現(xiàn)今工業(yè)鋁型材(建筑)供過于求，市場競爭異常激烈，油價、電價高昂，環(huán)保的要求也日趨嚴(yán)格。因而，節(jié)能降耗，潔凈燃燒已成為重要問題，擺到相關(guān)企業(yè)和政府管理部門的議事日程上來了。
熔鋁耗能大。粗略估算，理論上熔化每噸鋁耗能27．4萬KCal，折合電力320KWh，或柴油27．4Kg(注1)，若將爐體升溫、熱量泄漏、燃燒不完全等因素計人，則實際能耗為理論值的2-3倍，甚至更多。
雖然能耗在工業(yè)鋁型材總成本中還不是最大的一項，但是，累加起來亦十分可觀。以年產(chǎn)5000噸鑄棒的熔鑄車間為例，柴油與電的單價分別為2．34元/Kg和0．75/KWh(注2)，則理論上的熔鋁能耗分別需要32萬元(燒0號柴油)和120萬元(用電時)，實際上則是理論值的2-3倍。
由于電價與燃料價格差異很大，再考慮到其它一些因素，所以現(xiàn)在熔鋁爐大多以油或氣甚至煤為燃料。
爐型與能耗有很大關(guān)系。現(xiàn)在大的趨勢是：臥式爐(爐側(cè)加料)逐漸發(fā)展為豎式爐(爐頂加料)，矩形爐逐漸發(fā)展為圓形爐。
節(jié)能型的熔鋁鋁主要特點(diǎn)：
主要是采用比較好的耐火材料、保溫材料，還有燃燒器的不同，蓄熱式的燃燒器能節(jié)能30%左右，對于一些大的鋁加工企業(yè)，燃料成本一年可以節(jié)約幾百萬。因此熔鋁爐節(jié)能的根本是提高爐子的熔化率和熱效率。

一．臥式熔鋁爐

目前，國內(nèi)熔鋁爐多數(shù)為臥式矩形火焰反射爐，并且以燃油(柴油、重油)為主，少數(shù)為燃?xì)?天然氣、煤氣)和燃煤爐。下圖所示為常見的二種爐型(燃油或燃?xì)鉅t)。
其特點(diǎn)是：
1、爐形：爐子外形與熔池均為長方體形。
2、結(jié)構(gòu)：由于爐子結(jié)構(gòu)為長方體形，在燃燒過程中，火焰直射爐料，而且爐內(nèi)氣體流動性差。所以，金屬燒損較大，鋁水溫度不均勻，爐膛四角成為死角。
3、加料：所有物料均從爐門加入，且絕大多數(shù)為人工加料，因而工人的勞動強(qiáng)度很大，勞動效率很低。
4、密封性：在生產(chǎn)過程中，爐門四周漏火漏熱非常嚴(yán)重，尤其是物料熔化過程中，燃燒的火焰源源不斷地從爐門四周噴射出來，導(dǎo)致大量的熱能損失，爐門燒壞，因而爐子的能耗高，爐門壽命短，生產(chǎn)操作環(huán)境惡劣。
5、煙氣排放溫度較高，通常在700-800℃，熱量損失很大。
6、維修：這類爐子通常在一、二年內(nèi)就需要中修或大修，爐門及爐門口四周經(jīng)常需要小修，維修頻率高、費(fèi)用多。

二．豎式熔鋁爐

七十年代開始，國內(nèi)將熔鋁與連鑄連軋組成流水作業(yè)線，借鑒沖天爐的特點(diǎn)，開發(fā)出了熔鋁豎爐(其熔化速率為2-lOt/h)。爐料定時周期性地從爐頂加入，不斷被熔化而下沉。燒嘴裝在爐腹，火焰和燃?xì)馍仙?，與爐料逆向運(yùn)行進(jìn)行熱交換，最后經(jīng)煙囪從屋頂排出。其熱效率高，開、停爐方便。這種爐型在電線、電纜行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。
近年來，隨著熔鑄技術(shù)的不斷進(jìn)步，國內(nèi)投入使用的豎式熔鋁爐越來越多。圖3所示為國內(nèi)某著名鋁加工企業(yè)所使用的圓形爐。爐子為圓形，爐頂為圓蓋拱頂，上面是鋼板，鋼架和開蓋提升裝置。爐蓋周邊采用水冷套，拱內(nèi)壁砌粘土磚。加料時，將爐蓋移開，用天車將物料從爐子頂部加入。由于一次加料量大，從而縮短了加料時間，使熔化周期縮短。但加料動作要快，以減少爐膛及爐蓋的散熱損失。4個燒咀均布于爐墻上，并配有4個煙道口，以利于爐內(nèi)氣體旋轉(zhuǎn)均勻。
其特點(diǎn)是：
1、爐形：爐子外形與熔池均為圓柱體形。
2、結(jié)構(gòu)：爐子為圓筒形，所有燒嘴均沿爐膛切線方向布置，使燃燒的氣體在爐膛內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，而且燒嘴向下傾斜一定的角度，使高溫氣流沖向熔池，從而大大加強(qiáng)了爐內(nèi)氣體的對流傳熱及鋁的傳導(dǎo)傳熱，使?fàn)t膛內(nèi)鋁水溫度比較均勻，加快了熔池內(nèi)物料的熔化速度，從而大大提高了爐子的熔化能力和熱效率；并消除了爐內(nèi)死角。
3、加料：通過機(jī)械方式從爐子頂部加入，因而，工人的勞動強(qiáng)度小，加料速度快，環(huán)境溫度低，勞動效率高。
4、密封性：除精煉、扒渣、調(diào)整合金時需打開爐門外，爐子均處于密封性狀態(tài)，沒有跑火現(xiàn)象。亦即爐子的密封性好，熱能損失少。
5、維修：日常維護(hù)工作量小，維修費(fèi)用低，中修、大修周期長。

三．蓄熱式熔鋁爐

綜合上兩種爐型的特點(diǎn)，我們在98年開發(fā)出了如圖4所示的蓄熱式熔鋁爐。爐子為圓筒形，分別由底爐、豎爐、加料系統(tǒng)，供油系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、空氣預(yù)熱系統(tǒng)、排煙及煙氣除塵系統(tǒng)等部分組成。為了操作方便，在爐子上部架設(shè)一個爐頂平臺(鋼結(jié)構(gòu))，主要用于儲料和人工加料。其生產(chǎn)操作程序為：將待加物料用天車吊到爐頂平臺上，打開爐頂蓋，通過人工或機(jī)械方式將物料加到豎爐內(nèi)，加料完畢，關(guān)上爐頂蓋。精煉、扒渣、調(diào)整成份、取樣、測溫等工作均從底爐上的爐門口中完成。爐墻上分布有3個燒嘴，共用一個煙道。
圖4所示蓄熱式熔鋁爐與圖3所示圓形爐不同之處在于：前者在后者的上部增加了豎爐和空氣系統(tǒng)。當(dāng)物料從爐子頂部加入豎爐時，煙氣必須逆向穿過物料經(jīng)煙遭排出，從而將所加物料和風(fēng)機(jī)抽入的冷空氣進(jìn)行預(yù)熱，使煙氣余熱得到充分回收，并使進(jìn)入燒嘴的燃油霧化效果更好。此外，前者的加料口較后者小許多，在加料過程中，爐子的熱損失很小。因而，爐子的熔化速度更快，熱效率更高，能耗更低。自一九九八年投入使用至今，先后在閩、粵、陜、皖、豫、新、湘、鄂、魯?shù)仁⊥度胧褂脦资_套，收到了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

四．性能比較

由表2可知，蓄熱式熔鋁爐與臥式矩形爐相比(以8t爐為例)：
1．兩者油耗分別為49．6kg/t·Al和85kg/t·Al，前者比后者每噸節(jié)約35．4kg。
2．兩者熱效率分別為55．2％和32．2％，前者比后者提高了23個百分點(diǎn)。
3．兩者燒損分別為11．4kg/t·Al和20．0kg/t·Al，前者比后者每噸鋁減少8．6kg。
對于年產(chǎn)5000噸鋁棒的工廠而言，每年可節(jié)約：柴油177噸，折合41．4萬元；減少燒損43噸，折合62．35萬元；僅此兩項可為企業(yè)創(chuàng)造效益103．75萬元。
注：1．停爐時，鋁水溫度達(dá)到740-760℃
2．熔化時間不包括精煉、扒渣、取樣、調(diào)整成分的時間
3．油耗是指從點(diǎn)火開始到放水鑄造時止的所有燃油消耗量

五．結(jié)論

1．爐型 對于企業(yè)熔鑄設(shè)備投資、運(yùn)行成本、金屬消耗、能耗、勞動條件、維護(hù)保養(yǎng)和環(huán)境保護(hù)等都有影響。
2．蓄熱式熔鋁爐是一種既適合中小型企業(yè)，又適合大型企業(yè)使用的爐子。與同規(guī)格圓形爐相比，它的設(shè)備投資不大，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，占地面積相當(dāng)，只需通用的輔助機(jī)械。與臥式熔鋁爐相比，熱效率高10-20個百分點(diǎn)，油耗省30-40kg/t·Al，燒損少0．6-1．0個百分點(diǎn)。若年熔化5000噸計，僅此二項可節(jié)約80-100萬元。
注1：鋁：比熱為0．2473Kcal/Kg·KWh，熔化潛熱為93Keal/Kg，燃燒熱值為380Kcal/mol，熔點(diǎn)為657℃。
柴油：熱值為10000Kcal/Kg，單價為2340元/噸。
電：860Kcal=1Kwh，單價：0．75元/Kwh。
鋁價：14500元/噸。
鋁：從20℃升溫熔化再到750℃時，需熱量273529kcal/t·Al，折合電耗：318kwh/t，即238．5元/t·Al；折合油耗：27．35Kg/t·Al即64．00元/t·Al。年產(chǎn)5000噸鋁棒則需電費(fèi)119．25萬元或油費(fèi)32．00萬元。
注2：油、電和鋁錠價格均為廣東南海大瀝2001年7月中旬的價格。