摘要：文章敘述了蓄熱式燃燒技術的工作原理，并對燃料換向蓄熱式燃燒技術和燃料不換向蓄熱式燃燒技術進行了比較，發現換向蓄熱式燃燒技術熔化速度快，造價高，適用于10噸以上的熔鋁爐；不換向蓄熱式燃燒技術熔化速度慢，故障率低，適用于10噸以下，特別是燃重油的小型熔鋁爐。
關鍵詞：熔鋁爐；不換向蓄熱式燃燒；換向蓄熱式燃燒；節能效果
1 前言
燃料換向蓄熱式燃燒技術是由英國Hotwork Development公司和British Gas公司合作開發推出的新式的蓄熱式燃燒技術，近十幾年以來在熔鋁爐上獲得了廣泛的應用[1、2、3]。該技術采用耐火球做蓄熱體，單位體積蓄熱面積可達200m2；蓄熱的空氣溫度可達1000℃，僅比爐內溫度低200℃左右；回收了85%以上的煙氣廢熱，并將這些熱量返回爐中助燃，極大減少了燃料消耗，被國際上稱之為21世紀的節能關鍵技術之一。換向蓄熱式燃燒技術的工作原理如下：
如圖1所示，蓄熱室A處于鼓風狀態時，燒嘴A點燃處于燃燒狀態，此時蓄熱室B處于引風狀態，燒嘴B停止工作。高溫煙氣進入蓄熱室B將熱量傳遞給其中的陶瓷球；四通閥換向后，蓄熱室B處于鼓風狀態，燒嘴B開始燃燒。冷空氣通過蓄熱室B時吸收陶瓷球的熱量，溫度上升到1000度。此時燒嘴A停止工作，蓄熱室A處于引風狀態，高溫煙氣進入蓄熱室A將熱量傳遞給其中的陶瓷球，放熱后煙氣溫度下降到150度左右進入引風機。燒嘴A蓄熱室A、燒嘴B蓄熱室B按照四通閥的換向交替工作。
圖1 燃料換向蓄熱式燃燒技術工作原理
對于換向式蓄熱燃燒系統，由于燃料換向燃燒，在企業使用油料、特別是使用粘度較高的油料作為燃料時，燒嘴經常發生堵塞、結焦、斷火、不燃等現象；給安全生產留下極大的隱患[4，5]。因此，近些年來人們提出了燃料不換向蓄熱式燃燒技術。其工作原理如圖2所示：
圖2 燃料不換向蓄熱式燃燒技術工作原理
只安裝一個燃料燒嘴，燃料自燒嘴噴入熔鋁爐，不再換向。當常溫空氣經過蓄熱室(蓄熱室A、B內均裝有高鋁耐火球)A時，蓄熱室A耐火球的熱量傳給了空氣，使空氣達到1000℃以上的高溫，高速噴出后給燃料助燃；燃燒產物(高溫煙氣)進入蓄熱室B將熱量傳給蓄熱室B中的陶瓷球，溫度下降到150度左右進入引風機。換向后，蓄熱室B供熱空氣給燃料助燃，蓄熱室 A排煙氣給陶瓷球蓄熱。A、B兩蓄熱室助燃、排煙反復更換，陶瓷球放熱、蓄熱也伴隨變化，助燃空氣溫度始終保持在1000℃，比爐溫低200℃左右，進入引風機排向大氣的煙溫在150℃左右。
不換向蓄熱式燃燒技術只有一個燃料燒嘴，燃料連續燃燒不換向，因此也就不存在燒嘴堵塞、結焦、斷火、不燃、爆鳴、爆燃等問題，其使用安全性及壽命均得到極大提高，樂意為小型熔爐廠家所采用。
2 不換向連續式蓄熱燒嘴的適用范圍
不換向連續式蓄熱燒嘴燃料和空氣以單獨的管道供應，在爐膛內依靠高流速的空氣將燃料吸入后燃燒，燃燒的好壞取決于燃料和空氣的相對速度和距離。鋁爐的噸位越大，燃料噴口和空氣噴口之間的距離也越大，空氣也越難將燃料充分吸入，燃燒自然惡化。因此，不換向連續式蓄熱燒嘴只適用于爐體較窄的熔爐。具體來說，是10噸以下的熔鋁爐。
此外，由于燃料和空氣在爐膛內邊混合邊燃燒，速度慢，溫度低，熔化率一般不會超過2.5噸/小時，也不適合10噸以上的熔鋁爐采用。
但是，不換向連續式蓄熱燒嘴造價低，特別是采用重油做燃料時，不存在燒嘴堵塞、結焦、斷火、不燃、爆鳴、爆燃等問題，其使用安全性及壽命均得到極大提高；所以，適用于10噸以下，特別是燃重油的小型熔鋁爐。
我公司于2012年采用不切換蓄熱式燃燒技術對一臺8噸燃重油熔鋁爐進行了節能改造，驗收結果如下：
表1 驗收數據表
由表1不難看出，改造后，節能效果顯著。噸鋁重油消耗量由原來的75kg,下降到55kg，下降了30%。目前，重油價格為5元/kg，噸鋁可節省天然氣費用100元；按8噸熔鋁爐年產鋁棒8千噸計算，每年可節省重油費用80萬元。改造費用大約24萬元，投資回收期不到4個月，完全可以大力推廣。
3 換向式蓄熱燒嘴的適用范圍
換向式蓄熱燒嘴燃料和空氣在燒嘴內已完全混合，高溫燃燒后高速噴入爐膛，溫度高，速度快，熔化率可以超過6噸/小時，適用于10噸以上的大型熔鋁爐。
此外，換向式蓄熱燒嘴造價高，采用重油做燃料時，存在燒嘴堵塞、結焦、斷火、不燃、爆鳴、爆燃等問題，所以不適用于燃重油的熔鋁爐，而適用于燃天然氣的大型熔鋁爐。
我公司于2012年采用不切換蓄熱式燃燒技術對一臺20噸熔鋁爐進行了節能改造，驗收結果如下：
表2 驗收數據表
由表2不難看出，改造后，節能效果顯著。噸鋁天然氣消耗由原來的80m3,下降到57m3，下降達到30%。目前，天然氣價格為4.5元/m3，噸鋁可節省天然氣費用100元；按20噸熔鋁爐年產鋁棒2萬噸計算，每年可節省天然氣費用200萬元。改造費用大約50萬元，投資回收期3個月，完全可以大力推廣。
4 結論
根據上文的論述，不難得出以下結論：
（1）換向蓄熱式燃燒燒嘴溫度高，熔化速度快，熔化率可達8噸/小時，適用于10噸以上的熔鋁爐。
（2）不換向蓄熱式燃燒燒嘴溫度低，熔化速度慢，熔化率小于2.5噸/小時，但是造價低，適用于10噸以下的熔鋁爐。
（3）不換向蓄熱式燃燒燒嘴不存在燒嘴堵塞、結焦、斷火、不燃、爆鳴、爆燃等問題，極適用于以重油為燃料的燒嘴。
（4）換向蓄熱式燃燒燒嘴造價高，火焰穩定，溫度高，但是怕堵塞，適用于以天然氣為燃料的熔鋁爐。
（5）上述兩項技術的節能效果均十分顯著，年節約燃料費用百萬元以上，投資回收期不到半年，值得在同行業中大力推廣。
