CN108120279B - 一种无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉，包括炉体，所述炉体的两侧分别连通有第一蓄热体和第二蓄热体。本发明结构简单，第一气管通入燃气，第一换向阀开启，点火进行燃烧，其二换向阀关闭，靠近第一蓄热体的那个第三换向阀开启，另一个第三换向阀关闭，助燃风机向第一蓄热体内排入助燃空气，靠近第一蓄热体的那个第四换向阀关闭，另一个第四换向阀开启，排烟风机将燃烧后的废气排出，当炉体内的气压升高时，带动活塞和导电块移动，改变接入电路中电阻的大小，进而改变排烟风机的功率，进而快速改变炉体内气压，使气压稳定在合理范围内，防止炉门冒火，损耗热量，从而达到节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及熔铝炉技术领域，尤其涉及一种取消了常规蓄热式燃气熔铝炉的辅助排烟道，采用充分利用烟气余热，节能效果显著，绿色低碳环保的无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉。
背景技术
随着国民经济的快速发展，国内能源和环保的压力越来越大。而工业炉做为能耗及污染大户，如何达到节能减排，提高热效率一直是工业炉领域亟待解决的问题。
由于天然气在燃烧时，需要一定量的助燃空气，一般比例为1:10.21，即1m3的天然气需配10.21m3助燃空气。在排烟风机选型上都是按照1m3的天然气燃烧后产生13m3的烟气量来计算排烟能力的。而蓄热式燃烧系统是将助燃风通过第一个蓄热体预热后送入炉膛，并与燃气混合后进行燃烧，同时通过另一个蓄热体蓄热后，将低温烟气排出，而设备在实际运行中因为温度升高，实际产生的烟气量在高温下会成倍增加，都会出现炉压增高的情况。
为了将炉压降至微正压，防止炉门冒火，目前市场上运行的蓄热式燃烧系统普遍采用的解决方案是增加旁路辅助排烟通道，参见附图3，在炉压增高时通过辅助烟道排出多余的烟气来平衡炉压。辅助烟道有利有弊，有利的是炉内的一部分高温烟气由辅助烟道直接排到大气中，这样有利于控制炉压；另一方面，这部分烟气未经蓄热球换热，烟气温度大都在800℃以上，这部分热量直接排掉，烟气余热未得到充分地利用回收，热量白白浪费掉一部分。如果将这部分高温烟气充分回收利用，将会有很大的节能空间。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉，包括炉体，所述炉体的两侧分别连通有第二蓄热体和第一蓄热体，且第二蓄热体与炉体的连接处第二烧嘴，第一蓄热体与炉体的连接处设有第一烧嘴，所述第一蓄热体上贯通连接有第一气管，第一气管位于第一蓄热体内部的一端延伸至第一烧嘴处，第一气管位于第一蓄热体外部的一段分别连接有电动调节阀和第一换向阀，第一气管位于电动调节阀和第一换向阀之间连接有第二气管的一端，第二气管的另一端贯穿第二蓄热体的侧壁并延伸至第二烧嘴处，第二气管上连接第二换向阀，所述第二蓄热体和第一蓄热体分别通过第三气管和第四气管连通，所述第三气管上对称设有第三换向阀，第三气管的一侧设有助燃风机，助燃风机的输出端与第三气管位于两个第三换向阀之间的一段连通；所述第四气管上对称设有第四换向阀，第四气管的一侧设有排烟风机，排烟风机的输入端与第四气管位于两个第四换向阀之间的一段连通，所述炉体的一侧贯通连接有功率调节器，所述第一烧嘴和第二烧嘴的内壁均连接有点火器。
优选地，所述炉体的外侧连接有PLC控制器和变频器，炉体的内壁连接有温度传感器和压力传感器，所述PLC控制器、变频器、温度传感器、压力传感器和助燃风机之间电线连接。
优选地，所述功率调节器包括与炉体贯通连接的工作箱，工作箱的内壁连接有隔板，隔板靠近炉体的一侧设有活塞，活塞靠近隔板的一侧连接有滑杆的一端，滑杆的另一端贯穿隔板并连接有导电块，导电块远离滑杆的一侧设有固定杆，固定杆的两端分别与隔板的侧壁和工作箱的内壁连接，所述固定杆上套接有电阻丝，电阻丝与导电块滑动连接，所述导电块、电阻丝、排烟风机和外部电源通过导线连接并组成一条串联电路，所述滑杆上套接有第一弹簧，且第一弹簧的两端分别与活塞和隔板连接，所述工作箱的内壁连接有定滑轮，且定滑轮位于活塞和隔板之间，所述活塞靠近隔板的一侧连接有连接线的一端，连接线的另一端绕过定滑轮并连接有螺栓的一端，螺栓的另一端贯穿工作箱的侧壁并与工作箱的侧壁螺纹连接。
优选地，所述滑杆远离活塞的一端连接有套筒，套筒的内壁通过第二弹簧与导电块连接。
优选地，所述螺栓位于工作箱外部的一端连接转轮。
优选地，所述第二蓄热体和第一蓄热体均为氧化铝陶瓷球蓄热体或蜂窝陶瓷蓄热体。
优选地，所述炉体的侧壁内衬有高铝耐火纤维毡。
优选地，所述的排烟风机连接有变频器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：取消了炉体传统组件辅助排烟道，高温烟气不再通过辅助排烟道排出，而是将所有烟气通过第二蓄热体和第一蓄热体排出，将高温烟气中的热量最大程度的回收利用；同时燃烧功率采用变功率控制；通过科学的分析计算，得出最优化的排烟风机功率匹配，即风机的风量按烟气生成量的3.5倍进行计算，然后通过变频器控制，达到控制炉压的目的；通过PLC控制燃气调节蝶阀的开度和助燃风阀的开度大小，综合控制烧嘴功率输出，根据不同熔化期不同热量的需求，实现烧嘴的变功率控制，从而达到控制炉压和节能的目的；
本发明结构简单，第一气管通入燃气，第一换向阀开启，点火进行燃烧，第二换向阀关闭，靠近第一蓄热体的那个第三换向阀开启，另一个第三换向阀关闭，助燃风机向第一蓄热体内排入助燃空气，靠近第一蓄热体的那个第四换向阀关闭，另一个第四换向阀开启，排烟风机将燃烧后的废气排出，当炉体内的气压升高时，炉压传感器给PLC信号，PLC再将信号传给变频器，变频器频率提高，从而提高排烟风机转速，从而加大排烟风机的排烟能力，进而快速改变炉体内气压，使气压稳定在合理范围内，防止炉门冒火，损耗热量，从而达到节能效果。
附图说明
图1为本发明提出的结构示意图；
图2为工作箱内部结构示意图；
图3为传统熔铝炉的辅助排烟道示意图。
图中：电动调节阀1、炉体2、第二蓄热体3、第一蓄热体4、助燃风机5、排烟风机6、工作箱7、定滑轮8、螺栓9、隔板10、滑杆11、活塞12、第一弹簧13、套筒14、第二弹簧15、导电块16、电阻丝17、固定杆18、辅助排烟道19。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，一种无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉，包括炉体2，炉体 2的两侧分别连通有第二蓄热体3和第一蓄热体4，且第二蓄热体3与炉体2的连接处第二烧嘴，第一蓄热体4与炉体2的连接处设有第一烧嘴，炉体2的侧壁内衬有高铝耐火纤维毡及耐火保温浇注料，炉体2的外侧连接有PLC控制器和变频器，炉体2的内壁连接有温度传感器和压力传感器，PLC控制器、变频器、温度传感器、压力传感器和助燃风机5之间电线连接，温度传感器感应炉体2内部的温度，通过PLC控制器电动调节阀的开度和变频器的频率，从而改变燃气的通入量以及助燃风机5的功率，实现烧嘴功率的变功率输出，达到调节炉体2内部温度的目的；第一蓄热体4 上贯通连接有第一气管，第一气管位于第一蓄热体4内部的一端延伸至第一烧嘴处，第二蓄热体3和第一蓄热体4均为氧化铝陶瓷球蓄热体或蜂窝陶瓷蓄热体；
第一气管位于第一蓄热体4外部的一段分别连接有电动调节阀1和第一换向阀，第一气管位于电动调节阀1和第一换向阀之间连接有第二气管的一端，第二气管的另一端贯穿第二蓄热体3的侧壁并延伸至第二烧嘴处，第二气管上连接第二换向阀，第二蓄热体3和第一蓄热体4分别通过第三气管和第四气管连通，第三气管上对称设有第三换向阀，第三气管的一侧设有助燃风机5，助燃风机5的输出端与第三气管位于两个第三换向阀之间的一段连通，第四气管上对称设有第四换向阀，第四气管的一侧设有排烟风机6，排烟风机6的输入端与第四气管位于两个第四换向阀之间的一段连通，炉体2的一侧贯通连接有功率调节器，第一烧嘴和第二烧嘴的内壁均连接有点火器；炉压传感器给PLC信号，PLC再将信号传给变频器，变频器频率提高，从而提高排烟风机转速，进而加大排烟风机的排烟能力，进而快速改变炉体内气压，使气压稳定在合理范围内，防止炉门冒火，损耗热量，从而达到节能效果；
功率调节器包括与炉体2贯通连接的工作箱7，工作箱7的内壁连接有隔板10，隔板10靠近炉体2的一侧设有活塞12，活塞12靠近隔板10 的一侧连接有滑杆11的一端，滑杆11的另一端贯穿隔板10并连接有导电块16，导电块16远离滑杆11的一侧设有固定杆18，固定杆18的两端分别与隔板10的侧壁和工作箱7的内壁连接，固定杆18上套接有电阻丝 17，电阻丝17与导电块16滑动连接，导电块16、电阻丝17、排烟风机 6和外部电源通过导线连接并组成一条串联电路，滑杆11上套接有第一弹簧13，且第一弹簧13的两端分别与活塞12和隔板10连接，工作箱7 的内壁连接有定滑轮8，且定滑轮8位于活塞12和隔板10之间，活塞12靠近隔板10的一侧连接有连接线的一端，连接线的另一端绕过定滑轮8 并连接有螺栓9的一端，螺栓9位于工作箱7外部的一端连接转轮，方便转动调节，螺栓9的另一端贯穿工作箱7的侧壁并与工作箱7的侧壁螺纹连接，利用炉体2内气压的变化，带动活塞12和导电块16移动，改变接入电路中电阻的大小，进而改变排烟风机6的功率，进而快速改变炉体2 内气压，使气压稳定在合理范围内，防止炉门冒火，损耗热量，滑杆11 远离活塞12的一端连接有套筒14，套筒14的内壁通过第二弹簧15与导电块16连接，使导电块16与电阻丝17紧密接触。
当前铝熔炼过程所采用的燃料绝大多数是天然气，天然气的发热值为：34500-41870KJ/Nm3，即8280-10049Kcal/Nm3。
为方便计算，取Qd＝8600Kcal/Nm3(得到业界公认的发热值)。则理论上单位体积天然气空气需要量为：烟气生成量为(气体燃料的空气系数α＝1)。
以25吨铝熔炼炉为例进行分析比较：
25吨铝熔炼炉的设计燃烧能力为：350Nm3/h。假设铝的全部熔炼过程中，全功率投入，则熔炼过程中的理论空气需要量为：350×L0＝350× 9.51＝3328Nm3/h空气。烟气生成量为Vα＝350×10.52＝3682Nm3/h。
根据盖·吕萨克定律：一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度每升高(或降低)1℃，增加(或减少)的体积等于它0℃时体积的1/273，即从30度升高到1000度，体积为原来的3.5倍。因炉腔体积不变，因此气体燃烧后，将增加至原来的3.5倍。
因此，在确定排烟风机参数时，可按照下述公式进行确定风机流量： Q＝3.5Vα＝3.5×3682＝12887Nm3/h。
工作原理：第一气管通入燃气，第一换向阀开启，点火进行燃烧，第二换向阀关闭，靠近第一蓄热体4的那个第三换向阀开启，另一个第三换向阀关闭，助燃风机5向第一蓄热体4内排入助燃空气，靠近第一蓄热体 4的那个第四换向阀关闭，另一个第四换向阀开启，排烟风机6将燃烧后的废气排出，当炉体2内的气压升高时，炉压传感器给PLC信号，PLC再将信号传给变频器，变频器频率提高，从而提高排烟风机转速，进而加大排烟风机的排烟能力，进而快速改变炉体内气压，使气压稳定在合理范围内，防止炉门冒火，损耗热量，从而达到节能效果，同时通过PLC控制燃气调节蝶阀的开度和助燃风阀的开度大小，综合控制烧嘴功率输出，根据不同熔化期不同热的需求，实现烧嘴的变功率控制，从而达到控制炉压和节能的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉，包括炉体（2），其特征在于，所述炉体（2）的两侧分别连通有第二蓄热体（3）和第一蓄热体（4），且第二蓄热体（3）与炉体（2）的连接处第二烧嘴，第一蓄热体（4）与炉体（2）的连接处设有第一烧嘴，所述第一蓄热体（4）上贯通连接有第一气管，第一气管位于第一蓄热体（4）内部的一端延伸至第一烧嘴处，第一气管位于第一蓄热体（4）外部的一段分别连接有电动调节阀（1）和第一换向阀，第一气管位于电动调节阀（1）和第一换向阀之间连接有第二气管的一端，第二气管的另一端贯穿第二蓄热体（3）的侧壁并延伸至第二烧嘴处，第二气管上连接第二换向阀，所述第二蓄热体（3）和第一蓄热体（4）分别通过第三气管和第四气管连通，所述第三气管上对称设有第三换向阀，第三气管的一侧设有助燃风机（5），助燃风机（5）的输出端与第三气管位于两个第三换向阀之间的一段连通，所述第四气管上对称设有第四换向阀，第四气管的一侧设有排烟风机（6），排烟风机（6）的输入端与第四气管位于两个第四换向阀之间的一段连通，所述炉体（2）的一侧贯通连接有功率调节器，所述第一烧嘴和第二烧嘴的内壁均连接有点火器；所述功率调节器包括与炉体（2）贯通连接的工作箱（7），工作箱（7）的内壁连接有隔板（10），隔板（10）靠近炉体（2）的一侧设有活塞（12），活塞（12）靠近隔板（10）的一侧连接有滑杆（11）的一端，滑杆（11）的另一端贯穿隔板（10）并连接有导电块（16），导电块（16）远离滑杆（11）的一侧设有固定杆（18），固定杆（18）的两端分别与隔板（10）的侧壁和工作箱（7）的内壁连接，所述固定杆（18）上套接有电阻丝（17），电阻丝（17）与导电块（16）滑动连接，所述导电块（16）、电阻丝（17）、排烟风机（6）和外部电源通过导线连接并组成一条串联电路，所述滑杆（11）上套接有第一弹簧（13），且第一弹簧（13）的两端分别与活塞（12）和隔板（10）连接，所述工作箱（7）的内壁连接有定滑轮（8），且定滑轮（8）位于活塞（12）和隔板（10）之间，所述活塞（12）靠近隔板（10）的一侧连接有连接线的一端，连接线的另一端绕过定滑轮（8）并连接有螺栓（9）的一端，螺栓（9）的另一端贯穿工作箱（7）的侧壁并与工作箱（7）的侧壁螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉，其特征在于，所述炉体（2）的外侧连接有PLC控制器和变频器，炉体（2）的内壁连接有温度传感器和压力传感器，所述PLC控制器、变频器、温度传感器、压力传感器和助燃风机（5）之间电线连接。
3.根据权利要求2所述的一种无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉，其特征在于，所述滑杆（11）远离活塞（12）的一端连接有套筒（14），套筒（14）的内壁通过第二弹簧（15）与导电块（16）连接。
4.根据权利要求2所述的一种无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉，其特征在于，所述螺栓（9）位于工作箱（7）外部的一端连接转轮。
5.根据权利要求1所述的一种无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉，其特征在于，所述第二蓄热体（3）和第一蓄热体（4）均为氧化铝陶瓷球蓄热体或蜂窝陶瓷蓄热体。
6.根据权利要求1所述的一种无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉，其特征在于，所述炉体（2）的侧壁内衬有高铝耐火纤维毡。
7.根据权利要求1所述的一种无辅助烟道燃烧技术的熔铝炉，其特征在于，所述的排烟风机（6）连接有变频器。
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