1概述
　　
　　雖然我國鋁型材産量已經連續五年居世界首位，但(dàn)鋁型材行業生産技術與美(měi)國、日本、德國、意大(dà)利等國家相比還存在較大(dà)的差距，節能(néng)減排任務重大(dà)。主要表現(xiàn)在以下(xià)幾個方面：
　　
　　（1）鋁型材行業的能(néng)耗與污染物排放(fàng)情況
　　
　　平均每生産1噸鋁型材消耗工(gōng)業用(yòng)水(shuǐ)約16～18噸；表面處理(lǐ)産生的廢水(shuǐ)中含有多種金(jīn)屬雜(zá)質離子；高(gāo)能(néng)耗；産生大(dà)量廢渣，僅一條年産鋁型材2400噸的氧化着色生産線，每年産生污泥約15萬噸，廢渣2000噸，數量極大(dà)。廢水(shuǐ)污泥成份比較複雜(zá)，目前大(dà)多數工(gōng)廠(chǎng)采用(yòng)填埋的方法處理(lǐ)這(zhè)些(xiē)污泥。這(zhè)不僅占用(yòng)有限的土地資源，而且浪費資源，污染環境。
　　
　　（2）鋁型材行業高(gāo)能(néng)耗與高(gāo)污染的原因
　　
　　①熔煉和(hé)回收：目前鋁熔煉爐中電爐占5％，油爐占91％，燃氣爐占4％，造成重熔生産1噸擠壓圓錠的油耗比工(gōng)業發達國家的高(gāo)55.17％，而實際鑄錠（軋制扁錠與擠壓圓錠）的平均熔煉能(néng)耗比工(gōng)業發達國家的高(gāo)得多。另外(wài)，鋁熔煉爐能(néng)耗的總體狀況還是處于中低(dī)水(shuǐ)平。
　　
　　②鑄造、軋制和(hé)擠壓：缺乏高(gāo)檔次産品；小(xiǎo)機台多，擠壓裝備較落後，效率低(dī)；裝備的自(zì)動化程度低(dī)，無法實現(xiàn)等溫快(kuài)速擠壓，生産精密型材；模具質量欠佳。
　　
　　③表面處理(lǐ)：表面處理(lǐ)是鋁加工(gōng)過程中的高(gāo)耗電、高(gāo)耗水(shuǐ)、高(gāo)污染的環節。
　　
　　節能(néng)減排成爲當今鋁加工(gōng)企業迫切需要解決的問題，本文(wén)從(cóng)熔鋁爐、保溫爐、擠壓機棒爐、氧化處理(lǐ)污泥深加工(gōng)利用(yòng)等方面出發，提出一些(xiē)新方法和(hé)策略，從(cóng)而使鋁加工(gōng)企業達到(dào)節能(néng)減排和(hé)清潔生産的目的。
　　
　　2熔鋁爐的節能(néng)減排與清潔生産技術
　　
　　2.1熔鋁爐工(gōng)作(zuò)過程
　　
　　熔鋁爐的熔煉過程大(dà)緻可分爲4個階段，即爐料裝入到(dào)軟化下(xià)榻、軟化下(xià)榻至爐料化平、爐料化平到(dào)全部熔化（該階段産生氧化浮渣）、鋁液升溫。對(duì)鋁料的加熱是通過燒嘴火焰的對(duì)流傳熱、火焰和(hé)爐牆的輻射傳熱以及鋁料間的傳導傳熱來(lái)完成的。
　　
　　在整個過程中，三者之間的比率是不斷變化的。固态時(shí)鋁的黑度小(xiǎo)，導熱能(néng)力強。随着熔煉過程的進行，爐料進入半液半固的臨界狀态，其導熱能(néng)力下(xià)降，熱力學性質發生了(le)根本性的變化。液态鋁的導熱能(néng)力僅爲固态鋁的40％，熔池上(shàng)部向底部的傳導傳熱過程十分緩慢。金(jīn)屬鏡面上(shàng)漂浮的疏松浮渣構成熱傳遞的絕熱阻擋層。此時(shí)熔池表面氧化膜化開(kāi)，失去了(le)保護作(zuò)用(yòng)，氧化、吸氣傾向增強。對(duì)于火焰熔鋁爐來(lái)講，在鋁的熔化期，爐膛溫度一般控制在1200℃，此時(shí)的出爐煙(yān)氣溫度即爲爐膛溫度，煙(yān)氣帶走的熱量約占爐子熱負荷的50～70％，考慮到(dào)10％的其它熱損失，有效熱利用(yòng)隻有30～40％，如果不充分利用(yòng)這(zhè)部分餘熱，勢必會(huì)造成很(hěn)大(dà)浪費，使爐子熱效率很(hěn)低(dī)。
　　
　　綜上(shàng)所述，選擇有效的強化加熱方式和(hé)回收煙(yān)氣餘熱來(lái)預熱助燃空(kōng)氣是提高(gāo)爐子熱效率，确保熔煉過程中最少的直接燃料消耗的有效途徑。
　　
　　2.2采用(yòng)高(gāo)溫空(kōng)氣燃燒技術
　　
　　高(gāo)溫空(kōng)氣燃燒改變了(le)傳統燃燒方式，采用(yòng)煙(yān)氣再循環方式或燃料爐内直接噴射燃燒的方式，主要表現(xiàn)爲經過陶瓷蜂窩體的助燃空(kōng)氣被預熱至1000℃以上(shàng)，以适當的速度噴入爐膛，在高(gāo)速氣流卷吸、攪拌作(zuò)用(yòng)下(xià)與爐内燃燒産物混和(hé)，空(kōng)氣中21％的氧被稀釋，在低(dī)氧濃度（最低(dī)5％～6.5％）流體中燃燒，在高(gāo)溫空(kōng)氣條件下(xià)燃燒可實現(xiàn)低(dī)空(kōng)氣系數燃燒，減少鋁的氧化燒損。
　　
　　蓄熱式燃燒系統主要包括一對(duì)裝有蓄熱體的燃燒器、一套換向裝置、一套控制系統以及管路系統。
　　
　　當爐氣溫度爲1000～1200℃時(shí)，助燃空(kōng)氣溫度可預熱至800～1000℃，與使用(yòng)間壁式空(kōng)氣換熱器的燃油熔鋁爐相比可節約燃料50％左右。
　　
　　燃燒器出口混合氣體實際噴出速度在60m/s左右，火焰長度約2.5～3m，火焰直徑約0.5～0.7m。爐内成對(duì)的燃燒器換向操作(zuò)，高(gāo)溫區(qū)頻頻互換，保證爐内溫度均勻，不形成低(dī)溫區(qū)。
　　
　　2.3高(gāo)速燃燒器技術
　　
　　對(duì)于在用(yòng)的舊爐子來(lái)說，花(huā)上(shàng)30萬元新增一對(duì)蓄熱式燃燒器，對(duì)于企業來(lái)說較難接受。
　　
　　采用(yòng)高(gāo)速燒嘴的噴頭，燃氣以100m/s以上(shàng)的高(gāo)速噴向爐膛，助燃空(kōng)氣以90m/s的速度參與助燃，對(duì)鋁堆産生強有力的沖擊作(zuò)用(yòng)，加速熔化，爲了(le)防止脫火，在燃氣的噴口安置了(le)一隻長明(míng)點火槍。
　　
　　我們在消化吸收美(měi)國天時(shí)高(gāo)速燃燒器産品的基礎上(shàng)，開(kāi)發出了(le)性能(néng)優異的高(gāo)速燃燒器，煙(yān)氣流速可達到(dào)180m/s，負荷調節比達到(dào)1：20，過剩空(kōng)氣系數可在0.65～10.8之間調節。
　　
　　高(gāo)速氣體燃燒器的技術特點如下(xià)：
　　
　　a）精确組織燃燒，燃燒效率99.9％；
　　
　　b）寬運行工(gōng)況：熱負荷調節比1∶20，空(kōng)氣系數0.5～10；
　　
　　c）采用(yòng)分級燃燒，有害氣體（NOx）排放(fàng)符合國家環保标準；
　　
　　d）具有煙(yān)氣引射回流功能(néng)，可以将廢煙(yān)氣從(cóng)爐後引回重新投入爐内；
　　
　　e）全金(jīn)屬結構，連續使用(yòng)壽命3年。
　　
　　2.4熔鋁爐自(zì)動控制技術
　　
　　控制系統是改善燃燒、降低(dī)能(néng)耗、保證工(gōng)藝要求、提高(gāo)産品産量和(hé)産量的重要保證，最終的目的是要實現(xiàn)燃燒設備流量、溫度、壓力、氣氛等參數的自(zì)動檢測及過程控制。
　　
　　2.4.1爐壓自(zì)動調節控制
　　
　　合理(lǐ)的火焰爐應實現(xiàn)微正壓操作(zuò)。
　　
　　3擠壓機棒爐節能(néng)技術
　　
　　擠壓機棒爐的能(néng)耗占鋁加工(gōng)企業總能(néng)耗的12～20%。擠壓機棒爐大(dà)體可分爲三種，單棒爐、多棒爐和(hé)短棒爐。圖片分别見圖3—1、圖3—2、圖3—3。
　　
　　根據理(lǐ)論計(jì)算(suàn)，将1t鋁棒加熱到(dào)450℃，隻需要13m3天然氣（爐子熱效率100%），考慮到(dào)爐子熱效率和(hé)間歇加熱的生産工(gōng)藝，加熱爐熱效率假定爲60%，也(yě)最多消耗天然氣22m3/t鋁棒，折合成産品能(néng)耗爲26m3/t産品。然而，目前鋁棒加熱爐的産品能(néng)耗折合爲天然氣爲45m3/t産品，有的甚至高(gāo)達70m3/t産品以上(shàng)。節能(néng)空(kōng)間仍然很(hěn)大(dà)。
　　
　　3.1單棒爐節能(néng)技術
　　
　　3.1.1改造爐膛
　　
　　根據理(lǐ)論計(jì)算(suàn)，現(xiàn)爐膛容積熱強度大(dà)大(dà)低(dī)于工(gōng)業爐的标準，爐膛太大(dà)，爐内溫度低(dī)，對(duì)燃燒不利，要求達到(dào)一定的容積熱強度就必須增加燃燒功率，這(zhè)樣勢必會(huì)加大(dà)單位産品的燃氣消耗。我們采取減小(xiǎo)爐膛容積和(hé)增加拱頂磚的方式改造爐膛。
　　
　　3.1.2更換燃燒器
　　
　　将現(xiàn)有直流燃燒器全部更換爲好(hǎo)易燃公司生産的專利産品—旋流燃燒器（二代）。增加火焰剛度，提高(gāo)火焰溫度，加強傳熱效果。
　　
　　（1）旋流燃燒器工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)
　　
　　燃燒器中裝有各種型式的旋流發生器(簡稱旋流器)。燃料與空(kōng)氣混合氣流通過旋流器時(shí)發生旋轉，從(cóng)噴口射出後形成旋轉射流。利用(yòng)旋轉射流，能(néng)形成有利于着火的高(gāo)溫煙(yān)氣回流區(qū)，并使氣流強烈混合。
　　
　　（2）好(hǎo)易燃旋流燃燒器結構
　　
　　旋流噴嘴，跟傳統的長棒熱剪爐噴嘴相比，具有火焰剛度大(dà)、傳熱動力大(dà)、燃燒效率高(gāo)等特點。
　　
　　3.1.3取消循環風(fēng)機
　　
　　擠壓機棒爐在有循環風(fēng)機的情況下(xià)，爐膛負壓過高(gāo)，吸入的冷風(fēng)量大(dà)，噴嘴嚴重脫火，大(dà)大(dà)降低(dī)了(le)爐子的熱效率。
　　
　　取消循環風(fēng)機後，爐膛可以運行在微正壓狀态，保證爐子的安全、
　　
　　經濟運行。還可以節約電費45000～66000元/台.年。
　　
　　根據我們的改造經驗，Φ180mm以下(xià)的棒爐可以取消循環風(fēng)機，Φ180mm以上(shàng)的棒爐不适宜取消循環風(fēng)機，而是采用(yòng)闆式換熱器充分利用(yòng)煙(yān)氣餘熱加熱助燃空(kōng)氣，提高(gāo)加熱爐整體熱效率。
　　
　　3.1.4加裝氧氣檢測儀
　　
　　爲了(le)更加準确的調整燃燒，精确控制空(kōng)燃比，擺脫憑經驗調試的被動局面，在文(wén)丘裏混合器後面的管道(dào)上(shàng)安裝氧氣檢測儀，氧氣檢測儀連續将氧含量的數據發送到(dào)PLC，PLC根據設定的空(kōng)燃比數據調整燃氣和(hé)空(kōng)氣調節閥的開(kāi)度，使氧含量始終保持在合适的比例，确保精确組織燃燒。
　　
　　3.1.5加強保溫
　　
　　爐膛改造後，在火嘴磚和(hé)頂蓋磚的外(wài)部采用(yòng)新興保溫材料加強保溫，是爐壁溫度降低(dī)到(dào)80℃以下(xià)，減少散熱損失。
　　
　　2010年以來(lái)，我們已經對(duì)80多台單棒爐進行了(le)節能(néng)改造，最好(hǎo)的節能(néng)49%，最差的也(yě)達到(dào)了(le)12%。我們對(duì)客戶均承諾經過我們節能(néng)改造後，燃氣節能(néng)率達到(dào)10%以上(shàng)。
　　
　　3.2多棒爐節能(néng)技術
　　
　　3.2.1改造燃燒室
　　
　　将多棒爐出棒側改造成燃燒室，取消原燃燒機系統，利用(yòng)高(gāo)速燃燒器作(zuò)爲熱源設備，将高(gāo)速燃燒器的高(gāo)速氣流直接噴入燃燒室，減少與空(kōng)氣的換熱過程。
　　
　　爲了(le)避免火焰直接接觸鋁棒，導緻熔棒事(shì)故發生，在燃燒器火焰
　　
　　底部鋪設一塊耐火隔闆，使火焰高(gāo)速擴散到(dào)爐膛的各個角落。
　　
　　3.2.2利用(yòng)高(gāo)速燃燒器
　　
　　與熔鋁爐近似。
　　
　　3.2.3取消熱風(fēng)循環系統
　　
　　将燃燒室進行改造後，将循環風(fēng)機、燃燒機、原燃燒室全部取消，爲了(le)減少改造工(gōng)作(zuò)量，對(duì)内部結構不予改變，隻将原循環風(fēng)道(dào)堵死即可。這(zhè)樣不但(dàn)節省了(le)風(fēng)機與燃燒機的投資，還節約了(le)因循環風(fēng)機帶來(lái)的電力消耗。
　　
　　3.2.4爐壓控制系統
　　
　　爐膛溫度控制、排煙(yān)溫度與爐壓控制是密不可分的。首先，規定燃燒室的壓力範圍爲10～20Pa，煙(yān)囪上(shàng)安裝一塊擋闆，爐壓高(gāo)時(shí)，擋闆開(kāi)度加大(dà)，反之，減小(xiǎo)。在爐壓的正常範圍内，根據爐膛溫度尤其是排煙(yān)溫度調節擋闆開(kāi)度。這(zhè)就是所謂的串級控制。
　　
　　3.2.5增加闆式空(kōng)預器
　　
　　爲了(le)保證排煙(yān)溫度保持在150℃左右，充分利用(yòng)煙(yān)氣餘熱，在煙(yān)囪底部加裝一台空(kōng)氣預熱器，将助燃空(kōng)氣進行預熱，提高(gāo)燃燒溫度、降低(dī)過剩空(kōng)氣系數、提高(gāo)棒爐效率、降低(dī)燃氣消耗。
　　
　　我們爲某鋁加工(gōng)企業所做的多棒爐節能(néng)改造效果顯著，原噸産品消耗天然氣53m3，改造後僅爲31.8m3，節能(néng)率達到(dào)了(le)40%，且提高(gāo)了(le)爐膛溫度均勻性，加熱時(shí)間大(dà)大(dà)縮短，提高(gāo)了(le)設備生産率。
　　
　　3.3短棒爐節能(néng)技術
　　
　　短棒加熱爐是一種對(duì)流式加熱爐，見圖3—9所示。利用(yòng)燃燒機燃燒産生的高(gāo)溫氣體對(duì)鋁棒進行對(duì)流加熱。
　　
　　該鋁棒加熱爐爐膛内設置熱電偶，控制爐膛溫度以滿足鋁棒加熱的要求，由于控制系統爲脈沖控制即溫度超過設定溫度後，燃燒機停止工(gōng)作(zuò)，當溫度低(dī)于設定溫度時(shí)，燃燒機要對(duì)爐内吹冷風(fēng)幾十秒鐘(zhōng)才點火，這(zhè)樣就影響到(dào)了(le)爐子的熱效率，增加了(le)能(néng)耗。另外(wài)，該燃燒機對(duì)空(kōng)燃比不能(néng)自(zì)動控制，一般都是大(dà)空(kōng)燃比運行，導緻能(néng)耗增加。
　　
　　3.3.1采用(yòng)高(gāo)速燃燒器替代燃燒機（見多棒爐）
　　
　　3.3.2增加自(zì)動控制系統
　　
　　（1）加熱爐溫度控制系統基本構成
　　
　　加熱爐溫度控制系統基本構成如圖3—10所示，它由PLC主控系統、移相觸發模塊、整流器SCR、加熱爐、傳感器等5個部分組成。
　　
　　短棒加熱爐是由爐膛溫度作(zuò)爲溫度控制指标，預先設定爐膛溫度爲相應溫度。
　　
　　3.3.3取消循環風(fēng)機
　　
　　短棒加熱爐一般都配置1～4台循環風(fēng)機，試圖使爐膛溫度均勻，提高(gāo)煙(yān)氣流速。
　　
　　（1）取消循環風(fēng)機
　　
　　更換爲高(gāo)速燃燒器以後，因爲高(gāo)速燃燒器噴出速度高(gāo)，對(duì)爐膛内的氣氛具有強烈的攪拌作(zuò)用(yòng)，不用(yòng)風(fēng)機就能(néng)保證爐膛溫度均勻，因此，完全可以取消循環風(fēng)機，以節省電耗。
　　
　　（2）改造爐膛底部的燃燒室
　　
　　縮小(xiǎo)底部爐膛體積，保持煙(yān)氣流速。用(yòng)特制耐火磚将爐膛縮小(xiǎo)，沿煙(yān)氣流動方向按照從(cóng)小(xiǎo)到(dào)大(dà)的順序向上(shàng)部開(kāi)孔，以保證對(duì)鋁棒均勻加熱。
　　
　　通過對(duì)某鋁加工(gōng)企業的短棒爐進行的節能(néng)效果來(lái)看(kàn)，燃氣節能(néng)率達到(dào)10～35%以上(shàng)。
　　
　　4氧化污泥深加工(gōng)技術
　　
　　鋁型材表面處理(lǐ)過程中會(huì)産生大(dà)量的膠體狀廢液，經沉澱處理(lǐ)後俗稱污泥，進一步脫水(shuǐ)後即爲含鋁廢渣。這(zhè)種廢渣數量極大(dà)，僅一條
　　
　　年産鋁型材2400t的氧化着色流水(shuǐ)線，每年産生污泥約15萬t，廢渣2000t，因此綜合利用(yòng)意義重大(dà)。
　　
　　鋁型材廢水(shuǐ)處理(lǐ)工(gōng)藝原理(lǐ)簡單，操作(zuò)、管理(lǐ)方便。目前存在的問題是廢渣的處理(lǐ)，鋁材污泥經壓濾機脫水(shuǐ)後仍含較多的氫氧化物，随便處置會(huì)造成二次污染。實際上(shàng)鋁材廢水(shuǐ)的沉澱物含有大(dà)量的氫氧化鋁，如果加以開(kāi)發利用(yòng)，生産活性氧化鋁産品，具有廣泛的用(yòng)途。
　　
　　4.1氧化污泥生産活性氧化鋁工(gōng)藝
　　
　　工(gōng)藝流程見圖4—1。用(yòng)流态化爐焙燒，将濕氫氧化鋁先送入斯德幹燥機，再送入流态化焙燒爐，噴入燃料焙燒成氧化鋁，經過造粒、養生、活化、分級後，即爲最終産品。
　　
　　5結論
　　
　　通過對(duì)鋁加工(gōng)行業熔鋁爐、棒爐的節能(néng)技術改造，對(duì)氧化污泥的深加工(gōng)利用(yòng)進行研究，總結了(le)一些(xiē)實踐經驗，也(yě)達到(dào)了(le)一定的效果。但(dàn)是，因爲鋁加工(gōng)企業訂單大(dà)多較飽滿，很(hěn)少能(néng)有充裕的時(shí)間進行徹底的節能(néng)改造，還有不少的節能(néng)空(kōng)間。建議(yì)鋁加工(gōng)企業提高(gāo)節能(néng)意識，充分認識到(dào)節能(néng)減排不僅僅是國家爲了(le)完成國家公約而制定的強硬措施，而且對(duì)提高(gāo)企業經濟效益、提高(gāo)企業管理(lǐ)水(shuǐ)平、提高(gāo)企業技術裝備水(shuǐ)平同樣具有重要的意義。