應(yīng)用[1、2、3]。該技術(shù)采用耐火球做蓄熱體，單位體積蓄熱面積可達200m2；蓄熱的空氣溫度可達1000℃，僅比爐內(nèi)溫度低200℃左右；回收了85%以上的煙氣廢熱，并將這些熱量返回爐中助燃，極大減少了燃料消耗，被國際上稱之為21世紀的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)之一。換向蓄熱式燃燒技術(shù)的工作原理如下：
如圖1所示，蓄熱室A處于鼓風(fēng)狀態(tài)時，燒嘴A點燃處于燃燒狀態(tài)，此時蓄熱室B處于引風(fēng)狀態(tài)，燒嘴B停止工作。高溫?zé)煔膺M入蓄熱室B將熱量傳遞給其中的陶瓷球；四通閥換向后，蓄熱室B處于鼓風(fēng)狀態(tài)，燒嘴B開始燃燒。冷空氣通過蓄熱室B時吸收陶瓷球的熱量，溫度上升到1000度。此時燒嘴A停止工作，蓄熱室A處于引風(fēng)狀態(tài)，高溫?zé)煔膺M入蓄熱室A將熱量傳遞給其中的陶瓷球，放熱后煙氣溫度下降到150度左右進入引風(fēng)機。燒嘴A蓄熱室A、燒嘴B蓄熱室B按照四通閥的換向交替工作。
圖1 燃料換向蓄熱式燃燒技術(shù)工作原理
對于換向式蓄熱燃燒系統(tǒng)，由于燃料換向燃燒，在企業(yè)使用油料、特別是使用粘度較高的油料作為燃料時，燒嘴經(jīng)常發(fā)生堵塞、結(jié)焦、斷火、不燃等現(xiàn)象；給安全生產(chǎn)留下極大的隱患[4，5]。因此，近些年來人們提出了燃料不換向蓄熱式燃燒技術(shù)。其工作原理如圖2所示：
圖2 燃料不換向蓄熱式燃燒技術(shù)工作原理
只安裝一個燃料燒嘴，燃料自燒嘴噴入熔鋁爐，不再換向。當(dāng)常溫空氣經(jīng)過蓄熱室(蓄熱室A、B內(nèi)均裝有高鋁耐火球)A時，蓄熱室A耐火球的熱量傳給了空氣，使空氣達到1000℃以上的高溫，高速噴出后給燃料助燃；燃燒產(chǎn)物(高溫?zé)煔?進入蓄熱室B將熱量傳給蓄熱室B中的陶瓷球，溫度下降到150度左右進入引風(fēng)機。換向后，蓄熱室B供熱空氣給燃料助燃，蓄熱室 A排煙氣給陶瓷球蓄熱。A、B兩蓄熱室助燃、排煙反復(fù)更換，陶瓷球放熱、蓄熱也伴隨變化，助燃空氣溫度始終保持在1000℃，比爐溫低200℃左右，進入引風(fēng)機排向大氣的煙溫在150℃左右。
不換向蓄熱式燃燒技術(shù)只有一個燃料燒嘴，燃料連續(xù)燃燒不換向，因此也就不存在燒嘴堵塞、結(jié)焦、斷火、不燃、爆鳴、爆燃等問題，其使用安全性及壽命均得到極大提高，樂意為小型熔爐廠家所采用。
2 不換向連續(xù)式蓄熱燒嘴的適用范圍
不換向連續(xù)式蓄熱燒嘴燃料和空氣以單獨的管道供應(yīng)，在爐膛內(nèi)依靠高流速的空氣將燃料吸入后燃燒，燃燒的好壞取決于燃料和空氣的相對速度和距離。鋁爐的噸位越大，燃料噴口和空氣噴口之間的距離也越大，空氣也越難將燃料充分吸入，燃燒自然惡化。因此，不換向連續(xù)式蓄熱燒嘴只適用于爐體較窄的熔爐。具體來說，是10噸以下的熔鋁爐。
此外，由于燃料和空氣在爐膛內(nèi)邊混合邊燃燒，速度慢，溫度低，熔化率一般不會超過2.5噸/小時，也不適合10噸以上的熔鋁爐采用。
但是，不換向連續(xù)式蓄熱燒嘴造價低，特別是采用重油做燃料時，不存在燒嘴堵塞、結(jié)焦、斷火、不燃、爆鳴、爆燃等問題，其使用安全性及壽命均得到極大提高；所以，適用于10噸以下，特別是燃重油的小型熔鋁爐。
我公司于2012年采用不切換蓄熱式燃燒技術(shù)對一臺8噸燃重油熔鋁爐進行了節(jié)能改造，驗收結(jié)果如下：
表1 驗收數(shù)據(jù)表
由表1不難看出，改造后，節(jié)能效果顯著。噸鋁重油消耗量由原來的75kg,下降到55kg，下降了30%。目前，重油價格為5元/kg，噸鋁可節(jié)省天然氣費用100元；按8噸熔鋁爐年產(chǎn)鋁棒8千噸計算，每年可節(jié)省重油費用80萬元。改造費用大約24萬元，投資回收期不到4個月，完全可以大力推廣。
3 換向式蓄熱燒嘴的適用范圍
換向式蓄熱燒嘴燃料和空氣在燒嘴內(nèi)已完全混合，高溫燃燒后高速噴入爐膛，溫度高，速度快，熔化率可以超過6噸/小時，適用于10噸以上的大型熔鋁爐。
此外，換向式蓄熱燒嘴造價高，采用重油做燃料時，存在燒嘴堵塞、結(jié)焦、斷火、不燃、爆鳴、爆燃等問題，所以不適用于燃重油的熔鋁爐，而適用于燃天然氣的大型熔鋁爐。
我公司于2012年采用不切換蓄熱式燃燒技術(shù)對一臺20噸熔鋁爐進行了節(jié)能改造，驗收結(jié)果如下：
表2 驗收數(shù)據(jù)表
由表2不難看出，改造后，節(jié)能效果顯著。噸鋁天然氣消耗由原來的80m3,下降到57m3，下降達到30%。目前，天然氣價格為4.5元/m3，噸鋁可節(jié)省天然氣費用100元；按20噸熔鋁爐年產(chǎn)鋁棒2萬噸計算，每年可節(jié)省天然氣費用200萬元。改造費用大約50萬元，投資回收期3個月，完全可以大力推廣。
4 結(jié)論
根據(jù)上文的論述，不難得出以下結(jié)論：
（1）換向蓄熱式燃燒燒嘴溫度高，熔化速度快，熔化率可達8噸/小時，適用于10噸以上的熔鋁爐。
?。?）不換向蓄熱式燃燒燒嘴溫度低，熔化速度慢，熔化率小于2.5噸/小時，但是造價低，適用于10噸以下的熔鋁爐。
?。?）不換向蓄熱式燃燒燒嘴不存在燒嘴堵塞、結(jié)焦、斷火、不燃、爆鳴、爆燃等問題，極適用于以重油為燃料的燒嘴。
（4）換向蓄熱式燃燒燒嘴造價高，火焰穩(wěn)定，溫度高，但是怕堵塞，適用于以天然氣為燃料的熔鋁爐。
?。?）上述兩項技術(shù)的節(jié)能效果均十分顯著，年節(jié)約燃料費用百萬元以上，投資回收期不到半年，值得在同行業(yè)中大力推廣。
