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熔炼炉和静置炉的基本要求[1992]894号“铝加工厂建设标准”和YSJ 011--9l“铝加工厂工艺设计规范”铝合金熔炼炉的主要任务就是高效率的熔化铝锭、废料和其他炉料，配制铝合金。
铝合金熔炼炉的发展史，实际上就是针对存在的问题不断改进提高炉子效率的历史。
对现代铝合金熔炼炉的基本要求是：1)热工性能好。
即熔化速度快，热效率高，单位产量燃料消耗少。
2)操作性能好。
即炉温均匀，炉温、炉压、炉内气氛可以方便调节控制，装料、搅拌便于实现机械化作业，对燃料变化的适应性强。
3)性能价格比高。
即设备占地面积小，单位产量设备投资低、使用寿命长，维修成本低，金属损耗少，使用燃料便宜易得。
4)环保安全。
即设备噪音低，炉子密封性好，排烟好，操作环境好；设备在点火、燃烧、熄火过程中要有可靠的安全保障。
按照建标[1992]894号“铝加工厂建设标准”和YSJ 011--9l“铝加工厂工艺设计规范”的要求，铝及铝合金的熔化，宜采用火焰炉，热效率应大于40%。
容量l5 t及以上的火焰熔化炉宜采用圆形或其他先进炉型，配以换热器，燃烧系统宜采用自动控制。
容量l5 t以下的火焰熔化炉可采用比例控制烧嘴。
静置炉用于接受在熔炼炉中熔炼好的熔体，并在其中进行精炼、静置和调整熔体温度，在铸造过程中对熔体起保温作用。
因此，熔体的最终质量在许多情况下与静置炉的类型和结构有关。
对静置炉的基本要求是：1)炉内水蒸气含量少。
2)熔池内熔体的温差小、保温良好并能准确控制炉温。
3)具有一定的升温能力。
4)容量与熔炼炉相适应。
5)结构简单、操作方便。
按照建标[1992]894号“铝加工厂建设标准”和YSJ 011--91“铝加工厂工艺设计规范的要求，静置炉(保温炉)宜采用电阻炉。
当电源不足或炉子容量较大时，也可采用火焰炉，并应设置炉温自动控制装置。
二、变形铝合金熔炼炉分类和优缺点比较1．熔炼炉的分类常用变形铝合金熔炼炉分类方法很多，按使用热源的种类分，有电炉和燃料炉(燃煤炉、燃油炉、燃气炉)两大类。
江西省发展改革委关于江西悦达铝业有限公司年产10万吨再生铝合金项目节能审查的批复文章属性•【制定机关】江西省发展和改革委员会•【公布日期】2022.04.02•【字号】•【施行日期】2022.04.02•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】节能管理正文江西省发展改革委关于江西悦达铝业有限公司年产10万吨再生铝合金项目节能审查的批复宜春市发展改革委：报来《关于呈报江西悦达铝业有限公司年产10万吨再生铝合金项目节能报告的请示》（宜市发改环资〔2022〕9号）收悉。
经审查，现就有关事项批复如下：一、原则同意所报项目节能报告。
二、项目建设地点：宜春市丰城市循环经济园区。
三、项目建设规模：项目建成达产后，可形成年产扁铸锭8万吨、铝板2万吨的生产规模。
四、该项目年综合能源消费量为7626.36/9266.34吨标准煤（当量值/等价值）。
项目产品中的1XXX、3XXX扁铸锭（I类铝）综合能源单耗分别约为68.81千克标准煤/吨和68.9千克标准煤/吨，优于《变形铝及铝合金单位产品能源消耗限额第1部分：铸造锭》（YS/T694.1-2017）中“铸锭生产企业单位产品能源消耗先进值（厚度＞400毫米、宽度＞1500毫米，不含均匀化处理的I类铝或铝合金）70千克标准煤/吨”的要求；3XXX铝板（A类）综合能源单耗约为98.01千克标准煤/吨，优于《变形铝及铝合金单位产品能源消耗限额第2部分：板、带材》（YS/T694.2-2017）中“板、带材生产企业单位产品能源消耗先进值中热轧板（厚度＞6毫米的A类铝及铝合金）100千克标准煤/吨”的要求。
五、宜春市应严格落实能耗双控要求,确保完成“十四五”能耗强度目标任务。
六、建设单位在落实节能报告各项措施基础上，应改进和加强以下节能工作：（一）选用高效节能设备。
应选用达到国家1级能效水平或同行业设备先进水平的蓄热式熔铝炉、热轧机、退火炉、淬火炉等设备，要将能效指标作为重要的技术指标列入设备招标文件和采购合同。
适用于重熔铝锭及废料的高效节能熔铝炉杜新宇【摘要】为提高火焰熔铝炉的热效率,分析了目前常用熔铝炉型的工作原理及结构,找出各自的优缺点,指出火焰熔铝炉充分利用高温炉气是提高热效率的主要方法.针对现有火焰炉加热时局部温度过高、传热受限的弊端,设计了可上下调节、左右摆动的高速烧嘴.运用对流传热的牛顿定律,设计了适用于重熔铝锭及废料的加热与预热同时进行的双层膛火焰炉,增加了高温气流与炉料的接触面积,强化了对流传热的作用.新型熔铝炉充分利用了余热预热炉料和助燃空气,使熔铝炉的热效率提高到55％以上.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2015(043)005【总页数】5页(P25-29)【关键词】高温炉气;热效率;对流传热;高速烧嘴;预热膛【作者】杜新宇【作者单位】南阳理工学院,河南南阳473003【正文语种】中文【中图分类】TG232在能源危机的当今世界，节能降耗已成为世界瞩目的大问题。
虽然利用电能熔化铝合金其熔铝质量较好且环保，但电是二次能源，总的能源利用率不高，所以，目前世界各国仍以火焰炉作为熔化铝合金的首选。
传统的以辐射传热为主的熔铝炉热效率很低，能源浪费严重，为使铝合金熔炼做到高效低耗，节能环保，研究开发新炉型、新工艺仍是企业关注的焦点。
铝与其他金属相比，热力学属性有独特之处，总结来说“一低两高”，一低即黑度低，两高是熔化潜热高和比热容高。
铝的熔点680°，虽然较低，但由于有以上一低两高的特点，铝在熔炼过程中却能耗高，热效率低。
铝的黑度低，对辐射能的吸收能力仅相当于钢的1/4～1/7［1］，传统的以辐射传热为主的熔铝炉其热效率只有15%～20%，大量热能流失，造成很大的能源浪费。
20世纪70年代，国外铝合金工作者提出了对流冲击传热快速熔铝的理论并付诸实施，发明了竖式熔铝炉，热效率提高至40%以上，是以辐射传热为主的熔铝炉热效率的两倍。
这种以对流传热为主的熔铝炉在世界各国推广，20世纪后期在我国也逐步得到应用。
电熔窑炉节能技术优化及应用电熔窑炉是目前广泛应用于工业生产领域中的一种高温设备，其主要用于各种金属和非金属材料的熔化和热处理，同时也可以用于生产玻璃、陶瓷等产品。
但是，由于其运行中需要大量耗能，所以其能源消耗成为限制其应用范围的主要因素之一。
为了解决这一问题，研究人员对电熔窑炉的节能技术进行了深入探索和优化。
在实践应用中，主要采用以下几种方法：1、提高电熔窑炉的热效率电熔窑炉运行中会产生大量的热能，其中绝大部分都会散失。
因此，通过提高电熔窑炉内部的热效率来降低能源消耗就成为了一个非常有效的方法。
首先，可以采用有效的隔热材料对窑炉进行保温。
这样可以减少窑炉散热的程度，提高内部温度，并在一定程度上降低加热所需的电能，从而达到节能的目的。
其次，可以尝试采用先进的加热方式，通过提高电熔窑炉内部的温度来提高其热效率。
其中，利用感应加热技术，通过变压器和感应线圈将电能转化为热能，直接作用于金属物料内部来加热其熔化，可以大大提高电熔窑炉的热效率。
2、改进电熔窑炉的结构设计电熔窑炉的结构设计对其能源消耗也有着重要的影响。
因此，改进电熔窑炉的结构设计也可以成为一种有效的节能方法。
电熔窑炉的结构设计首先应该考虑到能够降低能量损失。
在设计时，可以采用多层绝缘体结构，使得其内部的热量不易流失，从而大大提高其热效率。
同时，合理设计窑炉进、出口的位置和尺寸，以保证制品出入和气流循环畅通，进一步提升电熔窑炉的能效。
3、合理使用电熔窑炉合理使用电熔窑炉也是节能的一个重要的方面。
操作人员需要从以下几个方面出发来减少电熔窑炉的能源消耗:（1）合理调节加热功率电熔窑炉的加热功率应该根据其工作状态和熔炼物料的特点进行调整。
过大的加热功率会造成能量浪费，同时也会增加生产成本，因此必须在使用时合理调节。
（2）减少窑炉空转时间在电熔窑炉开始工作前，需要花费一定的时间将其预热。
如果在这个过程中发生空转，将会造成大量的能量浪费。
因此，操作人员应尽量缩短空转时间，减少能源的消耗。
提高铝合金熔铸质量的技术措施摘要：现阶段国内开始广泛投入使用铝合金材料：由于国内铝合金熔铸技术的研究持续深入，国内开始借鉴外国先进的技术和经验，确保国内铝合金熔铸的质量得到稳步升级。
对此，需要重视铝合金熔铸发展实际，并结合具体措施保障铝合金质量得到控制和强化。
关键词：铝合金;熔铸技术;熔铸质量;技术措施;铝加工生产中熔铸是要进行的第一步，良好的铸锭质量，能够对后续加工工序产生积极的影响作用。
熔铸的产品质量和内部的组织、晶体大小等都存在着密切的关联。
熔铸的质量与后续产品的质量也存在一定关联，且遗传性能较强。
想要生产出高端铝加工产品，就必须保证有良好的熔铸技术，确保熔铸产品质量的同时，也需要保障加工效率。
对此，要想确保熔铸技术得到迅速发展，需要强化提升技术的使用率与产品的研发比，为我国铝加工业的发展提供技术保障。
1铝合金熔铸技术发展现状随着我国工业的不断发展，铝合金材质产品的大量应用，熔铸技术也取得了一定的成果。
其技术涉及多重领域，如配料、熔炼、铸造、检测、智能化等等。
实际生产中，对于铸锭质量要求高的产品需要借助重熔锭技术对其进行熔铸，来提升铸锭的质量。
现阶段，由于技术的不断优化升级，大多数熔铸产品都能够科学有效的使用电解铝液进行施工。
使用电解铝液配料技术能够有效避免再进行使用重熔锭技术，降低能源消耗的同时，减少了铝液烧损及精炼剂的投放。
现阶段熔炼、铸造技术的发展状况已经能够与客户的需求相适应。
但对该技术进行使用期间还需要注重环保，提高能源的使用率，降低不必要的资源消耗。
电加热熔炼技术能够减少铝液烧损，但也需要进一步提升加热与升温的速度和能力。
现阶段，国内燃气、燃油熔铝炉主要使用烟气的余热的蓄热式烧嘴，不管采用何种燃气燃油炉，都是熔炼技术发展中必不可少的。
此外，炉内、外处理技术种类繁多，技术多样，呈现多样化的方向发展。
1.1熔体处理技术熔铸技术中进行熔体处理是十分重要的环节之一。
铝合金熔体内部中的各项碱金属、非金属等含量都与熔体铸造的质量存在着密切的关联。
蓄热式熔铝炉节能技术
一、熔铝炉的能耗与节能
国内铝加工行业熔铝炉使用传统的加热技术其能耗一般在75万大卡/吨铝左右；在国外，吨铝能耗一般低于55万大卡。
因此，国内的熔铝炉节能潜力还有很大的空间。
判断熔铝炉能耗高低以及是否节能，从两个方面来看，第一，熔化率，第二，炉子热效率。
熔化率是指单位时间单位熔池体积的熔化量（生产率），炉子升温速度越快，炉子熔池越大则炉子的熔化率越高，在一般情况下，炉子生产率越高，则熔化率的单位热量消耗就越低。
炉子热效率是铝被加热熔化时吸收的热量与供入炉内的热量之比。
为了降低能源消耗，应尽量提高炉子生产率，另一方面应充分回收利用出炉废气的余热。
同时对燃烧装置实行燃料与助燃空气的自动比例调节，以防止空气量过剩或不足。
减少炉体的蓄热和散热损失以及减少炉门开口等辐射热损失。
早期的（现在也有一部分）熔铝炉一般离炉烟气直接排放，烟气温度在750℃以上（图1）。
图1 废热不利用的炉子
为减少烟气带走的热量损失，人们在排烟管道上安装了热量回收装置即空气换热器，将助燃空气预热到一定的温度（200℃左右）后参与燃料的燃烧，但换热器后的排放温度还在500℃以上（图2）。
图2 安装空气预热器的炉子
采用蓄热式燃烧技术可以将烟气排放温度降低到150℃以下，助燃空气温度预热到700℃以上，这样就大大地减少了离炉烟气所带走的热量，使炉子热效率大幅度提高，燃料消耗大量减少，达到节能的目的（图3）。
图3 HTAC技术的工作原理图
根据工业炉热工原理，助燃空气温度每升高100℃，能节省燃料约5%；或者烟气温度每降低100℃，能节省燃料约5.5%。
因此，采用蓄热式燃烧技术相对换热器回收装置可以节能25%以上。
二.熔炼炉概述:
传统上有火焰炉、电阻炉、中频感应炉、反射炉以及坩埚炉等。
为了获得质量高又经济的铝合金溶液，各企业对熔炼设备的选择越来越重视，近几年来，火焰炉、电阻炉、中频感应炉、反射炉都有所改进。
熔炼炉结构的发展方向是:操作自动化、应用更新化、原料节能化等。
新型加热材料、新型耐火材料和新溶剂得到新的应用。
1、采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换空气和烟气，使之流经蓄热体，能
够最大程度上回收高温烟气热量，将助燃空气预热800度-1000度以上，其余热回收率可达85%以上。
2、合理组织燃烧工况，使炉内形成与传统火焰迥然不同的新型火焰型，创造出
炉内均匀的温度场分布。
3、通过空气与燃料气流的合理组织，交替使用，是燃料在低氧环境中进行燃烧，
消除炉内局部高温区。
三、蓄热式燃烧系统工作原理
蓄热式烧嘴成对布置，相对的两个烧嘴为一组(A、B烧嘴)。
从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进蓄热式烧嘴A后，在流过蓄热式烧嘴A陶瓷小球蓄热体时被加热，常温空气被加热到接近炉膛温度（一般为炉膛温度的80％~90％）。
被加热后的高温空气进入炉膛后，卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于21％的稀薄贫氧高温气流，贫氧高温空气与注入的燃料混合，实现燃料在贫氧状态下燃烧；与此同时，炉膛内的热烟气经过蓄热式烧嘴B排出，高温热烟气通过蓄热式烧嘴B时将显热储存在蓄热式烧嘴B内的蓄热体内，然后以低于150℃的低温烟气经过换向阀排出。
当蓄热体储存的热量达到饱和时进行换向，蓄热式烧嘴A和B变换燃烧和蓄热工作状态，如此周而复始，从而达到节能和降低NO
X
排放量等目的。
蓄热式燃烧技术改变了传统的燃烧方式，主要表现为燃料与空气以适当速度
从不同的喷嘴通道进入炉内，并卷吸炉内的燃烧产物，空气中的O
2
含量被稀释，燃料在炉膛中高温（1 000℃以上）低氧浓度场（5%～6.5%）工况下燃烧，此种燃烧方式带来了许多优点：
（1）节能效果显著，比传统熔化炉平均节能25%以上
由于蓄热体“极限回收”了烟气中大部分的余热，并由参与燃烧的介质带回炉内，大大降低了炉子的热支出，所以采用蓄热式燃烧技术的炉子比传统熔化炉节能。
（2）消除了局部高温区，炉温分布均匀
燃料在高温低氧浓度工况下燃烧，在炉内形成没有明显火焰的弥漫燃烧，消除了火焰产生的局部高温区，火焰边界几乎扩大到整个炉膛，使炉温更加均匀。
蓄热式烧嘴工作状态频繁交换，使燃烧热点的位置及炉气流动方向频繁改变，强化了炉气对流，减小炉内死角，也使炉温更加均匀。
（3）提高加热质量
均匀的炉温使铝锭加热更均匀，降低了局部高温以及富氧环境对铝液的挥发和氧化作用。
（4）延长炉子耐火材料使用寿命
炉温均匀和消除局部高温区使耐火材料受热均匀，并保证耐火材料始终工作在合理的使用温度范围内。
（5）减少温室效应气体CO
2排放量及NO
X
生量
燃料节省25%，相应的CO
排放量也减少25%。
由于局部高温区的消除，有效的
2
的生成量。
降低了NO
X
四、蓄热体材料
蓄热体是蓄热式燃烧技术关键部分，它要求蓄热体具有蓄热量大、换热速度好、高温强度好、阻力损失小、抗氧化抗渣性强，而且经济耐用。
陶瓷球的原理就是在蓄热室内填冲直径相同的许多陶瓷实心球，堆积呈固定床，球径一般在15-25mm之间。
陶瓷球蓄热体比表面积240m2/m3,众多的小球将气流分割成很小流股，气流在蓄热体中流过时，形成强烈紊流，有效地冲破了蓄热体表面的附面层，又由于球径很小，传热半径小，热阻小，密度高，导热性强，加之换向系统设计独特，故可实现频繁且快速的换向，固此，蓄热体可利用30次/H，高温烟气流经蓄热体床层后便可将烟气降至150℃排放。
常温空气流径蓄热体在相同路径内即可预热至反比烟气温度低50℃，温度效率高达95%以上。
另外，因为蓄热体体积十分小巧，加之小球床的流通能力强，即使积灰的阻力增加也不影响换热指标，陶瓷小球的更换，清洗非常方便，并可重复利用。
蓄热体材质陶瓷材料
形状球形
蓄热体体积 3m3
换向时间 120秒
空气预热温度 1000℃
高温烟气温度 1050℃
排烟温度≤150℃
材料比表面积（m2/m3） 240
球径 25mm
热回收率约70%-80%
五、应用案例
下面以燃油、燃气蓄热式熔铝炉为案例，对采用某公司单蓄热（空气）技术及专利设备（换向阀）等应用节能效果做比较和分析。
1．某铝厂熔化车间——新建项目
熔化材料：铝坯及再生铝材
炉子形式：矩形固定式
炉子容量：30T 炉膛工作温度：< 1 100℃
铝液温度：720℃～830℃熔体温差：≤±5℃
熔化期熔化率：5.2t/h
熔池面积：5.05×4.5=22.7m2
熔池深度：650mm
熔化期吨铝消耗：≤62 m3/吨铝
铝坯入炉温度：常温
燃料：天然气
发热值：8 500 kcal/Nm3
排烟温度：<150℃
蓄热材料：陶瓷小球
烧嘴型式：含点火及常明式蓄热式烧嘴
2．某铝业有限公司——改造项目
改造前：为常规的烧嘴技术，即采用机械式雾化油枪技术，熔化率为3.5吨，吨铝耗油76千克。
经过改造后的熔化率达到5吨，熔铝热耗53千克，平均节油率30%。
相关参数如下：
熔化材料：30％铝及铝合金锭、废料＋70％电解铝液
炉子形式：矩形固定式、一扇组合大炉门、机械扒渣
炉子容量：25T
炉膛工作温度： < 1 100℃
铝液温度：730℃～860℃
熔化期熔化率：5t/h
熔池面积：5×4=20 m2
熔化期吨铝消耗：～53公斤/吨铝
熔料入炉温度：常温
燃料：0＃轻柴油
发热值：10 200 kcal/kg
排烟温度：<150℃
六、总论:
从热平衡角度来说，采用蓄热式换热技术的熔化炉燃料节约率与炉子砌体的蓄热量、炉体的表面散热损失有关。
因为烧嘴是通过烟气回收余热的，炉体的蓄热量减小，表面散热损失越少，则排烟余热量越大，燃料节约率就越高。
同时，由于熔铝炉间歇性工作特点，在不同工作状态时炉温、蓄热体中空气流速、烟气出口温度有较大波动。
这样烧嘴换向时间也应随工作状态变化而变化，优化蓄热体的利用率，使余热回收达到更好的效果。
由于空气通过蓄热体后温度升高，带进炉内大量显热，使得燃料的理论燃烧温度显著提高。
在采用相同的炉型和燃料时，蓄热炉比常规炉有更高的综合加热温度和更快的加热速度。
采用蓄热式换热技术，带来的直接经济效益主要是节省燃料。
由于消除局部高温区，炉温分布均匀，使耐火材料使用寿命延长，同时提高了加热质量，减少了氧化烧损。
由这些因素带来的经济效益也是相当可观的。
从环境保护角度来说，燃料节省25%，烟气中CO
2
等温室气体总量也相应减少了
25%。
同时由于燃料在高温空气贫氧环境下，降低了NO
X
的产生。
总之，蓄热技
术应用到熔铝炉上，起到了很好的节能效果；也降低了CO
2和NO
X
的排放，减轻
环境污染。
同时，蓄热技术还有待进一步研究，达到更好的节能、环保效果。
蓄热式熔铝炉
【节能技术】
河南鑫源铝业经销部。
