CN111707096A - 一种再生铝冶炼全氧燃烧装置及冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生铝冶炼全氧燃烧装置及冶炼方法，冶炼装置由控制阀组、烧枪以及电气控制系统组成，控制阀组分为燃气路控制阀组与氧气路控制阀组，每路控制阀组包括过滤器、减压阀、压力变送器、安全切断阀、温度变送器、流量计、流量调节阀等结构；电气控制系统由CPU、操作面板和供电系统等部分组成。冶炼方法包括了点火、冶炼、停火等各个阶段相应控制指令的发送及控制阀组的控制过程。本发明冶炼装置及相应冶炼方法实现了全氧燃烧冶炼方式在再生铝冶炼领域的应用，有效降低了燃气消耗，提升了冶炼能效，相较于传统蓄热式燃烧大大提升了再生铝的熔化速度，同时冶炼过程中不会产生大量的氮氧化物。

Description

一种再生铝冶炼全氧燃烧装置及冶炼方法

技术领域

本发明涉及一种再生铝冶炼全氧燃烧装置及冶炼方法，属于有色金属冶炼技术领域。

背景技术

目前在我国再生铝冶炼领域多采用空气助燃方式进行冶炼，在冶炼过程中，只有21％的氧气参与助燃，空气中含量高达78％的氮气不仅不参与燃烧，还会携带大量的热量由窑炉烟道排入大气，造成热量的大量浪费；同时，氮气在超过800℃以上的窑炉温度下，会和燃烧残余氧气反应生成氮氧化物排入大气中，其结果不仅会破坏臭氧层，同时导致全球气候变暖。

由于传统燃烧方式的热效率较低，近年来在再生铝冶炼领域有研究采用蓄热燃烧烧嘴的工艺，即将空气预热后混合天然气进行燃烧，使得窑炉能效较之前有所提升，但试验数据表明该方式的窑炉热效率也只能达到31％-35％，因此在再生铝冶炼领域，急需一种更高能效的冶炼方式。

在冶炼领域采用氧气含量≥85％的空气参与燃烧的系统称为全氧燃烧系统。采用全氧燃烧方式时，由于没有氮气经过窑炉，冶炼过程中不会产生大量的氮氧化物，缩减了后续脱硝的处理步骤；且由于没有多余气份存在，热量在窑炉内停留的时间较长，故冶炼过程中的热效率较高，达到了节省燃气的效果。而在国内再生铝冶炼行业，全氧燃烧技术尚未得到使用，因此迫切需要提出一种针对再生铝冶炼过程中的工艺和技术特点所设计的全氧燃烧装置及相关冶炼方法。

发明内容

发明要解决的技术问题

为解决现有再生铝冶炼过程中的燃气能效低，氮氧化物排量高的问题，本发明提出一种面向再生铝冶炼领域的全氧燃烧装置及冶炼方法。

技术方案

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种再生铝冶炼全氧燃烧装置，包括控制阀组、烧枪以及电气控制系统，控制阀组由燃气路控制阀组与氧气路控制阀组组成，以上两路控制阀组包括有过滤器、减压阀、压力变送器、安全切断阀、温度变送器、流量计、流量调节阀，依次通过气路连接；燃气路与氧气路控制阀组输入端与气源连接，输出端连接至烧枪；

电气控制系统包括CPU、操作面板和供电系统，电气控制系统与两路控制阀组压力变送器、安全切断阀、温度变送器、流量计、流量调节阀连接。

进一步地，燃气路控制阀组与氧气路控制阀组均包含一主路与若干支路，各支路均设有流量计与流量调节阀，同时烧枪包括主路烧枪和各支路烧枪，燃气路控制阀组主路和氧气路控制阀组主路的输出连接至主路烧枪，燃气路控制阀组各支路和氧气路控制阀组各支路的输出连接至支路烧枪。

进一步地，烧枪由氧气主体与燃气主体组成，燃气主体内嵌在氧气主体内部，二者使用公共的出口，氧气主体与氧气路控制阀组输出连接，燃气主体与燃气路控制阀组输出连接。

一种应用上述再生铝冶炼全氧燃烧装置进行再生铝冶炼的方法，包括以下步骤：

步骤1，点火阶段，向窑炉内添加冶炼原料后，电气控制系统发出点火指令，氧气路与燃气路安全切断阀打开，烧枪进行点火，氧气路与燃气路流量调节阀对点火过程中的气体流量进行控制；

步骤2，冶炼阶段，电气控制系统通过氧气路与燃气路的压力变送器与温度变送器感知当前窑炉内部压力与温度信息，并根据窑炉内部状态发出相应控制指令控制两气路的流量调节阀，完成冶炼过程中氧气与燃气流量的自动调整；

步骤3，停火阶段，电气控制系统发出停火指令，氧气路与燃气路安全切断阀切断，氧气路与燃气路流量调节阀关闭实现停火。

有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明冶炼装置及冶炼方法实现了全氧燃烧冶炼方式在再生铝冶炼领域的应用，有效降低了燃气消耗，提升了冶炼能效。

本发明冶炼装置及冶炼方法在再生铝冶炼时不会产生大量的氮氧化物，有效缩减了冶炼后续脱硝等处理步骤，同时相较于传统蓄热式燃烧提升了热效率，大大加快了铝的熔化速度。

本发明装置结构简单易于实现，相关冶炼方法便于在再生铝冶炼领域推广应用。

附图说明

图1为本发明冶炼装置组成及连接关系图；

图2为本发明冶炼方法步骤图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。

如图1所示，再生铝冶炼全氧燃烧装置由控制阀组、烧枪、电气控制系统构成，控制阀组分为燃气路控制阀组与氧气路控制阀组，控制阀组由过滤器、减压阀、压力变送器、安全切断阀、温度变送器、流量计、流量调节阀依次气路连接组成，其中过滤器对进入本气路的气体进行过滤；减压阀对气路内气体进行减压，使进入阀组的气体在设计压力范围内，保证气体流量的稳定性；压力变送器用于检测气路管道内的压力，将工作状态中的流量转换为一标准大气压下的流量并在流量计上予以显示；温度变送器用于检测气路管道温度，将工作状态时的气路流量转换为0℃下的流量并在流量计上予以显示；安全切断阀用于在紧急状态下切断氧气与燃气气路，保证安全；流量计用于检测流经本支路的气体流量；流量调节阀用于本支路管道的气体流量调节；控制阀组所含安全切断阀、流量调节阀等元件与压缩气源连接以获取其工作所需的动力气。燃气路控制阀组与氧气路控制阀组均包含一主路与若干支路，各支路上均设有流量计与流量调节阀用于对本支路的气体流量进行监测与调节。

烧枪由氧气主体与燃气主体组成，燃气主体内嵌在氧气主体内部，二者使用公共的出口，本装置的每个燃气与氧气支路均有其对应的烧枪，烧枪的输入分别与其对应氧气支路与燃气支路的输出相连接，各烧枪分别深入到窑炉内部进行冶炼。

电气控制系统主要用于检测燃气与氧气气路通道内部的压力、温度、流量以及窑炉内部温度、压力等参数，并根据检测数据对安全切断阀、流量调节阀等元件进行调节，使冶炼过程中的气体流量与窑炉内部压力温度保持平稳，保证冶炼过程安全可靠进行。电气控制系统由CPU、操作面板和供电系统组成。其中CPU的作用是接收控制阀组上所传递的压力、温度、流量等信号并在操作面板上进行显示，以及接收操作面板所发送的控制信息，实现装置精准流量输出；操作面板是操作人员与装置的接口，装置使用时可根据需要在操作面板上设定控制数据并传递给CPU，完成控制阀组流量调节、氧气燃气配比调节、安全切断阈值调节等功能；供电系统为整个电气控制系统供电。

如图2所示，应用本发明冶炼装置进行再生铝冶炼的方法包括有三个步骤，其中，点火阶段，向窑炉内添加冶炼原料，电气控制系统发出点火指令，氧气路与燃气路的安全切断阀打开，流量调节阀调整点火过程中的燃气和氧气流量。冶炼阶段，电气控制系统通过氧气路与燃气路的压力变送器与温度变送器感知窑炉内部相关信息，根据该信息发出相关控制指令控制两路流量调节阀，实现冶炼过程氧气与燃气流量的自动调整。停火阶段，电气控制系统发出停火指令，氧气路与燃气路安全切断阀切断，流量调节阀关闭实现停火。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种再生铝冶炼全氧燃烧装置，其特征在于，包括控制阀组、烧枪以及电气控制系统，所述控制阀组由燃气路控制阀组与氧气路控制阀组组成，控制阀组包括过滤器、减压阀、压力变送器、安全切断阀、温度变送器、流量计、流量调节阀，所述过滤器、减压阀、压力变送器、安全切断阀、温度变送器、流量计、流量调节阀依次通过气路连接；所述燃气路与氧气路控制阀组输入端与气源连接，输出端连接至所述烧枪；

所述电气控制系统包括CPU、操作面板和供电系统，电气控制系统与所述燃气路与氧气路控制阀组压力变送器、安全切断阀、温度变送器、流量计、流量调节阀连接。

2.一种如权利要求1所述的再生铝冶炼全氧燃烧装置，其特征在于，所述燃气路控制阀组与氧气路控制阀组均包含一主路与若干支路，各支路均设有流量计与流量调节阀，所述烧枪包括主路烧枪和各支路烧枪，其中主路烧枪输入分别与燃气路控制阀组主路和氧气路控制阀组主路的输出连接，各支路烧枪输入分别与燃气路控制阀组各支路和氧气路控制阀组各支路的输出连接。

3.一种如权利要求1所述的再生铝冶炼全氧燃烧装置，其特征在于，所述烧枪由氧气主体与燃气主体组成，燃气主体内嵌在氧气主体内部，二者使用公共的出口，所述氧气主体与氧气路控制阀组输出连接，所述燃气主体与燃气路控制阀组输出连接。

4.一种应用如权利要求3所述的再生铝冶炼全氧燃烧装置进行再生铝冶炼的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，点火阶段，向窑炉内添加冶炼原料后，所述电气控制系统发出点火指令，所述氧气路与燃气路安全切断阀打开，烧枪进行点火，所述氧气路与燃气路流量调节阀对点火过程中的气体流量进行控制；

步骤2，冶炼阶段，所述电气控制系统通过所述氧气路与燃气路的压力变送器与温度变送器感知当前窑炉内部压力与温度信息，并根据窑炉内部状态发出相应控制指令控制所述氧气路与燃气路流量调节阀，完成冶炼过程中氧气与燃气流量的自动调整；

步骤3，停火阶段，所述电气控制系统发出停火指令，所述氧气路与燃气路安全切断阀切断，所述氧气路与燃气路流量调节阀关闭实现停火。

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