具有多孔噴管換熱器的連續式低氧高溫燃燒熔鋁爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種窯爐設備，特別涉及一種熔鋁爐。
【背景技術】
[0002]面對日益嚴峻的環境問題和能源危機，全世界都在大力提倡節能減排，尤其是對于耗能和污染都較嚴重的工業窯爐相關產業，如何進行節能減排改造，已經成為本領域技術人員在設計該類設備時必須要考慮的因素。
[0003]以熔鋁爐為例，其煙氣出口處的煙氣溫度通常會達到1000-1100攝氏度左右。如果將這些高溫煙氣直接排放到環境中，不但會造成能源浪費還會對環境造成一定程度的破壞。因此，本領域一直在不斷探索降低鍋爐煙氣溫度的技術，例如將鍋爐的排放煙氣重新引入鍋爐再次燃燒，或者在煙氣排放過程中設置換熱器，對煙氣余熱加以利用，上述種種措施在降低煙氣溫度的同時實現了對煙氣能量的最大化利用，節省了能源，并降低了排放污染。在現有的高溫煙氣余熱利用技術中，常常采用不銹鋼材質或碳鋼材質的換熱器，然而不銹鋼的成本高，應用范圍有限，而碳鋼相對于不銹鋼而言，無法承受較高的溫度，因此采用碳鋼材質的換熱器往往需要在多個換熱器或蓄熱室之間切換，系統結構復雜，成本高且維護檢修難度大。
[0004]如中國專利申請公開第103123241A號揭示的一種熔鋁爐用空氣預熱器，包括碳化硅材料、空氣預熱器換熱鋼管，碳化硅材料內襯于空氣預熱器換熱鋼管內壁。該熔鋁爐用空氣預熱器為了避免高溫燒壞，其采用碳化硅材料內襯于空氣預熱器換熱鋼管內壁，這使得制造成本升高。
[0005]又如中國專利公開第203550557U號揭示的一種熔鋁爐快速切換蓄熱式燃燒系統，包括:爐體、第一及第二燃料噴嘴、第一及第二通氣管、第一及第二儲熱器、第一及第二進氣管，其中，第一儲熱器與第二儲熱器能夠交替在預熱工作狀態與蓄熱工作狀態之間切換運行。并且，第一儲熱器和/或第二儲熱器包括第一級蓄熱區、第二級蓄熱區以及設置在第一級蓄熱區與第二級蓄熱區之間的沉淀區。該熔鋁爐快速切換蓄熱式燃燒系統為了避免高溫損壞儲熱器，采用了兩個儲熱器交替運行，這使該系統的構造成本升高。
[0006]可見，以上所公開的技術均采用換熱器進行高溫煙氣和空氣的熱交換，利用煙氣余熱來預熱空氣，然而上述技術存在缺點或不足，例如:(1)、將一對燃燒器以及與一對燃燒器分別對應的一對蓄熱室設置在爐體的兩側，當一側的燃燒器和蓄熱室溫度過高時，切換為另一側的燃燒器和蓄熱室，然而在切換過程中需要設備停止運行，使得燃燒不連續，功率損耗大；(2)、上述高溫煙氣與空氣之間的換熱方式，熱交換效率不高，均無法達到較佳的熱交換效果，特別對于熔鋁爐而言，由于其排放的煙氣溫度高達1000-1100攝氏度，上述換熱器的結構和工作方式均無法滿足有效降低煙氣溫度的要求，因此易造成換熱器的溫度過熱，特別是采用碳鋼制造的換熱器，更無法長時間承受如此高的煙氣溫度，存在安全隱患；
(3)、排放的煙氣中氮氧化合物含量高，對環境存在危害。
[0007]因此，提供一種能夠充分利用煙氣余熱、實現高溫煙氣與空氣之間有效熱交換的熔鋁爐余熱利用系統成為業內急需解決的問題。

【發明內容】

[0008]本發明的目的是提供一種能夠顯著提高換熱效率、有效避免換熱器過熱損壞的連續式低氧高溫燃燒熔鋁爐。
[0009]本文中的術語“標定耐熱溫度”是指材料在該溫度下可以保證長時間工作而不損壞。
[0010]一般碳鋼的標定耐熱溫度約為350攝氏度，碳鋼最高允許使用溫度上限一般為450攝氏度，超過450攝氏度碳鋼會產生石墨化現象，使鋼的強度降低導致碳素鋼不能滿足使用要求。因此，盡管碳鋼價格低廉且工藝性能(如焊接性和冷成形性)優良，但一般的熔鋁爐高溫換熱器不能采用碳鋼材料制造。
[0011]—般不銹鋼的標定耐熱溫度約為525攝氏度。有些特殊的不銹鋼耐熱溫度可能更高，如301或304不銹鋼的耐熱溫度約為870攝氏度左右，但不銹鋼材料價格較高且工藝性能較差，雖然可用于熔鋁爐高溫換熱器，但在約1000攝氏度的高溫工況下，也會縮短使用壽命ο
[0012]本發明采用特殊構造的多孔噴管換熱器，即使換熱器采用一般碳鋼制造，也能保證長時間工作不損壞。
[0013]根據本發明的方案，提供一種具有多孔噴管換熱器的連續式低氧高溫燃燒熔鋁爐，包括:爐體，爐體包括設于內部的熔鋁池、設于內部且位于熔鋁池上方的燃燒室、以及設于爐體的一端壁且與燃燒室連通的第一高溫煙氣出口 ；至少一個燃燒噴嘴，至少一個燃燒噴嘴設于爐體的另一端壁用于將燃料和助燃氣體噴射至燃燒室內燃燒放熱以將熔鋁池內的鋁熔化成鋁液；煙氣管路，煙氣管路將爐體的第一高溫煙氣出口連接至煙囪；以及高溫換熱器，高溫換熱器設于煙氣管路中以利用煙氣余熱預熱空氣。其中，高溫換熱器為多孔噴管換熱器，多孔噴管換熱器包括煙氣通道以及設于煙氣通道中的至少一個熱交換筒體，至少一個熱交換筒體包括形成環形端壁且中央形成進氣孔的首端、形成敞口端的尾端、以及圍繞進氣孔在至少一個熱交換筒體內從首端向尾端延伸的多孔噴管，其中，冷空氣經由進氣孔進入多孔噴管換熱器，預熱后的高溫空氣經由尾端流出多孔噴管換熱器，并且，多孔噴管包括鄰近尾端的封閉端以及在進氣孔與封閉端之間延伸的管體，管體的周壁上設置若干空氣噴孔使得:經由進氣孔進入至少一個熱交換筒體內的冷空氣通過若干空氣噴孔噴射至至少一個熱交換筒體的內壁以便與流經至少一個熱交換筒體的外壁的高溫煙氣快速換熱而使至少一個熱交換筒體的溫度保持低于其制造材料的標定耐熱溫度。
[0014]優選地，多孔噴管換熱器包括沿著煙氣流動方向依次設于煙氣通道中的第一熱交換筒體、第二熱交換筒體及第三熱交換筒體，多孔噴管換熱器還包括設于煙氣通道外部的第一連接通道及第二連接通道，第一連接通道將第一熱交換筒體與第三熱交換筒體在空氣流動方向上尾首相連，第二連接通道將第三熱交換筒體與第二熱交換筒體在空氣流動方向上尾首相連，其中，冷空氣經由第一熱交換筒體的進氣孔進入第一熱交換筒體并依次流經第一連接通道、第三熱交換筒體、第二連接通道、以及第二熱交換筒體，預熱后的高溫空氣經由第二熱交換筒體的尾端流出。
[0015]可選擇地，多孔噴管換熱器進一步包括設于煙氣通道外部的與第一熱交換筒體的首端連通的進氣室以及設于煙氣通道外部的與第二熱交換筒體的尾端連通的出氣室，于進氣室的室壁上形成多孔噴管換熱器的低溫空氣入口，于出氣室的室壁上形成多孔噴管換熱器的高溫空氣出口，多孔噴管換熱器的煙氣通道的鄰近第一熱交換筒體的一端形成高溫煙氣入口，多孔噴管換熱器的煙氣通道的鄰近第三熱交換筒體的一端形成低溫煙氣出口。
[0016]可選擇地，進一步包括設于煙氣管路中且在煙氣流動方向上位于多孔噴管換熱器上游的除塵換熱室，除塵換熱室包括間隔設于頂部的含塵煙氣入口和除塵煙氣出口，含塵煙氣入口與爐體的第一高溫煙氣出口連通，除塵煙氣出口與多孔噴管換熱器的高溫煙氣入口連通。
[0017]可選擇地，除塵換熱室可以采用耐高溫材料(比