一、前言
在激烈競爭的社會里，企業(yè)如何立足發(fā)展，做大做強(qiáng)，節(jié)能減排，走可持續(xù)發(fā)展道路是增強(qiáng)企業(yè)競爭力的最有效手段之一。在鋁合金行業(yè)里，熔鑄爐、時(shí)效爐、擠壓棒爐等燃燒裝置和熱工設(shè)備是企業(yè)們的能耗大戶因此，降低能耗，提高燃燒效率是節(jié)能減排的關(guān)鍵所在。本文將對此進(jìn)行討論。
二、企業(yè)現(xiàn)狀
以鋁熔鑄廠為例，在未利用煙氣分析對熔鋁爐燃燒效率確定時(shí)，要么憑經(jīng)驗(yàn)，要么就視乎能耗與產(chǎn)量之比來調(diào)整熔鋁爐。其方法不夠科學(xué)，結(jié)果不夠準(zhǔn)確，效果不夠明顯。
三、燃燒效率分析
在所有燃燒裝置，無論是熔鑄爐、還是擠壓棒爐，目的都是把燃料轉(zhuǎn)換成熱能再用于生產(chǎn)。然而在企業(yè)生產(chǎn)中一份燃料燃燒，并不能100%得到相應(yīng)的熱能。如何才能將熱能最大化呢？
（一）燃燒的條件
可燃物。即燃料，其分別為氣態(tài)（如天然氣）、液態(tài)（如各種燃油）和固態(tài)（如煤）；氧氣。一般企業(yè)燃燒用氧，都是直接取用空氣。而空氣中包含有79%氮，20.9%的氧和極少量的其它氣體；燃點(diǎn)溫度，一般燃燒在持續(xù)時(shí)，都能達(dá)到，故忽略。
（二）過空系數(shù)的定義
燃料燃燒時(shí)，根據(jù)燃料燃燒化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算出來的單位燃料完全燃燒時(shí)所需要的空氣量叫理論空氣量。在實(shí)際燃燒過程中為保證燃料的完全燃燒，實(shí)際供給的空氣量往往要大于理論空氣量，稱為實(shí)際空氣量。實(shí)際空氣量與理論空氣量的比值稱為過空系數(shù)α。
（三）燃燒過程中的熱能損失
過空系數(shù)的取值在燃料燃燒轉(zhuǎn)換成熱能這個(gè)過程中，還影響著其他熱能損失，如表1。
表1
根據(jù)爐子熱平衡可知，
η=1-(Q1+Q2+Q3+Q4)/Q
式中，
Q——供給爐子的熱量；
Q1——爐子煙氣（廢氣）中過?？諝鈳ё叩奈锢頍幔?/p>
Q2——爐子煙氣（廢氣）中燃料不完全燃燒而生成的或未燃燒的CO氣帶走的物理熱；
Q3——爐子設(shè)備熱損失（包括爐體散熱、逸氣損失、冷卻水帶走、熱輻射等）；
Q4——其他熱損失。
表2
結(jié)合公式和實(shí)測煙氣數(shù)據(jù)，如表2?？梢钥闯觯瑺t子煙氣帶走的物理熱是熱損失中主要部分。而且當(dāng)鼓風(fēng)量過大時(shí)（即過空系數(shù)α偏大），雖然能使燃料充分燃燒，但煙氣中過?？諝饬科?，表現(xiàn)為煙氣中 O2 含量高，過?？諝鈳ё叩臒釗p失 Q1 值增大，導(dǎo)致熱效率η降低。并且入爐空氣太多，爐膛溫度會隨之下降，導(dǎo)致傳熱不好，煙道氣量的增多，帶走熱量也多，從而要燃燒更多的燃料來供給爐子熱能。當(dāng)鼓風(fēng)量偏低時(shí)（即過空系數(shù)α減小），表現(xiàn)為煙氣中 O2 含量低，CO 含量高，雖說排煙熱損失小，但燃料沒有完全燃燒，浪費(fèi)燃料，熱損失 Q2 增大，熱效率η也將降低。另外，煙囪也會冒黑煙給成更嚴(yán)重的環(huán)境污染。
四、利用過空系數(shù)確定熔鋁爐最佳燃燒效率點(diǎn)
綜合上述，提高燃燒效率，降低能耗的關(guān)鍵在于空氣與燃料的比例調(diào)整到最佳狀態(tài)，既要燃燒充分，又要將熱損失降到最低。如何才能做到呢？關(guān)鍵在于確定最佳燃燒點(diǎn)。
根據(jù)理論和表2數(shù)據(jù)，大概作一圖，如圖1。
圖1
圖中，左邊黑色陰影面積“過量燃料能耗”表示燃料燃燒不完全所引起的能耗，表現(xiàn)為煙氣中CO的含量，CO含量越高能耗就越高，要減少能耗就要降低CO的含量。怎么降低燃燒后CO的含量呢，要么給風(fēng)量不變，減少燃燒時(shí)燃料供給量，但此做法供給爐子的每小時(shí)熱能就會減少，要增加燃燒時(shí)間才能達(dá)到爐子需要的熱能，到頭來燃料不但耗去了，還拖延了工時(shí)和產(chǎn)能，得不償失。要么燃料供給量既定，加大給風(fēng)量，但由此會造成煙氣帶走的熱量增加；同理，右邊灰色陰影面積“過量空氣能耗”表示過剩的空氣造成的能耗（即熱損失），表現(xiàn)為煙氣中O2的含量。降低O2的含量，即減少給風(fēng)量，會造成燃燒不充分，CO的含量變隨即增加。經(jīng)上述可知，煙氣中O2的含量和CO的含量是相互制約的，要降低能耗就必須同時(shí)降低煙氣中O2的含量和CO的含量。如何做才能降低能耗呢？將上述的兩個(gè)陰影區(qū)重疊，就可得出一條曲線，這就是總效率損失曲線，取其最值就是最佳燃燒點(diǎn)。取這個(gè)為最佳燃燒點(diǎn)，是在于其燃燒效果好的同時(shí)熱損失最小，從而達(dá)到最高的燃燒效率。
五、結(jié)論
隨著料堆逐漸沒入液面，液面下的熔體呈固液混合狀態(tài)，對流傳熱作用逐漸下降，爐溫上升速度逐漸加快并很快達(dá)到定溫（通常設(shè)定在1150～1200℃），輻射傳熱作用逐漸上升，這時(shí)，表面鋁液的溫度上升很快，并將熱量向液面下的固液混合體傳遞，但由于鋁金屬黑度較小，輻射傳熱效率并不高，同時(shí)此過程還伴隨著鋁的固液轉(zhuǎn)化，這個(gè)階段熔體的溫度變化不大，有時(shí)還出現(xiàn)鋁液溫度下降的現(xiàn)象。
本文通過了解煙氣分析中的過空系數(shù)與其對燃燒效率的影響，確定熔鋁爐的最佳燃燒效率點(diǎn)，從而提高燃燒效率和降低能耗的效果。綜合本文論述，熔爐供給風(fēng)量對燃燒效率有著關(guān)鍵性的影響。根據(jù)煙氣分析數(shù)據(jù)計(jì)算得出過空系數(shù)的值，可有效地指導(dǎo)熔爐的調(diào)整，從而提高熔爐的燃燒效率，降低能耗。最終使企業(yè)達(dá)到節(jié)能減排、提高產(chǎn)品競爭力的目的。