1．蓄熱技術概述

　　隨著設備與材料的進步，蓄熱式換熱技術有了革命性的發展和長足的進步。目前在冶金企業的加熱爐和鋼包烘烤器上得到了廣泛的應用。本文通過介紹蓄熱技術在熔鋁爐上的應用，說明了蓄熱式換熱技術對提高化鋁質量，加快化鋁速度，減少污染物排放，降低能耗等方面的優勢。蓄熱式換熱技術在有色冶金行業上也將有廣闊的應用前景。
                                    
　　2．蓄熱式換熱技術原理

　　蓄熱式燒嘴成對布置，相對兩個燒嘴為一組(A組、B組燒嘴)。從鼓風機出來的常溫空氣由換向閥切換進蓄熱式燒嘴1、4后，在經過蓄熱式燒嘴1、4陶瓷小球時被加熱，在極短時間內常溫空氣被加熱到接近爐膛溫度（一般為爐膛溫度的80－90％）。被加熱的高溫熱空氣進入爐膛后，卷吸周圍爐內的煙氣形成一股含氧量大大低于21％的稀薄貧氧高溫氣流，同時往稀薄高溫空氣附近注入燃料，實現燃料在貧氧狀態下燃燒；與此同時，爐膛內的熱煙氣經過另兩個蓄熱式燒嘴2、3排入大氣，爐膛內高溫熱煙氣通過蓄熱式燒嘴2、3時將顯熱儲存在蓄熱式燒嘴2、3內的蓄熱體內，然后以低于150℃的低溫煙氣經過換向閥排出。當蓄熱體儲存的熱量達到飽和時換向進行切換，蓄熱式燒嘴在蓄熱與工作狀態之間進行交換，從而達到節能和降低NOX排放量等目的。

　　蓄熱式換熱技術改變了傳統的燃燒方式，主要表現為燃料與空氣以適當速度從不同的通道進入爐內，并與爐內燃燒產物混合，空氣中21%的O2被稀釋，燃料在爐膛中高溫（1000℃以上）低氧濃度場（5～6.5%）工況下燃燒，此種燃燒方式帶來了許多優點。

　　（1）節能效果顯著，比傳統熔煉爐節能30%以上

　　由于蓄熱體“極限回收”了煙氣中大部分的余熱，并由參與燃燒的介質帶回爐內，大大降低了爐子的熱支出，所以采用蓄熱式換熱技術的爐子比傳統熔煉爐節能。

　　（2）消除了局部高溫區，爐溫分布均勻

　　燃料在高溫低氧濃度工況下燃燒，在爐內形成沒有穩定火焰的擴散火焰，消除了穩定火焰產生的局部高溫區；火焰幾乎充滿整個爐膛，使爐溫更加均勻。蓄熱式燒嘴工作狀態頻繁交換，使火焰的位置及爐氣流動方向頻繁改變，強化了爐氣對流，減小爐內死角，也使爐溫更加均勻。
            
　　（3）提高加熱質量

　　均勻的爐溫使鋁錠加熱更均勻，降低了局部高溫以及富氧環境對鋁液的揮發和氧化作用。

　　（4）延長爐子耐火材料使用壽命

　　爐溫均勻和消除局部高溫區使耐火材料受熱均勻，并保證耐火材料始終工作在合理的使用溫度范圍內。空氣在進入爐膛之前被預熱到接近爐膛溫度，使爐內耐火材料減輕了熱振影響。

　　5）減少溫室效應氣體CO2排放量及NOX生量

　　燃料節省30%，相應的CO2排放量也減少30%。由于局部高溫區的消除，有效的降低了NOx的生成量。

　　4．應用及效果

　　目前資源和環境問題日益突出，要求各企業必須全面推行高效、節能、清潔的生產技術，蓄熱式換熱技術是目前世界上先進的技術，可以很大程度地提高企業能源利用率，對低熱值煤氣進行合理利用，最大限度地減少污染物的排放。近幾年來我國也成功地將這項技術應用在熔鋁爐上了。

　　下面就以某廠30 t/ch熔鋁爐為例介紹蓄熱式換熱技術在熔鋁爐上的應用情況。此爐采用兩組蓄熱式燒嘴（單個燒嘴最大燃氣能力200 Nm3/h），燃料為天然氣（8500 kcal/Nm3）。蓄熱體采用陶瓷小球，直徑18mm。換向時間180s。

　　由于生產工藝的需要，空爐升溫到800 ℃以后開始裝料，裝料量15 ton，裝料時間大約30 min,爐溫降至600  ℃左右。熔煉過程大體分為三個階段：  

　　第一階段，爐溫和加入的鋁溫度都較低，爐子處于升溫階段，此時燃氣量300 Nm3/h，這一階段需要60 min。

　　第二階段，爐溫達到上限（900 ℃~950 ℃），爐子開始保溫，此時燃氣量160 Nm3/h，這一階段需要120 min。

　　第三階段，鋁液達到設定溫度以前，爐子開始降溫，此時燃氣量85 Nm3/h，這一階段需要30 min。

　　從熱平衡角度來說，采用蓄熱式換熱技術的熔煉爐燃料節約率與爐子砌體的蓄熱量、爐體的表面散熱損失有關。因為燒嘴是通過煙氣回收余熱的，爐體的蓄熱量減小，表面散熱損失越少，則排煙余熱量越大，燃料節約率就越高。

　　同時，由于熔鋁爐間歇性工作特點，在不同工作狀態時爐溫、蓄熱體中空氣流速、煙氣出口溫度有較大波動。這樣燒嘴換向時間也應隨工作狀態變化而變化，優化蓄熱體的利用率，使余熱回收達到更好的效果。

　　由于空氣通過蓄熱體后溫度升高，帶進爐內大量顯熱，使得燃料的理論燃燒溫度顯著提高。在采用相同的爐型和燃料時，蓄熱爐比常規爐有更高的綜合加熱溫度和更快的加熱速度。

　　采用蓄熱式換熱技術，帶來的直接經濟效益主要是節省燃料。天然氣按2.6元/m3計算，燃料節約率55%，則每熔化一噸鋁節省255.4元。按年產32500噸，則每年燃料節省的費用是，830.05萬元。由于消除局部高溫區，爐溫分布均勻，使耐火材料使用壽命延長，同時提高了加熱質量，減少了氧化燒損。由這些因素帶來的經濟效益也是相當可觀的。
            
　　從環境保護角度來說，燃料節省55%，煙氣中CO2等溫室氣體總量也相應減少了55%。同時由于燃料在高溫空氣貧氧環境下，降低了NOX的產生。

　　總之，蓄熱技術應用到熔鋁爐上，起到了很好的節能效果；也降低了CO2和NOX的排放，減輕環境污染。同時，蓄熱技術還有待進一步研究，達到更好的節能、環保效果。