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熔铝炉运行特点与热工过程分析

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熔铝炉运行特点与热工过程分析

发布日期:2018-12-31 作者:威光节能 点击:

 一、熔铝炉运行分析


   熔铝炉是典型的周期式高温熔炼设备,一般来说,从铝锭入炉到熔炼结束,大致可细分成以下几个阶段:装料期、熔化初期、熔化中期、熔化后期、升温期、精炼及保温期。


二、熔铝炉内料堆熔化过程


   装料通常是在热炉下进行的,这时,烧嘴通常设在关闭或小火状态,随着冷炉料的加入,炉温下降很快,装料时间越长,炉温下降越多。刚装入炉的铝锭在炉内呈料堆状态,随着温度上升,料堆表面的炉料开始熔化,熔融的铝液向下流动,当温度达到600℃左右时,支承料堆的强度消失,料堆下降并没入液面以下,炉内逐渐呈水平镜面。


三、火焰冲击作用


   在料堆没入液面以前,火焰直接冲击到料堆上,由于强冲击作用,炉内对流传热效果占主导作用,热效率最高,炉料熔化最快,炉温上升缓慢。


四、固液转换过程


    随着料堆逐渐没入液面,液面下的熔体呈固液混合状态,对流传热作用逐渐下降,炉温上升速度逐渐加快并很快达到定温(通常设定在1150~1200℃),辐射传热作用逐渐上升,这时,表面铝液的温度上升很快,并将热量向液面下的固液混合体传递,但由于铝金属黑度较小,辐射传热效率并不高,同时此过程还伴随着铝的固液转化,这个阶段熔体的温度变化不大,有时还出现铝液温度下降的现象。 


    纯铝的固液转变温度为660℃,铝的比热容为880J/kg·℃,熔化潜热高达393KJ/kg,使一吨纯铝熔化,需要先升温到660℃(约需134737Kcal热量,相当于16m³天然气),然后再将其熔化(约需94020 Kcal热量,相当于11m³天然气),总共需要27m³天然气才能将其融化,远高于铜(213 KJ/kg)、镍(305 KJ/kg)等金属,因此,铝的固液转化期需要消除更多的热量。如果考虑到熔铝炉的热效率,所需天然气量会高很多。 

    

    因此,在炉内液面化平以后,一方面由于传热效率的降低,另一方面又因固液转化需要更多的热量供应,熔化过程变得更为缓慢,需要的时间更长,消耗的热量更多。同时,排出的烟气温度也最高。


四、铝液保温过程


    当炉内固体铝全部转化成液态铝以后,熔体对热负荷的需求大幅减少,铝液温度上升速度很快,此时如不及时调整热量供应量,容易出现熔体过热现象。 


    在保温期,金属熔体对热量的需求较少,这时,热负荷的供应主要是补充炉体散热损失。 

天然气熔铝炉.jpg

分析上述各阶段特点,可得出以下的结论: 


(1)在加料期,应尽可能缩短加料时间,提高装料作业效率,可提高炉子的能源利用率。 


(2)在熔化期,采用高速长火焰燃烧器,加强火焰对铝锭的冲击能力,可加速铝锭的熔化速度。 


(3)在液面化平以后及固液转化期,在强化辐射传热的同时提高火焰对液面的对流加热能力,同时采用必要的熔体搅拌手段,可显著缩短熔化时间。 


(4)在固液转化期完成后,铝液温度上升很快,应及时控制热负荷的供应量,避免过烧现象的发生。 


(5)精炼及保温期应精确控制热负荷大小,确保以最小的热量供应量实现保温效果,从而降低不必要的能源消耗。从铝熔化的过程分析可以看出,在铝的熔化过程中,各阶段热负荷的需求情况及热传导方式均有很大的差异,只有认真分折这些特点,才能做好针对性的设计及控制工作,也只有这样,才能实现熔铝炉设计的最优化效果。


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