1 前言
在工業(yè)上有用電、油、氣體或煤等作為燃料的各種冶金用加熱爐。目前，普遍的鋁合金棒加熱爐在一般情況下，其熱耗在1000kJ/kg以上，熱效率較低，一般在30%~45%之間。能耗大，能源利用率低，這在一定程度上增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，消弱了企業(yè)的競爭力。因此，采用先進(jìn)的加熱技術(shù)設(shè)備和設(shè)法提高能源的利用率，對每一個工業(yè)企業(yè)來說都是十分重要的。
對鋁合金大錠長棒進(jìn)行擠壓之前的加熱爐加熱的能源消耗有多大？特定爐型的熱效率狀況如何？是否具有先進(jìn)性和節(jié)能潛力可挖，對其進(jìn)行技術(shù)革新改造應(yīng)從何著手？針對這些問題，我們對一臺引進(jìn)技術(shù)設(shè)備，爐體外形尺寸約為11300×1400×1480㎜，采用液化石油氣作燃料的Φ320㎜鋁合金棒加熱爐進(jìn)行了能源利用狀況測試試驗(yàn)。測試結(jié)果表明，對該類爐型進(jìn)行進(jìn)一步的節(jié)能技術(shù)改造具有重要的指導(dǎo)意義。
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項目
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意利克智控高節(jié)能鋁棒爐
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傳統(tǒng)鏈條式鋁棒爐
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長棒熱剪爐
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生產(chǎn)線配置
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550MT擠壓機(jī)
ф89棒徑鋁棒 主要生產(chǎn)材質(zhì)：6063、6463、3003、6061 |
690MT擠壓機(jī)
ф89棒徑鋁棒 主要生產(chǎn)材質(zhì)：6463、6061 |
690MT擠壓機(jī)
ф101棒徑鋁棒 主要生產(chǎn)材質(zhì)：6463、6061 |
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燃料
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電能，燃?xì)?/div>
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電能，燃?xì)?/div>
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燃?xì)?/div>
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熱利用率
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80%
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13%
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15%
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能耗
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1.9 萬元/月（160度/噸棒）
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5萬元/月（油：36.8Kg/T,電：275度/T）
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8萬元/月（氣：110立方/T，電：145度/T）
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理由
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全封閉，門口非常小，開門時間非常短，減少95%熱能損耗，取棒時，只有所取棒與空氣發(fā)生熱交換。
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有進(jìn)出兩個門，因鏈條帶動并連續(xù)上料，造成爐門因鏈條不能完全關(guān)閉，造成大部分熱能直接通過對流形式傳到爐外工廠空氣中；鏈條循環(huán)進(jìn)出造成部分熱能由鏈條直接帶出。
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定尺剪切過程，熱棒從爐門到熱剪機(jī)有一段較長的距離，造成能量耗損；進(jìn)料口較大，部分熱能直接通過對流形式傳到爐外工廠空氣中。
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2 測試條件
2.1 測試儀器與設(shè)備
試驗(yàn)中采用的主要儀器設(shè)備有擠壓機(jī)用的鋁合金棒加熱爐、標(biāo)準(zhǔn)畢托管、燃燒效率測試儀、U型壓力計、電平衡測試儀、紅外測溫儀等。測試儀器設(shè)備全部經(jīng)國家法定計量部門檢定并在有效期內(nèi)。
2.2 測試過程
本次測試試驗(yàn)以一次進(jìn)出料周期作為計算依據(jù)。試驗(yàn)中所用的產(chǎn)品為Φ320㎜鋁合金圓鑄棒，鋁合金棒進(jìn)爐時的溫度為21℃，每小時進(jìn)爐的鋁合金重量為2358.8㎏，鋁合金棒進(jìn)入加熱爐后，采用液化石油氣作燃料對其進(jìn)行加熱，經(jīng)過一個小時的加熱后，鋁合金棒出爐，出爐時的溫度為511℃，產(chǎn)品出爐后物理顯熱為1036.56MJ,鋁合金棒出爐溫度的比熱為0.895kJ/kg?℃。
3 測試結(jié)果
3.1 加熱爐的熱平衡與計算
鋁合金棒加熱爐的熱平衡試驗(yàn)結(jié)果如表1和表2所示。
表1 鋁合金棒加熱爐的熱平衡計算結(jié)果
表2 熱平衡
鋁合金棒加熱爐的熱效率和能源單耗的測試結(jié)果如表3所示。
表3 熱效率和能源單耗的測試結(jié)果
4 討論與結(jié)論
4.1 討論
4.1.1 影響加熱爐能源利用率的原因分析
影響加熱爐能源利用率的原因主要有以下幾點(diǎn)：
（1）爐子的排煙物理熱沒有得到充分利用，熱損失較大，導(dǎo)致能源利用率下降；
（2）爐子自身結(jié)構(gòu)問題，因?yàn)闋t子的側(cè)壁設(shè)置有數(shù)個燃?xì)夤饪祝瑔㈤]時，或多或少會有熱能的散失或冷空氣進(jìn)入爐內(nèi)消耗熱能；
（3）爐體的頭部和尾部的密封保溫性能不太好，有一定的散熱損失；
（4）燃料的燃燒不夠完全等。
本試驗(yàn)使用的擠壓機(jī)用鋁合金大錠長棒加熱爐，其爐子自身結(jié)構(gòu)比較合理，爐體保溫性能亦較好，測試表明，燃料液化氣的燃燒也比較完全，故爐子的熱效率是屬于比較高的，達(dá)到了51.93%，總的產(chǎn)品燃?xì)鈫魏臑?.0079m3/kg，熱耗為845.33kJ/kg，這些測試數(shù)據(jù)表明，這種加熱爐在節(jié)能技術(shù)上具有較高的技術(shù)水平。
4.1.2 爐子的熱損失
測試數(shù)據(jù)中，表2 的結(jié)果表明，在熱支出中，外排煙氣帶走的物理熱達(dá)36.92%,是本試驗(yàn)加熱爐的主要熱損失。其原因是輸入燃燒用的空氣系數(shù)偏大，達(dá)2.92。為降低這一熱量損失可調(diào)節(jié)燃燒空氣系數(shù)至1.60以下為宜，同時也可采取再增設(shè)一組換熱器來利用排煙帶出的余熱，用于對鋁合金棒進(jìn)行預(yù)熱，使鋁合金棒入爐前的溫度升至100~200℃,提高能源利用效率。經(jīng)計算，這樣可以節(jié)省加熱用燃料消耗15%左右，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能和降低成本的目的。
4.2 結(jié)論
扼要介紹了考邁托?戴維信鋁棒加熱爐的能源利用情況。測試結(jié)果表明，采用液化石油氣作燃料的鋁合金棒加熱爐的熱耗為845.33kJ/kg，熱效率為51.93%，爐體散熱損失較低，僅占7.13%，有利節(jié)能降耗。測試發(fā)現(xiàn)經(jīng)排煙換熱器之后煙氣帶走的熱量存在挖潛利用空間。測試得知進(jìn)入燃燒的空氣系數(shù)偏大達(dá)2.92，可調(diào)節(jié)空氣系數(shù)至1.60以下，具有較大的節(jié)能潛力。
（1）本試驗(yàn)的考邁托?戴維信的鋁合金棒加熱爐的熱效率為51.93%，加熱產(chǎn)品燃?xì)獾膯魏臑?.0097m3/kg，熱耗為845.33kJ/kg，能源的利用率較高。
（2）考邁托?戴維信的鋁合金棒加熱爐的主要熱損失為排煙物理熱損失，如果采用有效措施加以利用，可使加熱爐的能耗進(jìn)一步降低，生產(chǎn)成本的下降仍有潛力。