鋁扁錠推進式加熱爐迎風混合燃燒技術

閆輝　陳景閣

摘 要：本文簡要論述了立推式鋁錠加熱爐的形式，詳細論述了迎風混合燃燒技術的結構、特點，以及在推進式加熱爐上的應用情況，并對其應用前景進行了展望。

關鍵詞：迎風混合燃燒技術 鋁錠加熱爐 應用分析

Abstract： This paper analyzes the Type of ingot pusher type furnace， and discussed the structure

and characteristic of Converse Hot Air mixing Burning. And discussed the Application of Converse Hot Air Burning Technology on Pusher Type Furnace. The development of Converse Hot Air Bur-ning was also listed.

鋁加工行業扁錠熱軋前的立推式鋁錠加熱爐，按供熱方式可分為兩種：一種是電加熱的熱風循環加熱爐，通過電加熱器使電能轉化成熱能來加熱鋁錠；另外一種是燃氣加熱的加熱爐，天然氣通過燃氣燒嘴燃燒生成熱能來加熱鋁錠。天然氣為一次能源，與電加熱相比，運行成本更低，更節能，越來越多的鋁加工企業選用天然氣作為鋁錠加熱爐的燃料。

由于鋁錠黑度較小，加熱主要以對流換熱為主[1]。目前，加熱爐均采用強制熱風循環的方式加熱鋁錠，而改善爐溫和鋁錠溫度均勻性的一般方法有：①提高與鋁錠進行熱交換的高溫氣體的物理特性，如溫度均勻性、氣流速度和爐膛內風速的均勻性；②優化燒嘴的控制方式，提高爐膛溫度的控制精度。在生產實際中，通常，燒嘴采用一對一的控制手段，使燒嘴的溫控精度達到工藝要求。③改進爐子結構設計，提高循環風機風量，在爐底沿鋁錠長度方向均勻布置噴口，使得噴口處高溫氣體速度更加均勻，強制高溫氣體沿噴口方向垂直向上實現與鑄錠之間雙面平板式加熱。

隨著科技進步和鋁加工技術的發展，對于鋁合金性能要求越來越高。鋁錠加熱爐作為鋁加工的重要設備之一，其爐溫和料溫均勻性對鋁合金性能影響很大，因此進一步提高加熱爐的爐溫和料溫均勻性變得越來越迫切。

在生產實際中，燒嘴通常采用一對一的控制方式，保證燒嘴的溫控精度達到要求。提高循環風機循環風量和在爐底沿鑄錠長度方向均勻布置噴口，可以得到噴口各點速度均勻的高速氣體，從而保證鑄錠的加熱均勻性。

而對于直燃加熱的加熱爐，盡管燒嘴控溫精度和噴口風速得到保證，但是燒嘴燃燒后的高溫燃燒產物與循環爐氣（與鑄錠換熱后的低溫煙氣）之間的混合位置和角度，直接影響到煙氣溫度均勻性，導致鑄錠加熱溫度不均，是生產中急需解決的重要問題。

根據傳熱學理論，逆流熱交換效果要好于順流熱交換方式[1]。筆者從燃燒產物與循環爐氣之間的混合角度出發，提出一種新穎的技術方案——迎風混合燃燒技術[2]，通過改變燒嘴的安裝方式及位置，改變燃燒產物與循環爐氣之間的混合角度，旨在使燃燒產物與循環爐氣混合更為均勻，改善鋁錠溫度均勻性，降低鋁錠加熱后的溫差，進一步提高加熱質量。鋁錠加熱爐迎風混合燃燒裝置，包括循環風機1和燒嘴2，循環風機1安裝在加熱爐的爐頂，燒嘴安裝在加熱爐的側墻3上，左側墻和右側墻均安裝有燒嘴；燒嘴的安裝方向呈傾斜向上與風機的送風通道相對，燒嘴的安裝角度與安裝區間內風道的氣流風向保持一致。

爐子生產時，經循環風機產生的高壓氣體將燒嘴燃燒后形成的規則的火焰形狀打散，高溫燃燒產物與高壓低溫氣體迎面逆流充分混合后進入爐膛兩側的風道，混合后的氣體溫度均勻，進入爐底，并從爐底噴口高速噴出與鋁錠進行充分的熱交換。

該混合裝置使得燒嘴具有自身預熱功能。燃燒裝置在結構上將循環氣體分為兩路，一路沿主要通道進行爐內熱風循環，與燒嘴燃燒后的高溫煙氣進行熱交換，另一路則在爐壓的作用下進入排放通道，這部分氣體沿上層排風通道進入燒嘴的排氣裝置內，燃燒產物通過排氣裝置內燒嘴與燒嘴套筒中間的縫隙夾層，沿燒嘴火焰相反方向排放到爐外。這樣，燒嘴套筒作為熱交換的媒體，在煙氣逆向沿燒嘴套筒排放過程中，預熱進入燒嘴的處于燒嘴套筒內側冷的助燃空氣，在爐子不配備換熱器的情況下，通過迎風混合燃燒裝置在結構上的獨特設計，也可以使燒嘴達到自身預熱的效果，從而降低煙氣排放溫度、提高爐子熱效率的目的，達到節能減排的效果。鋁錠的溫度均勻性是加熱爐的一項重要考核指標，是鋁錠在加熱爐內加熱時影響加熱質量的關鍵因素。迎風混合燃燒混合有助于改善爐溫的均勻性，提高鋁錠的溫度均勻性，該指標由過去的±5℃提高到±4℃，為熱軋主機提供溫度適宜、能滿足要求的加熱鋁錠，改善鋁錠的溫度均勻性，提高產品合格率。3. 結論

鑄錠的溫度均勻性是加熱爐的關鍵考核指標，是鑄錠在加熱爐內加熱時影響加熱質量的關鍵因素。

實際使用情況表明，迎風混合燃燒混合有助于改善爐溫的均勻性，解決了高溫下物料在爐內加熱時的局部過熱問題，提高鑄錠的溫度均勻性。該指標由過去的±5℃提高到±4℃，為熱軋主機提供溫度適宜、能滿足要求的加熱產品，改善加熱產品的溫度均勻性，提高產品合格率，節約了生產成本，經濟效益明顯，應用前景美好。

4. 參考文獻：

[1]《工業爐設計手冊》第2版，機械工業出版社，2008，王秉銓主編

[2] 陳景閣、閆輝、翁銀發，立推式鋁扁錠加熱爐的發展及新技術的應用.《有色金屬加工》2008.12：46-50