近20年來，通過熱工職業(yè)者的試驗切磋，熔鋁爐的燃燒控制技能和余熱接納技能取得了突破性的前進。以RCB、1150、HRS蓄熱燒嘴為代表的新式燃燒裝置，在抬高生產(chǎn)率、低沉燃耗和渾濁物的排放量方面取得了很大的勝利。本文以25t頂裝料圓形爐為例，對新式RCB蓄熱燒嘴的機關(guān)特點、應(yīng)用性能和經(jīng)濟效益作扼要引見。
1 25t圓形爐的機關(guān)與技能性能
1．1 圓形爐的機關(guān)與性能
25t傾動式熔鋁爐由圓形爐本體、可打開的球缺形爐蓋、啟蓋機、爐底傾動機構(gòu)、蓄熱式燃燒器體系、燒嘴供風(fēng)和引射風(fēng)體系組成。
1．2 圓形爐的主要特點
圓形爐的燒嘴按爐子中心圓的切線對象向下歪斜10°裝置，使火焰直沖熔池，爐膛內(nèi)形適于氣流循環(huán)，無火焰死角，以擔(dān)保對流加熱成就好。頂開蓋可實現(xiàn)快速裝料，每爐裝料時間為15～20min，低沉勞動強度。傾動式縮小了轉(zhuǎn)注操縱時間，削減了熔體溫度虧損。圓形爐具有較小的比外觀積，與矩形爐相比可低沉側(cè)部蓄熱散熱虧損20%。
蓄熱式燒嘴是成對設(shè)置裝備擺設(shè)的高速燒嘴，25t圓形爐采取5套型號為RCB的蓄熱燒嘴，單只燒嘴的供熱本事為2．508GJ/h，火焰噴速快且周期換向，有利于爐氣循環(huán)。
圓形爐采取鋼機關(guān)框架，全耐火纖維噴涂的爐蓋機關(guān)。爐蓋底圓直徑6233mm，弦高760mm，耐火纖維的總厚度為300mm，此中普鋁層厚度為120mm，高鋁層厚度為180mm。耐火纖維噴涂技能適于形狀紛亂、異型部位的爐襯動工，具有動工速率快，筑爐勞動強度低，爐蓋重量輕，蓄熱少，升溫快的長處。
RCB蓄熱燒嘴裝置有自動點火和火焰監(jiān)測裝置，當(dāng)主燃燒器被點燃后，點火燒嘴可以自動關(guān)上。燒嘴內(nèi)襯為耐火質(zhì)料，腐化介質(zhì)對燒嘴和排煙器的應(yīng)用壽命無不良影響。與平凡自身預(yù)熱燒嘴熔鋁爐相比，可省去煙囪和付煙道，大大簡化爐體機關(guān)。
2 蓄熱燒嘴的機關(guān)與職業(yè)原理
2．1 機關(guān)與原理
蓄熱式燒嘴與蓄熱式爐相比，具有機關(guān)緊湊、換向時間短、排煙溫度低、熱接納率高和預(yù)熱溫度搖動小的長處。蓄熱燒嘴平常包羅相似的兩個燃燒器本體、兩個別積緊湊的蓄熱室、一套換向閥門體系和相配套的控制體系。兩個蓄熱室分別處于蓄熱（流過煙氣）或預(yù)熱（流過氛圍）職業(yè)狀態(tài)，議定換向裝置使煙氣和氛圍瓜代流過每個蓄熱室。前半個周期，燃料和助燃氛圍由1號燒嘴通入，1號燒嘴噴出的高速高溫火焰對爐料舉行加熱熔化；與之配套的2號燒嘴在引射風(fēng)的抽力作用下抽取爐內(nèi)煙氣，并對2號蓄熱室內(nèi)的蓄熱體舉行加熱。由于蓄熱體油的比外觀積大，蓄熱本事強，導(dǎo)熱性能和傳熱性能極佳，透熱深度小，蓄熱體在很短的時間內(nèi)即能到達(dá)熱飽和狀態(tài)，對減小預(yù)熱溫度的搖動，縮小換向時間，低沉蓄熱體尺寸有利。在后半個周期，換向裝置將煙氣和助燃風(fēng)的流向切換過來。這時，1號燒嘴吸煙，2號燒嘴則處于燃燒狀態(tài)。涼風(fēng)經(jīng)2號蓄熱室被預(yù)熱至高溫并送往2號嘴參預(yù)燃燒經(jīng)過，蓄熱體逐漸被冷卻降溫；與此同時，1號燒嘴抽取爐內(nèi)煙氣對1號蓄熱體舉行加熱，由蓄熱室掃除的煙氣溫度在150～180℃之間，低溫?zé)煔庾h定排煙器排空。云云再三循環(huán)，維持燃燒經(jīng)過。
2．2 蓄熱燒嘴與間壁燒嘴的比力
蓄熱燒嘴和間壁燒嘴都是自身預(yù)熱燒嘴，后者的余熱接納原理與換熱器的相似，燒嘴平常為單體機關(guān)，單只燒嘴絡(luò)續(xù)職業(yè)[1]。前者的余熱接納原理則與蓄熱室式爐相近，燒嘴和蓄熱室都是成對出現(xiàn)的，兩只燒嘴瓜代舉行吸煙和燃燒噴火狀態(tài)。
從應(yīng)用成就看，間壁燒嘴余熱接納率不超出45%；蓄熱燒嘴余熱接納率可到達(dá)90%，見表1。間壁式燒嘴在簡化爐體機關(guān)方面有較好的成就，但煙氣排放量大，NOx的排放量多；蓄熱燒嘴在簡化爐體機關(guān)的同時還可縮小爐體尺寸。新一代蓄熱燒嘴因采取了煙氣強循環(huán)再生燃燒技能和高溫氛圍燃燒技能，NOx的排放量僅為古代燃燒技能的10%，煙氣排放量可削減30%[1，2]。
表1間壁式與蓄熱式自身預(yù)熱燃燒器比力[2] 間壁式燒嘴蓄熱式燒嘴
職業(yè)原理熱換取裝置為不換向的換熱器，絡(luò)續(xù)工況熱換取裝置為需換向的蓄熱室，周期工況
氛圍預(yù)熱溫度/℃ 480～600 較爐溫低80～150℃，平常可將氛圍預(yù)熱到960～1080℃
排煙溫度/℃ >700 150～180
應(yīng)用壽命/a 3～5 >10
余熱接納率/% 40～45 ≈90
2．3 蓄熱燃燒器的特點
蓄熱燃燒器可以將氛圍預(yù)熱到1000℃左右，與爐溫僅相差80～150℃；煙氣排放溫度可低于200℃。與采取涼風(fēng)相比（不接納煙氣余熱），RCB燃燒器的燃料節(jié)省率可高達(dá)60%～65%[3]，由于采取了煙氣強循環(huán)再生燃燒技能，其NOx的排放量很少。同時由于采取了高余熱接納率技能，氛圍損耗系數(shù)由1．0增大到1．5時，熔鋁爐的單元燃耗和爐子的熱效果轉(zhuǎn)變不大。
RCB燒嘴的另一個長處是可以采取低氧燃燒技能。燃料的現(xiàn)實表面燃燒溫度公式為：
式中：QyDw－燃料的低位發(fā)熱，kJ/kg；
Q氛圍、Q燃料－預(yù)熱燃料和助燃氛圍帶入爐內(nèi)的物理熱，kJ/kg；
Vn－氛圍損耗系數(shù)為n的境況下，燃－料燃燒時的產(chǎn)品天生胸襟，m3/kg；
Cy燃燒天生氣的均勻比熱容，kJ/（m3．℃）
由（1）式可知，隨助燃氛圍溫度的抬高，Q氛圍增大，燃燒溫度抬高；當(dāng)氛圍溫度預(yù)熱到1000℃以上時，假如仍按通例燃燒技能的準(zhǔn)繩供入氧氣，爐溫就會超出鋁熔煉工藝容許的溫度，乃至超出耐火質(zhì)料的容許應(yīng)用溫度[4]。往助燃氛圍中通入不加入燃燒響應(yīng)的煙氣，使助燃氛圍中的氧含量低沉，通入燃料量削減，因VnCy增大，燃燒溫度隨之低沉。控制通入的煙胸襟，可以將爐溫控制在鋁熔煉工藝容許的范疇內(nèi)。
排放的NOx是引發(fā)酸雨和光化學(xué)煙霧的重要因為，對處境造成極大的毀壞。RCB燒嘴抽取爐內(nèi)煙氣摻入助燃氛圍中，低沉了助燃氛圍中的N2、O2濃度，低沉了燃料燃燒溫度，由于消除結(jié)果部高溫區(qū)，NOx的天生量大幅度低沉，現(xiàn)實NOx的排放量僅為平凡蓄熱燒嘴的10%。
RCB蓄熱式自身預(yù)熱燒嘴將很高溫度（達(dá)1000℃左右）的助燃氛圍噴射入爐膛，超出了燃料的自燃溫度，無需火焰穩(wěn)固機制即能擔(dān)保穩(wěn)固燃燒，火焰在勻稱高溫激勵的響應(yīng)中天生，爐溫的勻稱性不受古代火焰的形狀、火焰長度、火焰的剛性及鋪展性的影響，整個爐膛的溫度梯度很小，燃燒噪音極低。
RCB燃燒器屬于高效、節(jié)能、低渾濁、高效益的新式燃燒裝置，在日本被譽為是21世紀(jì)的要害技能之一，具有別的型式燃燒器不行相比的長處，帶來極好的經(jīng)濟和社會收入。
3 蓄熱燒嘴的應(yīng)用境況與節(jié)能成就
25t圓形爐采取5套RCB蓄熱燒嘴，每套燒嘴的燃油本事為60kg/h，0#柴油的低熱值為QyDw＝43410kJ/kg，鋁裝爐量為25t/爐，熔煉一爐產(chǎn)業(yè)純鋁的時間為＝3．1h；而采取平凡燒嘴的燃油單耗為B'＝80kg/t。熔鋁爐采取噴射排煙技能，噴射風(fēng)與助燃風(fēng)各用一臺風(fēng)機，風(fēng)機的風(fēng)壓為7000Pa，燒嘴換向周期為60～90s。
則熔煉每噸鋁的現(xiàn)實燃油損耗量為：
因此，采取RCB燒嘴時的燃料節(jié)省率為：
（2）
式中：B'－未采取蓄熱燒嘴時熔煉噸鋁的燃料單耗，kg/t；
B－采取RCB燒嘴時的燃料單耗，kg/t。
將B＝37．2B'＝80代入（2）式，得η節(jié)＝53．5%。
從熱均衡剖析可知，采取RCB燒嘴的燃料節(jié)省率與爐子砌體的蓄熱量、爐體的外觀散熱虧損相關(guān)。由于燒嘴是議定煙氣接納余熱的，爐體的蓄熱量減小，外觀散熱虧損越少，則排煙余熱量越大，燃料節(jié)省率就越高。
RCB蓄熱燒嘴不適于在帶熔煉前室的熔鋁爐、雙向熔煉爐和使用煙氣余熱預(yù)熱爐料的豎式熔鋁爐上裝置應(yīng)用。在這些爐型中，燒嘴吸煙都將削弱煙氣對爐料的預(yù)熱作用，形成燒嘴與預(yù)熱段爭熱量的場面。看待不設(shè)煙囪、煙道，不裝置換熱器，不使用煙氣余熱預(yù)熱爐料的室式熔鋁爐（在中小型企業(yè)中萬分廣大），如能將熔池上部爐墻改成熱惰性小的高強輕質(zhì)耐火質(zhì)料，爐頂采取纖維噴涂料機關(guān)，并裝置余熱接納率險些靠近表面值的RCB高速蓄熱燒嘴，即能在熔鋁爐上實現(xiàn)高爐溫、高火焰噴出速率、高煙溫、高余熱接納率和低惰性的四高一低的操縱技能。能有用深化爐內(nèi)熱換取經(jīng)過，抬高熔煉生產(chǎn)率，大幅度低沉燃料損耗，并可節(jié)省現(xiàn)排場積，收到志愿的綜合經(jīng)濟成就。
