Pyronics 烧嘴在铝行业上的应用

大约 25 年前，Pyronics 公司开创了一项新技术，这项技术着重于将高速烧嘴中产生的高速烟气用于各种铝熔炉和加工工业炉中。在那以前，铝工业加热过程中，*主要的传热方式是高温辐射换热，此外，由于技术限制，为了保证完全燃烧，燃用油时必须保证有 25－30%的过量空气。由于过量空气份额过高，烧嘴的火焰不得不避开已熔化的铝以避免炉中生成太多浮渣，否则会因为燃料投入过多而导致不完全燃烧，并且还常出现火焰从排烟道和门上密封圈等处冲出的现象。 20 世纪 70 年代和 80 年代早期，Pyronics开发了新型喷嘴混合型烧嘴，这款烧嘴具有过量空气份额低和出口烟气速度高等特点。这款烧嘴用于铝熔炉上以具有增强熔化过程中对流换热的效果。Pyronics 公司第一个把这项技术引入了铝工业应用中，从那时开始，这项技术就成为高效熔铝的标准技术。数以百计的工业炉通过改造或采用这项新技术后，以获得显著成效，并使得燃料消耗降低了 15－20%。
　　以下简要介绍一下这项技术的工作机理；
　　对流换热
　　铝的特性 铝的导热系数非常高，大约是钢的 4 倍，同时，铝的比热是钢的 2 倍左右，而辐射系数却只有钢的 1/2。由于导热性能良好，冷的铝能快速吸收热量。而较低的辐射系数就意味着它反射辐射能量的能力比钢材高出两倍。同时，较高的比热意味为了达到同一温度，单位质量的铝必须比单位质量的钢材多吸收一倍的热量。已熔化铝的导热率相对较低。
　　当铝熔液处于周围温度超过 760 摄氏度，并且充满了氧气和二氧化碳的环境中时，极易生成氧化铝和浮渣。同样，在充满水蒸气的环境中，也会加速浮渣的生成：(3H2O＋2AL＝AL2O3＋3H2), 高温时，新析出的游离态氢也更易进入铝熔液中。
　　工业炉中的燃烧产物
　　在燃气和 10％过量空气混合燃烧后，炉内烟气成分为：75％氮气，11％水，12％二氧化碳和 2％氧气。除去火焰中燃尽的碳具有很高的辐射系数外，燃烧产物中只有水蒸气和二氧化碳具备一定辐射能力。其余成分辐射能力都很弱。但是，氮气所含热量占烟气所含总热量的*大份额，约为 70％。 总体说来，氮气，容积约占烟气总容积 75％，热值占烟气总热值的 70％，在工作方式以辐射传热为主的工业炉中并没有任何贡献。 因此，如果在铝熔炉中应用对流换热的话，氮气中所含的热量得到有效应用。
　　Prronics烧嘴系列简介
　　首先，我们需要了解几个术语。烧嘴中，高速有两个概念，第一个指的是烧嘴出来的燃烧产物具有很高的速度，可达 125m/s. 这通常都是些功率较小的烧嘴，例如 Pyronics公司的 HS和 HMB 系列，功率可达 1200KW。 第二个高速概念指的则是功率范围从 1000KW－7000KW 的大功率烧嘴，这类烧嘴的出口速度大约在 85m/s 左右，Pyronics公司的 NM和XDF 系列就属于这类烧嘴。 以上提到的各类烧嘴，除了 NM系列必须燃用燃气外，和 XDF和HFDF 均可依据用户条件，选择燃用轻柴油或燃气。过去二十多年的实践证明，这些烧嘴能有效提高铝熔炉内的总体对流换热效果。上述烧嘴都可在低份额过量空气条件下运行，出口火焰也较短。这样，就可以直接将冷工件置入炉内而不会生成大量浮渣。

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