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铝型材时效炉节能技术
随着政府陆续出台一系列环境整治政策,节能环保已成为生产企业一项迫在眉睫的任务。在铝合金型材生产过程中节约能源的消耗,理应引起我们的高度重视。
铝型材在挤压成型后强度不足,必须经过时效热处理才能进入后续的表面处理工艺。而卧式时效炉普遍存在加热升温慢、装料车所耗无效热过多以及烟气带走热量过多的缺点。本文介绍的新建时效炉通过结构改造、采用滚筒/链条式传动以及回收热烟气等途径,提高了时效炉的热效率,减少燃料的消耗量,最终实现节能环保和降低生产成本的目的。
时效炉热效率低下的原因
当前时效炉普遍存在热效率低下的现象,造成企业生产成本增加,其原因分析如下:
1)时效炉进出料时,下一炉物料在炉外停留时间过长,导致时效炉因开放、关停造成的蓄热损失严重;
2)进出料所用的装料车在时效过程中吸热过多,且吸收的热量为无效热耗,降低了时效炉的热效率,延长升温时间;
3)时效炉烟气的直接排放带走了大量的热,最终导致热效率低下;
4)时效炉炉体的保温性能不足,导致热量逃逸情况严重,降低热效率。
解决措施
针对上述时效炉热效率低下的情况,新建时效炉在节能技术上进行了突破和改进,从而更好地提高时效炉的热效率,达到节能环保和降低生产成本的目的。解决措施如下:
扩大时效炉的一次性处理量
扩大时效炉一次性处理量就是要增大时效炉的容积。经研究和生产实践表明,时效炉的容积越大,热的利用效率会越高。新建时效炉的有效空间达到13500mm?3000mm?2920mm,与旧式的小型时效炉相比,显著增加了时效的一次性处理量。当热处理相同重量铝型材时,开炉的进、出料时间和次数减少,可以有效地降低因开放、关停炉而导致的蓄热损失,最终提高炉的热效率。
采用混合式传动装置的节能技术
目前,国内大多数铝型材企业在进行时效热处理时都是利用装料车载料框、物料进出时效炉。但是装料车由于自身重量太大,往往导致型材时效处理过后,带出的物理显热占了总支出热量的很大比重。而且,装料车吸收的热量为无效热耗,对铝型材的升温加热没有任何的帮助,反而增加了时效加热的时间。因此,在进出料时减少装料车的重量或尽量不使用装料车载料成为缩短时效升温时间、提高生产效率的关键。新建节能时效炉在进出物料方面做了很大的改进,采用滚筒/链条式的混合传动装置,从而抛弃了以往采用进料车进出时效炉的方式。
时效炉的进料端采用滚筒式,传动设计为两级传动,以提高料框在滚筒上运行的平稳性,同时可以配合并满足自动装框机构的使用要求。时效炉开始工作时,工人用机器将装框后的物料置于滚筒轨道上,此时发动机驱动滚筒两端的链条运动,链条再带动滚筒转动,相邻的滚筒会把物料传送到时效炉。炉内及出料端分别是链条式传动,出料时,出料端炉门上升打开,链条传送带将经过热处理的物料运到炉外,最后进行冷却。利用滚筒/链条式的混合传动机构,使得进出料时不再需要装料车装料,省去了装料车在时效升温过程中吸收的无效热量[2],从而缩短时效升温的时间(见表1,加热时间缩短32min),大大提高了时效炉的热效率。
另外,新建时效炉的前后两端都设置炉门,确保上一炉的物料时效处理后,下一炉已经装框的物料能够接着从进料端进炉,这样可以省去单端炉门进出料情况下料框逐个装卸的停留时间,同时减少炉体内部的余热散失,缩短升温时间。
对时效热量进行循环利用
时效炉烟气的直接排放会带走大量的热,造成热量的损失,这是导致时效炉热效率低下的主要原因之一。新建时效炉在烟气排放方面进行了适当的改进[3-4]。当加热后的空气被循环风机送往炉门的分风口,并通过分风口分层喷向待加热的型材,大部分的余热能够收集送回燃烧室,并通过热交换器再次升温加热,实现循环再用,余下的烟气通过烟囱排走。这样可以缩短时效升温的时间,减少恒温时排烟热的损失,很好地体现了节能环保的理念。
此外,新建节能时效炉还在选材、选料等方面追求最佳节能效果。例如,选用绝热性优秀的材料来构建时效炉的炉壁、炉底和炉顶,以提高时效炉的气密性、保温性和强度;通过PLC、变频器控制电机频率和循环风机的风速,从而使炉内温度适应型材升温、保温要求等。
测试结果与比较
新建时效炉应用上述节能技术并投入连续工业生产后,其测试结果与旧式时效炉的比较如表1所示。由表1的结果可知,新建节能时效炉比旧式时效炉每吨产品的天然气消耗量下降了2.2 m3(下降了31.4%),升温时间缩短32min,同时能够保证型材时效的质量。
挤压铝型材时效质量的好坏,决定了产品的质量。新建时效炉在节能技术方面进行很大的改进,自投入工业生产运行以来,不但缩短了时效加热时间,提高生产效率,而且在节能环保和降低生产成本方面发挥了重大作用,这为今后时效炉节能技术的进一步发展提供了参考。
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