具有多孔噴管換熱器的連續(xù)式低氧高溫燃燒熔鋁爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種窯爐設(shè)備，特別涉及一種熔鋁爐。
【背景技術(shù)】
[0002]面對日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題和能源危機(jī)，全世界都在大力提倡節(jié)能減排，尤其是對于耗能和污染都較嚴(yán)重的工業(yè)窯爐相關(guān)產(chǎn)業(yè)，如何進(jìn)行節(jié)能減排改造，已經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員在設(shè)計該類設(shè)備時必須要考慮的因素。
[0003]以熔鋁爐為例，其煙氣出口處的煙氣溫度通常會達(dá)到1000-1100攝氏度左右。如果將這些高溫?zé)煔庵苯优欧诺江h(huán)境中，不但會造成能源浪費(fèi)還會對環(huán)境造成一定程度的破壞。因此，本領(lǐng)域一直在不斷探索降低鍋爐煙氣溫度的技術(shù)，例如將鍋爐的排放煙氣重新引入鍋爐再次燃燒，或者在煙氣排放過程中設(shè)置換熱器，對煙氣余熱加以利用，上述種種措施在降低煙氣溫度的同時實現(xiàn)了對煙氣能量的最大化利用，節(jié)省了能源，并降低了排放污染。在現(xiàn)有的高溫?zé)煔庥酂崂眉夹g(shù)中，常常采用不銹鋼材質(zhì)或碳鋼材質(zhì)的換熱器，然而不銹鋼的成本高，應(yīng)用范圍有限，而碳鋼相對于不銹鋼而言，無法承受較高的溫度，因此采用碳鋼材質(zhì)的換熱器往往需要在多個換熱器或蓄熱室之間切換，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高且維護(hù)檢修難度大。
[0004]如中國專利申請公開第103123241A號揭示的一種熔鋁爐用空氣預(yù)熱器，包括碳化硅材料、空氣預(yù)熱器換熱鋼管，碳化硅材料內(nèi)襯于空氣預(yù)熱器換熱鋼管內(nèi)壁。該熔鋁爐用空氣預(yù)熱器為了避免高溫?zé)龎模洳捎锰蓟璨牧蟽?nèi)襯于空氣預(yù)熱器換熱鋼管內(nèi)壁，這使得制造成本升高。
[0005]又如中國專利公開第203550557U號揭示的一種熔鋁爐快速切換蓄熱式燃燒系統(tǒng)，包括:爐體、第一及第二燃料噴嘴、第一及第二通氣管、第一及第二儲熱器、第一及第二進(jìn)氣管，其中，第一儲熱器與第二儲熱器能夠交替在預(yù)熱工作狀態(tài)與蓄熱工作狀態(tài)之間切換運(yùn)行。并且，第一儲熱器和/或第二儲熱器包括第一級蓄熱區(qū)、第二級蓄熱區(qū)以及設(shè)置在第一級蓄熱區(qū)與第二級蓄熱區(qū)之間的沉淀區(qū)。該熔鋁爐快速切換蓄熱式燃燒系統(tǒng)為了避免高溫?fù)p壞儲熱器，采用了兩個儲熱器交替運(yùn)行，這使該系統(tǒng)的構(gòu)造成本升高。
[0006]可見，以上所公開的技術(shù)均采用換熱器進(jìn)行高溫?zé)煔夂涂諝獾臒峤粨Q，利用煙氣余熱來預(yù)熱空氣，然而上述技術(shù)存在缺點(diǎn)或不足，例如:(1)、將一對燃燒器以及與一對燃燒器分別對應(yīng)的一對蓄熱室設(shè)置在爐體的兩側(cè)，當(dāng)一側(cè)的燃燒器和蓄熱室溫度過高時，切換為另一側(cè)的燃燒器和蓄熱室，然而在切換過程中需要設(shè)備停止運(yùn)行，使得燃燒不連續(xù)，功率損耗大；(2)、上述高溫?zé)煔馀c空氣之間的換熱方式，熱交換效率不高，均無法達(dá)到較佳的熱交換效果，特別對于熔鋁爐而言，由于其排放的煙氣溫度高達(dá)1000-1100攝氏度，上述換熱器的結(jié)構(gòu)和工作方式均無法滿足有效降低煙氣溫度的要求，因此易造成換熱器的溫度過熱，特別是采用碳鋼制造的換熱器，更無法長時間承受如此高的煙氣溫度，存在安全隱患；
(3)、排放的煙氣中氮氧化合物含量高，對環(huán)境存在危害。
[0007]因此，提供一種能夠充分利用煙氣余熱、實現(xiàn)高溫?zé)煔馀c空氣之間有效熱交換的熔鋁爐余熱利用系統(tǒng)成為業(yè)內(nèi)急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種能夠顯著提高換熱效率、有效避免換熱器過熱損壞的連續(xù)式低氧高溫燃燒熔鋁爐。
[0009]本文中的術(shù)語“標(biāo)定耐熱溫度”是指材料在該溫度下可以保證長時間工作而不損壞。
[0010]一般碳鋼的標(biāo)定耐熱溫度約為350攝氏度，碳鋼最高允許使用溫度上限一般為450攝氏度，超過450攝氏度碳鋼會產(chǎn)生石墨化現(xiàn)象，使鋼的強(qiáng)度降低導(dǎo)致碳素鋼不能滿足使用要求。因此，盡管碳鋼價格低廉且工藝性能(如焊接性和冷成形性)優(yōu)良，但一般的熔鋁爐高溫?fù)Q熱器不能采用碳鋼材料制造。
[0011]—般不銹鋼的標(biāo)定耐熱溫度約為525攝氏度。有些特殊的不銹鋼耐熱溫度可能更高，如301或304不銹鋼的耐熱溫度約為870攝氏度左右，但不銹鋼材料價格較高且工藝性能較差，雖然可用于熔鋁爐高溫?fù)Q熱器，但在約1000攝氏度的高溫工況下，也會縮短使用壽命ο
[0012]本發(fā)明采用特殊構(gòu)造的多孔噴管換熱器，即使換熱器采用一般碳鋼制造，也能保證長時間工作不損壞。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的方案，提供一種具有多孔噴管換熱器的連續(xù)式低氧高溫燃燒熔鋁爐，包括:爐體，爐體包括設(shè)于內(nèi)部的熔鋁池、設(shè)于內(nèi)部且位于熔鋁池上方的燃燒室、以及設(shè)于爐體的一端壁且與燃燒室連通的第一高溫?zé)煔獬隹?；至少一個燃燒噴嘴，至少一個燃燒噴嘴設(shè)于爐體的另一端壁用于將燃料和助燃?xì)怏w噴射至燃燒室內(nèi)燃燒放熱以將熔鋁池內(nèi)的鋁熔化成鋁液；煙氣管路，煙氣管路將爐體的第一高溫?zé)煔獬隹谶B接至煙囪；以及高溫?fù)Q熱器，高溫?fù)Q熱器設(shè)于煙氣管路中以利用煙氣余熱預(yù)熱空氣。其中，高溫?fù)Q熱器為多孔噴管換熱器，多孔噴管換熱器包括煙氣通道以及設(shè)于煙氣通道中的至少一個熱交換筒體，至少一個熱交換筒體包括形成環(huán)形端壁且中央形成進(jìn)氣孔的首端、形成敞口端的尾端、以及圍繞進(jìn)氣孔在至少一個熱交換筒體內(nèi)從首端向尾端延伸的多孔噴管，其中，冷空氣經(jīng)由進(jìn)氣孔進(jìn)入多孔噴管換熱器，預(yù)熱后的高溫空氣經(jīng)由尾端流出多孔噴管換熱器，并且，多孔噴管包括鄰近尾端的封閉端以及在進(jìn)氣孔與封閉端之間延伸的管體，管體的周壁上設(shè)置若干空氣噴孔使得:經(jīng)由進(jìn)氣孔進(jìn)入至少一個熱交換筒體內(nèi)的冷空氣通過若干空氣噴孔噴射至至少一個熱交換筒體的內(nèi)壁以便與流經(jīng)至少一個熱交換筒體的外壁的高溫?zé)煔饪焖贀Q熱而使至少一個熱交換筒體的溫度保持低于其制造材料的標(biāo)定耐熱溫度。
[0014]優(yōu)選地，多孔噴管換熱器包括沿著煙氣流動方向依次設(shè)于煙氣通道中的第一熱交換筒體、第二熱交換筒體及第三熱交換筒體，多孔噴管換熱器還包括設(shè)于煙氣通道外部的第一連接通道及第二連接通道，第一連接通道將第一熱交換筒體與第三熱交換筒體在空氣流動方向上尾首相連，第二連接通道將第三熱交換筒體與第二熱交換筒體在空氣流動方向上尾首相連，其中，冷空氣經(jīng)由第一熱交換筒體的進(jìn)氣孔進(jìn)入第一熱交換筒體并依次流經(jīng)第一連接通道、第三熱交換筒體、第二連接通道、以及第二熱交換筒體，預(yù)熱后的高溫空氣經(jīng)由第二熱交換筒體的尾端流出。
[0015]可選擇地，多孔噴管換熱器進(jìn)一步包括設(shè)于煙氣通道外部的與第一熱交換筒體的首端連通的進(jìn)氣室以及設(shè)于煙氣通道外部的與第二熱交換筒體的尾端連通的出氣室，于進(jìn)氣室的室壁上形成多孔噴管換熱器的低溫空氣入口，于出氣室的室壁上形成多孔噴管換熱器的高溫空氣出口，多孔噴管換熱器的煙氣通道的鄰近第一熱交換筒體的一端形成高溫?zé)煔馊肟?，多孔噴管換熱器的煙氣通道的鄰近第三熱交換筒體的一端形成低溫?zé)煔獬隹凇?br>[0016]可選擇地，進(jìn)一步包括設(shè)于煙氣管路中且在煙氣流動方向上位于多孔噴管換熱器上游的除塵換熱室，除塵換熱室包括間隔設(shè)于頂部的含塵煙氣入口和除塵煙氣出口，含塵煙氣入口與爐體的第一高溫?zé)煔獬隹谶B通，除塵煙氣出口與多孔噴管換熱器的高溫?zé)煔馊肟谶B通。
[0017]可選擇地，除塵換熱室可以采用耐高溫材料(比