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熔铝炉烟气余热利用研究

熔铝炉烟气余热利用研究

作者:xiatian    来源:未知    发布时间:2019-11-17 18:05    浏览量:

  摘 要 针对熔铝炉烟气特点,提出了淬火炉炉顶出口烟气余热利用系统的可行性技术方案。
  对某企业容量为 2t 的熔铝炉燃烧系统进行测试,结果显示,熔铝炉炉顶出口烟气温度为1060℃ 。在投入铝锭量为 460kg / h,成品铝粉量为 452kg /h 时,熔铝炉炉顶排出烟气的流量达1072m3/ h,烟气带走的热量比例高达 67% ,占热损失的 82% ,造成熔铝炉能量大量损失,铝粉生产能耗高。

 

  为此,针对小型熔铝炉烟气余热回收利用进行研究,以达到降低油耗,节约能源,提高能量利用效率的目的。
  1 烟气余热回收利用方式
  1. 1 高温烟气余热回收
  高温烟气由于温度高,其能级较高,因此易于回收利用,一般应**限度地将其转化成为机械能,用于动力,即所谓 “高质高用”。
  凡是温度在 600℃ 以上,烟气量大于 5000m3/ h 的高温烟气,均可安装余热锅炉生产较高压力的蒸汽和热水,也可用热交换器生产热水或热空气,还可以直接通过燃气轮机发电。
  利用余热锅炉产生较高压力的蒸汽,通过汽轮机发电或直接拖动压缩机、风机、水泵等,可取得明显的经济效益。
  因此,应尽量利用高温余热生成高压蒸汽,以获得较高的效率。
  1. 2 中、低温烟气余热回收
  对于中、低温烟气余热,一般可以利用空气预热器、省煤器加热空气和给水,也可用于加热物料等。
  ( 1) 预热空气或燃料
  本体设备不变,工质或物料有效吸收热不变,由于回收的热量预热助燃空气或燃料,实际供给的燃料量减少。该回收方式使回收的热量在炉内循环,锅炉、工业炉等加装空气预热器为此类情况。
  ( 2) 加热工质或物料
  利用烟气余热来预热、干燥原材料或工质,将热量带回装置,也可起到直接节约能源的作用。该余热回收方式减少排烟热损失,外界供给的燃料量相应减少。
  ( 3) 余热回收后供给外界
  本体设备不变,供给体系的热量和有效热量均不变,由于余热回收后供给外界,排烟损失减小。
  对于中、低温烟气余热,往往是通过各种热交换设备将烟气的热能传递给不同工作介质,进而加以利用。
  因此换热设备的设计在一定程度上决定余热回收利用的效果。
  熔铝炉排烟温度虽然在 800℃ 以上,但其烟气量仅有 1072m3/ h,不适合安装余热锅炉产生较高压力的蒸汽和热水,更不适合直接通过燃气轮机发电。
  因此,可将熔铝炉的烟气余热归类于中低温余热,利用方式为预热空气或燃料及加热工质或物料。

 

 


  3 熔铝炉余热利用技术方案
  3. 1 预热助燃空气
  提高助燃风温度能够有效降低熔铝炉的能耗,在相同的排烟温度下,采用熔铝炉排烟预热助燃风可以将热量带回炉膛,回收烟气中的热量。助燃空气温度越高,其显热越高,燃料节约率就越高。该系统主要由氮气加热器和烟气 - 空气热交换器两种换热设备组成。
  方案一的主要流程为: 烟气通过氮气加热器,加热雾化铝粉所需氮气,可以将烟温从1060℃ 降到 900℃ 左右; 从氮气加热器出来的烟气通过烟气 - 空气换热器预热助燃空气,以提高炉膛温度和熔铝炉燃烧效率,助燃空气预热至300℃ ,可将烟气温度降至610℃ 。
  3. 2
  预热助燃空气和燃油研究表明,提高燃油温度亦能达到节能的目的,可采用烟气先预热助燃空气,再加热燃油的办法回收烟气余热。
  燃油和助燃空气温度越高,其显热越高,燃料节约率也越高。
  方案二的主要流程如图 2 所示: **级,烟气通过氮气加热器,加热雾化铝粉所需氮气,可以将烟气从 1060℃降到 907℃左右; 第二级,从氮气加热器出来的烟气通过烟气- 空气换热器预热助燃空气; 第三级,烟气预热助燃空气后,再经燃油加热器加热柴油,使柴油温度由 15℃ 上升到 300℃。
  经换热计算,烟气预热助燃空气与燃油后温度可降到 585℃。
  3. 3 加热助燃空气和铝锭
  将助燃空气预热至 300℃,然后将剩余的烟气热量预热铝锭,烟气余热利用方案。
  方案三的主要流程为: **级,烟气通过氮气加热器,加热雾化铝粉所需氮气,可以将烟气从 1060℃降到 907℃左右; 第二级,烟气加热氮气后再经烟气 - 空气换热器预热助燃空气,考虑到空气温度过高会导致火焰温度过高烧毁烧嘴,
  第二级助燃空气预热至 300℃ 即可; 第三级,烟气预热助燃空气后再由引风机引入铝锭加热室,将剩余的热量用来预热铝锭。
  经过换热计算,把铝锭加热到 350℃后烟温可降到 508℃。
  3. 4 预热燃油、助燃空气和铝锭
  为了达到节能的目的,可以考虑将助燃空气预热至 300℃,将燃油预热到 300℃,然后将剩余的烟气热量预热铝锭,烟气余热利用方案。
  方案四的主要流程为: **级,烟气通过氮气加热器,加热雾化铝粉所需氮气,此过程可以将烟气从 1060℃降到 907℃左右; 第二级,从氮气加热器出来的烟气通过烟气 - 空气热管换热器加热助燃空气,将助燃空气预热至 300℃,由方案一和方案二可知,烟温可降至 610℃; 第三级,烟气预热助燃空气后经燃油加热器加热柴油,使柴油温度由 15℃上升到 300℃,由方案二可知烟气可从 610℃ 降到 585℃; 第四级,烟气预热助燃空气后再由引风机引入铝锭加热室,将剩余的热量用来预热铝锭,由方案三的计算可知,烟气把铝锭加热到 350℃后可降到 483℃。
  4 结语
  通过管道系统改造和除尘器设计,实现了对高炉炉顶均压放散煤气的回收,不仅每年可产生约 145 万元的经济效益,而且每年少排放灰尘400t,减小了空气污染。

 

 

 

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