再生鋁熔煉設(shè)備的作用
再生鋁熔煉設(shè)備包括了熔煉爐、靜置爐、風(fēng)機(jī)、燃燒系統(tǒng)等。其中對(duì)再生鋁熔煉和靜置爐（小企業(yè)沒有靜置爐），因此，可以將熔煉爐和靜置爐看為一體。熔煉爐的種類有很多，其作用都一樣，一是熔化爐料和添加劑，爐料包括了廢鋁、中間合金、工業(yè)硅和純鋁錠等；二是在爐內(nèi)一定的溫度下使熔融物之間發(fā)生一系列的化學(xué)和物理反映，使其中的雜質(zhì)形成浮渣或氣體除掉；三是調(diào)整成分，使其合金中的各種元素含量達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求；四是對(duì)合金熔融物進(jìn)行變質(zhì)等處理，細(xì)化精粒，使合金能夠符合相關(guān)的物理性能。因此熔煉爐的形式和結(jié)構(gòu)，對(duì)再生鋁合金的生產(chǎn)能力、成本、產(chǎn)品質(zhì)量以及環(huán)境保護(hù)有著重要的作用。
1.2主要熔煉設(shè)備
常用鋁合金的熔點(diǎn)都不高，熔煉爐的形式基本上是兩種：坩堝式和熔池式。
1.2.1坩堝爐
爐坩堝是熔煉再生鋁合金的常用設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是投資少、操作方便，金屬回收率高，但缺點(diǎn)是生產(chǎn)能力小，壽命短和成分不穩(wěn)定，很難與大型反射爐相比。坩堝爐的形式有多樣，常用的有鑄鐵坩堝和石墨坩堝。
坩堝爐在使用時(shí)，爐體固定在用耐火材料砌筑的鍋臺(tái)上，坩堝爐的下部和四周是燃燒室。在使用較大的坩堝爐時(shí)，因?yàn)榭紤]到坩堝爐的自重問題，爐體的底部不能架空，應(yīng)該落在穩(wěn)定的耐火材料上，尤其是大型的鑄鐵坩堝爐，在高溫下會(huì)使?fàn)t體變形而影響其壽命。
坩堝爐的燃料適應(yīng)性強(qiáng)，可以煤炭、焦碳、燃?xì)獾?，?duì)燃料的選擇空間較大。在用燃油或煤氣為燃料時(shí)，坩堝下面有噴嘴，噴入燃料和空氣燃燒加熱，此即是燃油坩堝爐或煤氣爐。在用電加熱時(shí)，將電阻加熱元件(電阻絲或碳化硅棒)布置在坩堝周圍，即電阻坩堝爐。用燃料的坩堝爐，一般加熱升溫迅速，但其溫度控制不能很嚴(yán)格。電阻坩堝爐的加熱升溫速度較慢，電熱絲時(shí)可達(dá)900，碳化硅棒可達(dá)1200，比燃料爐的溫度低些，同時(shí)其設(shè)備費(fèi)用貴、耗電大和熔煉成本高。但是它的生產(chǎn)環(huán)境和勞動(dòng)條件較好，且熔化溫度能夠精確控制，適用于鋁和鎂合金的熔煉。
外部熱源首先加熱坩堝，坩堝被熱后，再傳熱給坩堝內(nèi)部的金屬爐料或熔液。根據(jù)這種傳熱特點(diǎn)，坩堝爐是外熱式熔化爐，為提高熱效率。坩堝均制成直徑較高度的尺寸為小的形式，以增加金屬與坩堝壁的接觸面積。這樣，熔化后的液體金屬與外界氣氛的接觸面積相對(duì)較小，可減輕金屬的氧化和吸氣，對(duì)金屬有利。
在熔煉鋁合金時(shí)，多采用的坩堝有兩種，一種是強(qiáng)度和耐火度均較高的石墨坩堝，另一種是鑄鐵坩堝。
（1）石墨坩堝：石墨坩堝由專業(yè)耐火材料廠生產(chǎn)供應(yīng)，坩堝尺寸和容量的規(guī)格很多，坩堝的號(hào)數(shù)即熔化銅合金的公斤數(shù)，如50號(hào)坩堝能熔化50公斤銅，若熔化鋁時(shí)，其容量應(yīng)除以0．4的系數(shù)。石墨坩堝可以多次使用，但總體講壽命較短，且隨著使用時(shí)間的加長，坩堝的導(dǎo)熱性能下降，影響了熱效率和生產(chǎn)效率。
(2)鑄鐵坩堝爐： 因鋁合金熔化溫度較低，多在700--800℃，因此大量采用金屬坩堝，常用的是鑄鐵坩堝爐。普通鑄鐵坩堝價(jià)格低、強(qiáng)度高和導(dǎo)熱性好，為生產(chǎn)廣泛采用，但壽命短，生產(chǎn)中會(huì)頻繁更換坩堝。為提高鑄鐵坩堝的壽命，亦可采用含有鎳、鉻或鋁的耐熱鑄鐵或耐熱鋼的坩堝，以增長其使用壽命。熔化鋁合金用的鑄鐵坩堝容量多是30--250公斤，一般不超過300公斤，大容量的可達(dá)500公斤以上。
為防止熔化過程中坩堝中的鐵滲入鋁液，也為保護(hù)坩堝，坩堝在使用之前必須在坩堝內(nèi)壁上噴刷防護(hù)涂料后再使用，坩堝爐的涂料情況在相關(guān)材料中可以查到。大型坩堝爐多是固定式的，熔煉過程完成后，可用澆勺由坩堝中舀取熔液澆注，對(duì)大鑄件也可以將坩堝吊出來澆注。許多中、小型電阻坩堝爐帶有傾動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以傾出坩堝中的溶液。
目前坩堝爐正在向大型化和控制系統(tǒng)機(jī)械化方向發(fā)展，可傾動(dòng)式的大型坩堝爐，傾轉(zhuǎn)爐身即可澆出熔液。
1.2.2反射爐
熔池式爐膛的熔煉設(shè)備稱為反射爐。原始的反射爐是燃煤的，有燃燒室，火焰通過拱型的爐頂反射到熔煉室。隨著再生鋁技術(shù)的發(fā)展，大量現(xiàn)代化的反射爐已經(jīng)不采用煤為燃料，更多的采用燃油和燃?xì)?，因此，反射爐的概念已經(jīng)淡化，目前一般都稱之為火焰式熔煉爐。燃料加熱的反射爐主要由爐底、爐墻和爐頂構(gòu)成熔煉室。形成深度淺而面積廣的熔池，以盛放金屬爐料及熔化的液體金屬。爐墻正面有加料和操作用的爐門。正規(guī)的熔煉爐是配備煙囪的，這樣可以有效的改變操作環(huán)境，節(jié)約能源和便于治理煙氣的污染，但目前實(shí)際中許多企業(yè)的爐子沒有煙囪，一些是敞開的，一些在爐門設(shè)有集煙罩。燃煤的爐子在熔煉過程中，從燃燒室來的高溫爐氣從側(cè)面窗孔沖入熔煉室，而燃油、燃?xì)獾臓t子的火焰直接噴入爐內(nèi)，加熱了爐頂和爐墻，同時(shí)也加熱了爐料。金屬爐料就是靠高溫爐氣和被熱到高溫的爐頂和爐墻的輻射來加熱和熔化的，反射爐因用燃料不同，其構(gòu)造有較大的差異。
由于反射爐爐堂容積大，其容量可達(dá)幾十噸，目前熔煉鋁合金的爐子大的可達(dá)50噸以上。故可以熔煉各種的爐料，很適用于生產(chǎn)量較大的再生鋁企業(yè)。目前反射爐是熔煉鋁合金的主要設(shè)備。
反射爐有矩形的和圓形的，而大多數(shù)采用矩形的，該種爐型筑造比較容易，造價(jià)較低。圓形反射爐成本高，維修不方便，但熱能利用率較高,因?yàn)橄嗤闹荛L圓的表面積最大，因此，相同周長的爐子，圓爐的表面積最大，受熱的面積大，熱效率高。
反射爐在生產(chǎn)中因金屬被直接加熱，故熱效率高，爐料和熔液淺，故升溫快和生產(chǎn)率高。同時(shí)，反射爐在清除爐內(nèi)雜質(zhì)時(shí)也比較容易。但由于金屬與燃燒氣相接觸，故金屬的氧化和吸收氣體嚴(yán)重，故雜質(zhì)較多，影響熔液質(zhì)量。另外，由于火焰與爐料直接接觸，鋁的燒損較大，回收率相對(duì)于坩堝爐要低。
反射爐亦可采用電阻加熱方式，即電阻反射爐，電阻絲(帶)或碳化硅棒懸掛在爐頂土，靠高溫的電熱元件和爐頂輻射傳熱，加熱爐底上的金屬。它適用熔化熔點(diǎn)較低的鋁合金，電阻反射爐的勞動(dòng)條件較好，熔煉鋁合金質(zhì)量好，但是耗電量很大是嚴(yán)重缺點(diǎn)。
反射爐在再生鋁行業(yè)大量應(yīng)用，并派生出許多爐型。
（1）雙室反射爐：雙室反射爐是一種熔煉再生鋁合金的專用設(shè)備，因其有能耗低、燒損率低、金屬回收率高的優(yōu)點(diǎn)，故被歐美一些再生鋁企業(yè)廣泛采用。但由于各國之間的技術(shù)壁壘，雙室反射爐在我國很少采用。
雙室反射爐，顧名思義就是由兩個(gè)熔煉室組成的熔煉爐，其爐型有多種形式，但一般都是兩個(gè)熔室，即內(nèi)熔室和外熔室，兩室之間有專門設(shè)計(jì)的通道，供鋁液循環(huán)之用。雙室反射爐的外熔室主要起熔化廢鋁的作用，內(nèi)熔室則進(jìn)行熔煉。在實(shí)際操作中，廢雜鋁直接加入到外熔室的鋁融液中，并迅速被過熱的鋁融液淹沒，由于廢鋁避免了與火焰直接接觸，因此廢鋁的燒損很低，可以大幅度提高鋁的回收率。內(nèi)熔室的容積大于外熔室，其主要作用是加熱鋁融液，同時(shí)熔煉鋁合金。可以看出，雙室反射爐集中了坩堝熔煉爐和反射爐的優(yōu)點(diǎn)（前者廢鋁不接觸火焰，燒損低；后者容積大，熱效率高）。常用的雙室反射爐內(nèi)熔室配有燃燒系統(tǒng)，而外熔室沒有燃燒系統(tǒng)。廢鋁由外熔室加入，直接浸泡在過熱的鋁液中，隨之被融化，鋁溶液的溫度隨之下降，經(jīng)過循環(huán)泵進(jìn)入內(nèi)熔室，熔融的鋁液在內(nèi)熔室被加熱，然后在循環(huán)泵的作用下又進(jìn)入外熔室，繼續(xù)熔化廢鋁，如此往復(fù)循環(huán)進(jìn)行。熔煉過程中大量的鋁灰在外熔室產(chǎn)生，因外熔室的容積小，表面積小，因此與其它熔煉爐相比可以明顯減少添加劑（主要為覆蓋劑）的加入量，同時(shí)便于鋁灰的清除，減輕了工人的操作強(qiáng)度。循環(huán)泵一般采用陶瓷循環(huán)泵或石墨循環(huán)泵。
根據(jù)資料介紹，雙室反射爐添加劑的消耗量僅為其它反射爐的二分之一到三分之一，回收率可以提高2到5個(gè)百分點(diǎn)，能耗也可以降低20-30%。雙室反射爐在處理散碎的廢鋁和鋁屑時(shí)，以上優(yōu)勢更為突出。
雙室反射爐的缺點(diǎn)也是明顯的，這就是當(dāng)廢鋁熔化到一定數(shù)量時(shí)，達(dá)到了熔煉爐的設(shè)計(jì)容積，此時(shí)要停止加料，進(jìn)行成分調(diào)整和精煉、除氣等，再經(jīng)過靜置之后鑄錠。如果爐中的鋁融液全部鑄錠，那么在進(jìn)行下一爐熔煉時(shí)，開始加入的一部分廢鋁仍要與火焰接觸，仍存在燒損的問題。為回避這一問題，一些企業(yè)在鑄錠后期，在爐中預(yù)留一部分鋁融液，以便進(jìn)行下一爐的熔煉，但是，預(yù)留的這一部分鋁融液已經(jīng)進(jìn)行了精煉，使其重新與廢雜鋁混合，還需要重新進(jìn)行精煉，這樣做不僅浪費(fèi)了工時(shí)而且增加了能耗和添加劑的消耗量，而且降低了生產(chǎn)的效率，在經(jīng)濟(jì)上是很不合適的。
為解決以上的問題，有的企業(yè)另建一個(gè)靜置爐，雙室反射爐只起到熔煉和調(diào)整成分的作用，而大部分精煉等過程在靜置爐中進(jìn)行。
（2）帶加料井式的融鋁爐：該種熔煉爐也是一種雙室反射爐，由加料井熔煉爐和磁力泵組成，三者形成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，如圖所示。生產(chǎn)中，鋁廢料持續(xù)加到加料井中，被過熱的鋁液融化，然后在磁力泵的作用下進(jìn)入反射爐，這樣往復(fù)進(jìn)行，達(dá)到熔煉的目的。優(yōu)點(diǎn)是燒損小，金屬回收率高，適應(yīng)處理碎的廢鋁料，更適應(yīng)處理鋁屑。熔煉爐的形式可以是方型的。
（3）帶電磁攪拌系統(tǒng)的反射爐：反射爐熔煉再生鋁合金過程中，為了促進(jìn)熱的交換，加快鋁的熔化速度，增加反應(yīng)速度，保證鋁溶液的成分均勻，要進(jìn)行攪拌。每次攪拌都會(huì)破壞液面的氧化鋁保護(hù)層，加大了鋁的燒損。為此，許多單位都在研究攪拌技術(shù)，盡管出現(xiàn)了機(jī)械耙等，但都不十分理想。
電磁攪拌系統(tǒng)是英國企業(yè)研究的技術(shù)，適用于各種反射爐和靜置爐。電磁攪拌的原理是將感應(yīng)線圈安裝在爐子底下或側(cè)面，通電之后產(chǎn)生一個(gè)行波磁場。熔池內(nèi)鋁合金溶液的攪拌（流動(dòng)）是依靠電磁場和導(dǎo)電金屬液之間相互作用進(jìn)行的。這與電動(dòng)機(jī)的原理類似，電動(dòng)機(jī)的定子相當(dāng)于攪拌器，轉(zhuǎn)子相當(dāng)于熔池。
電磁攪拌可以大幅度降低燒損，減輕操作強(qiáng)度，凈化了環(huán)境，降低爐渣產(chǎn)生量，并可得到成分均勻的鋁合金溶液。電磁攪拌系統(tǒng)的造價(jià)很高，需要有較高投資能力的企業(yè)才能建設(shè)。
（4）落差式反射爐：落差式反射爐又稱為子母爐，是一種比較適用的反射爐組，尤其是處理含鐵高的廢鋁料效果甚佳。子母爐由熔化爐和熔煉爐組成，兩者之間相通聯(lián)，有一定的位差。熔化爐只起到熔化作用，爐料進(jìn)入熔化爐之后，快速熔化，然后鋁融液流到熔煉爐中，而鐵等雜質(zhì)留在爐中，人工爬出，因此減少了鐵與熔融的鋁溶液接觸的時(shí)間，減少了鐵熔入鋁液中。進(jìn)入熔煉爐的鋁液進(jìn)一步熔煉，由于熔煉爐中不存在鐵等雜質(zhì)，因此，在整個(gè)熔煉過程中避免了鐵對(duì)鋁融液的污染，保證了鋁合金的質(zhì)量。
子母爐是一種非常值得推廣的爐型，大小均可，且投資低廉，適用性強(qiáng)，目前北方地區(qū)有許多企業(yè)采用此種爐性。在使用子母爐時(shí)，當(dāng)爐料熔化之后，要盡快放出溶液，減少鋁溶液在爐內(nèi)的停留時(shí)間，以減少鐵及其它雜質(zhì)溶入鋁液。
（5）旋轉(zhuǎn)式反射爐
旋轉(zhuǎn)式熔爐有多種形式，特點(diǎn)是在生產(chǎn)過程中爐體可以旋轉(zhuǎn)360度，這樣可以提高熱效率，傳熱速度快，可以基本上免去了攪拌操作。由于耐火材料均勻的接觸熔融的鋁液，因此對(duì)爐壁的腐蝕均勻（一般熔爐腐蝕最嚴(yán)重的部位在液面線上），因此爐齡也較長。旋轉(zhuǎn)式熔鋁爐必須使用液體或氣體燃料。
1.2.3感應(yīng)爐
這是利用電磁感應(yīng)作用加熱金屬的一種熔化爐，。感應(yīng)電爐根據(jù)攻電頻率的不同，可分為工頻爐(50—60赫茲)．中頻爐(1—10千赫茲)和高頻爐[200—300千赫茲)。感應(yīng)爐從構(gòu)造上看為兩種：有鐵芯感應(yīng)爐和無鐵芯感應(yīng)爐。
工頻有鐵芯感應(yīng)熔爐就相當(dāng)于一個(gè)變壓器，向鐵芯外的初級(jí)繞組送入工種熔化爐。感應(yīng)爐根據(jù)供電頻率之不業(yè)頻率的交流電，在相次級(jí)繞組的與熔池連通的熔溝中的余屬內(nèi)即產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流，從而使金屬加熱。無鐵芯感應(yīng)熔爐是坩堝型熔化爐，在坩堝外安置初級(jí)繞組，既感應(yīng)器，它是由空心銅管制成，管中通水冷卻。感應(yīng)器供電后，坩堝內(nèi)金屬即產(chǎn)生感應(yīng)電流而生熱。工頻感應(yīng)爐的坩堝外還布置磁扼，以提高爐子的電磁效率。工頻感應(yīng)爐在熔化小塊金屬料時(shí)效率很低，甚至難以熔化它，只適于大塊金屬料的熔化。所以，工頻感應(yīng)熔爐的量都比較大，可達(dá)幾噸或更大。由于電磁作用可以使?fàn)t中的液體全屬自身發(fā)生攪拌，能使其成分和溫度均勻，工頻爐可用來熔化銅合金、鋁合金和其它熔點(diǎn)較低的合金。
工頻有芯感應(yīng)爐啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)該在熔溝中充滿金屬，以形成閉合回路；每爐熔化后澆出的金屬應(yīng)有一定的剩余量，以保證能充滿熔溝使熔爐能繼續(xù)工作。在下部熔溝中，有時(shí)會(huì)被熔渣和污物堵塞，影響正常熔煉工作，故在爐下側(cè)設(shè)有塞孔，以便及時(shí)清理熔溝。在熔化鋁合金時(shí)，熔溝容易被鋁的氧化物堵塞。目前，有芯感應(yīng)爐多用來熔化銅合金。工頻無芯感應(yīng)爐沒有’熔溝，麻煩少，爐體構(gòu)造筒單，比有芯爐優(yōu)越。但每爐澆注后也應(yīng)在坩堝中留剩余量，以便于順利繼續(xù)工作。有的無芯感應(yīng)爐中間裝的是鑄鐵坩堝，可以提高電磁效率，特別適合熔煉鋁合金用。
高頻率的交流電在金屬中通過時(shí)，發(fā)生“集膚效應(yīng)”，即在金屬爐料中因感應(yīng)而產(chǎn)生的電流并非均勻分布，而是金屬表面的電流密度最大，越向內(nèi)部電流密度越小，到一定深度后，則幾乎沒有電流了，一般，把電流集中的表層深度稱為“穿透深度”?？捎孟率接?jì)算：
δ= ρ
μf
式中：
6——電流穿透深度，厘米；
p——金屬的電阻系數(shù)，歐姆•厘米：
u——金屬的導(dǎo)磁系數(shù)：
f——電流頻率，赫茲。
由上式可知，穿透深度與金屬料的電阻系數(shù)的平方根成正比，與導(dǎo)磁系數(shù)和電流頻率的平方根成反比。即是，對(duì)一定金屬而言，電流頻率越高，穿透深度越小，這樣。在金屬很薄的表層厚度上通過大量電流，其產(chǎn)生的熱量就集中，這有利于金屬爐料的加熱熔化。所以中頻感應(yīng)爐比工頻爐的電效率高得多，而且允許使用比較小塊的金屬料。中頻適用于無芯感應(yīng)爐，而不必安裝工頻所必備的磁扼，同時(shí)每次熔化后可以澆出全部金屬液，而不必保留剩余量?？捎脕砣蹮掍摵弯X，效率和質(zhì)量很高，而且勞動(dòng)條件好。但中頻感應(yīng)爐需要專用的變頻設(shè)備來供電，使其熔煉產(chǎn)品的成本增高。高頻爐一般不用來熔化鋼和鋁合金。這種由金屬料內(nèi)部感應(yīng)電流來加熱的爐子，是內(nèi)熱式熔化爐，它的熱效率比前述的坩堝爐和反射爐的要高得多，感應(yīng)爐的爐襯一般是用耐火材料搗筑，也可以用予制的坩堝裝入。
鋁合金的熔煉過程包括金屬料熔化和金屬液態(tài)處理兩階段。熔化階段耗能大而費(fèi)時(shí)長，應(yīng)采取措施盡快熔化而減少金屬的損耗。液態(tài)處理階段則根據(jù)各熔煉合金的特點(diǎn)不同和爐料成分和品質(zhì)的不同，一般有熔煉除雜、合金化、精煉脫氣和變質(zhì)等步驟。
在生產(chǎn)規(guī)模大時(shí)，反射爐多數(shù)為雙聯(lián)法，即先在容量大和效率高的反射爐中快速熔化金屬，再將溶液注入對(duì)溫度控制嚴(yán)格的電阻爐或反射爐中進(jìn)行液態(tài)金屬處理及保溫，然后再澆注。這樣兩爐聯(lián)用，各發(fā)揮其所長，能達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)。具體采用何種爐型，選用哪種熔煉工藝方法，應(yīng)從熔煉合金的質(zhì)量和產(chǎn)量要求來確定。
1.3熔煉爐的發(fā)展
熔煉爐技術(shù)的發(fā)展是伴隨其它工業(yè)技術(shù)特別是電子技術(shù)和新材料技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。從爐型方面看，以上介紹的雙室反射爐、帶加料井熔煉爐、電磁攪拌反射爐、旋轉(zhuǎn)式反射爐以及可傾式耐熱坩堝爐等都是發(fā)展的方向。從加熱方式上看，無非是用到一些高能束加熱源，如激光、電子束、離子束等。熔體保護(hù)采用一些特殊結(jié)構(gòu)的密閉容器，以便實(shí)現(xiàn)真空或者是氣體的保護(hù)，避免熔體受到環(huán)境氣氛的污染。從節(jié)約能源角度看，在爐體的保溫設(shè)計(jì)上采用以新型保溫材料以充分提高能源的利用率。從環(huán)保角度看，增添了爐氣、爐渣的凈化處理系統(tǒng)。坩堝材料從石墨材料向耐高溫合金坩堝方向發(fā)展，以提高坩堝爐的使用壽命。從攪拌方式看，機(jī)械攪拌和電磁攪拌都在快速的發(fā)展，尤其是電磁攪拌將很快被采用。
1.4反射爐體筑造簡介
反射爐，顧名思義是通過反射的熱對(duì)爐料進(jìn)行加熱，使?fàn)t料熔化并熔煉。傳統(tǒng)的反射爐是燃煤的，在爐子的一端建有燃燒室，火焰在上升過程中遇到拱型爐頂，被爐頂反射到熔煉室，從而達(dá)到熔煉的目的。反射爐不僅用于再生鋁企業(yè)，在有色金屬行業(yè)被廣泛應(yīng)用，如銅冶金、鉛冶金等。
隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，反射爐發(fā)展很快，尤其是燃料的改進(jìn)，大量采用燃油、燃?xì)獾?，反射爐得到了很大的改善，依靠反射的意義正在減小，目前爐體的設(shè)計(jì)已經(jīng)不單純考慮對(duì)火焰的反射，而重點(diǎn)考慮提高爐子熱利用率和減少燒損。
1.5反射爐熱工
1.5.1反射爐的熱傳遞
傳熱是一個(gè)復(fù)雜的物理現(xiàn)象，一般分為傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種傳熱方式。反射爐爐體主要由爐頂、爐墻和爐底組成，三者對(duì)反射爐的傳熱有重要的意義。
三種熱傳熱方式在反射爐中同時(shí)存在，一般稱之為綜合傳熱。在實(shí)際生產(chǎn)中，火焰輻射廢鋁料和爐子的四壁，四壁再把熱傳導(dǎo)（或輻射、反射）給鋁料，與此同時(shí)，一部分熱通過四壁散失到體系之外，這是熱損失的主要因素，因此，在筑爐時(shí)要重視爐墻的保溫。熱的對(duì)流是在存在溫差的情況下才能發(fā)生，如果爐內(nèi)的溫度一致，那么就不存在對(duì)流，但實(shí)際上爐內(nèi)存在很大的溫差，在爐料為融化之前，爐料周圍的空氣遠(yuǎn)底于火焰的溫度，因此火焰與爐料周圍的空氣產(chǎn)生對(duì)流傳熱，爐料融化之后，熔融液體的不同部位存在較大的溫差，因此熔融鋁液中主要依靠對(duì)流來傳熱的。
在反射爐中，爐墻對(duì)熱的傳遞起著重要的作用，它的作用如下：把一部分熱吸收，同時(shí)又把一部分熱輻射給爐料；直接把火焰的熱反射到爐料；把熱通過墻體傳導(dǎo)給爐料。因此在反射爐的設(shè)計(jì)和筑造過程中，要盡量考慮到三中傳熱的關(guān)系，充分考慮爐墻的結(jié)構(gòu)和選用的材料。
1.5.2反射爐的燃料和消耗
反射爐的燃料主要有煤炭、煤氣、柴油、重油和天然氣。無論以何種燃料，其熱傳遞的形式基本一致，所不同的是熱效率有所不同，熔化速率有所差異，燃料成本有較大的差異。
一般反射爐每噸鋁耗燃料的情況如下，燃煤反射爐耗標(biāo)準(zhǔn)煤在200-300公斤左右；燃重油反射爐油耗大約為60-80公斤；燃柴油反射爐大約耗油50公斤左右，最先進(jìn)的已經(jīng)達(dá)到30公斤；半煤氣反射爐煤耗大約為260-300公斤左右。燃料的消耗與反射爐的生產(chǎn)能力有關(guān)系，一般爐子越大，單位燃料消耗越低，以下立出了幾個(gè)常用反射爐燃料消耗的情況。
（1）某企業(yè)15噸燃重油油爐技術(shù)參數(shù)
（2）半煤氣反射爐煤耗情況
1.5.3反射爐的熱效率
反射爐的熱效率一般都不算太高，尤其是火焰式的反射爐，一般情況下，幾種爐子的熱效率情況如下：
反射爐熱效率低，也就是說大量的熱被浪費(fèi)了，根據(jù)反射爐熔煉的特點(diǎn)，反射爐熱的分配主要是：
（1）直接用于熔煉的熱大約為25-30%，這部分熱主要為融化和熔煉鋁消耗；
（2）通過反射爐墻外表和爐門散失的熱，一般占15-25%，有時(shí)可達(dá)30%以上；
（3）煙氣和爐渣帶走的熱大約為40-50%，在熔煉鋁合金過程中爐渣的產(chǎn)生量較少，而且不是熔融狀態(tài)的，因此，爐渣帶走的熱很小，主要是煙氣帶走的熱；
為了提高反射爐的熱效率，要通過各種辦法減少熱的損失，如加厚爐墻和爐頂，添加隔熱層；盡少開啟爐門的次數(shù)；在設(shè)計(jì)爐子的時(shí)候，要盡量減小爐子的表面積，提高爐子的容積。
1.5.4反射爐的余熱利用
為了提高熱的利用率，要考慮到余熱利用的問題，尤其是煙氣帶走的熱的利用。對(duì)煙氣余熱的利用，目前主要的辦法是利用煙氣預(yù)熱燃料（氣體）和空氣，達(dá)到較好的效果。建設(shè)余熱鍋爐也是一種比較好的辦法。
1.6筑爐的環(huán)境和地質(zhì)條件
1.6.1對(duì)地址情況的了解
建設(shè)爐子，為了達(dá)到長久、安全，在建設(shè)之前一定要對(duì)筑爐周圍的環(huán)境、地址情況、風(fēng)向等進(jìn)行深入的了解，如附近是否有河流、湖泊，是否塌陷區(qū)等。同時(shí)，對(duì)建設(shè)地點(diǎn)的地質(zhì)情況有所了解，必要時(shí)，要參考地質(zhì)部門的資料，詳細(xì)了解地質(zhì)情況。還要了解考季風(fēng)的風(fēng)向。
1.6.2地基
為了保證爐體的安全可靠和長久使用，熔煉爐必須有穩(wěn)定的基礎(chǔ)，因此地基的建造非常重要。地基一定選在好的土層上，一般要考慮以下幾條原則：（1）地基切忌打在土質(zhì)疏松、流沙層上，如果如果不可回避，一定要采取措施；（2）在建造基礎(chǔ)時(shí)還要特別注意，地基一定要建在擾動(dòng)層之下，打在老土上；（3）在北方地基一定要打在凍層之下。
1.6.3熔煉車間和爐體的布置
爐子的位置要考慮以下問題：1、周圍空間和操作平面：便于操作、留出加料和維修的空間，運(yùn)輸方便、暫時(shí)不具備條件的，要預(yù)留出鑄錠機(jī)的位置，有長遠(yuǎn)的考慮，使之布局合理。熔煉車間要建在風(fēng)向之下（企業(yè)應(yīng)該建在某個(gè)區(qū)域的風(fēng)向之下或居民區(qū)之下，減少不必要的麻煩）。
1.7 爐體的形式和構(gòu)造
1.7.1爐體的形狀
目前采用的主要有園型和矩形反射爐兩種。圓形爐反射爐的成本高，維修不方便，但熱能利用率較高,因?yàn)橄嗤闹荛L圓的表面積最大，因此，在相同周長的爐子，圓爐比方型爐的表面積大，因此受熱的面積大，熱效率高，爐體表面散熱少。矩形油反射爐，成本低，維修方便，熱效率較園形爐稍差。其爐門有對(duì)應(yīng)兩側(cè)爐門或一側(cè)兩爐門，油噴嘴有單側(cè)2~3個(gè)噴嘴或者斜對(duì)角2個(gè)油噴嘴。國內(nèi)再生鋁較大型企業(yè)還有順式油反射高低爐
1.7.2爐型的選擇
根據(jù)廠家需求，按照?qǐng)龅丨h(huán)境、熱能材料、工藝條件進(jìn)行爐體選形。
熔煉鋁合金的爐子種類繁多，反射爐的種類多，常用的熔池式的反射爐有重油式反射爐、柴油反射爐、電阻反射爐、煤氣反射爐、半煤氣反射爐、燃煤反射爐等。根據(jù)企業(yè)自己的情況和當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢，如燃料資源、運(yùn)輸?shù)龋瑳Q定自己的爐型。但要注意，以重油為燃料的反射爐正在走下坡路，因?yàn)橹赜偷恼扯却?，凝固點(diǎn)低（30），運(yùn)輸不便，在燃燒之前還需要預(yù)熱，提高其流動(dòng)性和霧化性，在進(jìn)入噴嘴之前還需要進(jìn)一步預(yù)熱（110-120），增加了設(shè)備的投資。重油在燃燒時(shí)如果霧化不好，產(chǎn)生大量的黑煙，污染環(huán)境，同時(shí)熱的利用率低。
從目前看，大型企業(yè)建議建設(shè)帶煤氣發(fā)生爐的反射爐，一次性投資大一點(diǎn)，但長遠(yuǎn)效益高，無污染、熱利用率高、操作簡單。小型企業(yè)建議建設(shè)半煤氣反射爐。
1.7.3熔池的表面積和深度
熔池的表面積和深度是反射爐的重要參數(shù)，因?yàn)槿蹱t的熱主要通過液面、四壁傳導(dǎo)的，從理論上講，表面積和四壁的面積大，熱的傳導(dǎo)效率就高，但是，表面積越大，在表面氧化也就越嚴(yán)重，同時(shí)也會(huì)使熔池?zé)o限制的增大，增大能耗和投資，但熔池過深，影響熱的傳導(dǎo)。因此，要綜合考慮各方面的因素，節(jié)能、節(jié)約投資、方便維修等因素，確定熔池的長寬高。一般15噸以下的爐子熔池的深度在500毫米左右。
1.7.4爐體的結(jié)構(gòu)
反射爐的結(jié)構(gòu)的尺寸與爐子的生產(chǎn)規(guī)模有很大的關(guān)系，因此很難得到統(tǒng)一的公式，現(xiàn)以10噸的反射爐為例。燃燒空間的計(jì)算，是根據(jù)熔化鋁所需的熱，單位時(shí)間內(nèi)燃燒的氣體的體積來計(jì)算的，為了保證燃料的充分燃燒，一般在計(jì)算時(shí)要考慮空氣過剩系數(shù)。空間大，則影響熱能發(fā)熱，降低熱效率，過小，會(huì)導(dǎo)致向外噴火，煙氣在爐內(nèi)停留時(shí)間短，造成能源的浪費(fèi)，因此除理論計(jì)算之外，還要通過實(shí)踐來摸索。
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