節能型臺車式型殼培燒爐的應用

劉建筑

摘 要：型殼培燒爐是型殼澆鑄前加熱并去除殘余模臘的加熱設備。隨著國家“十三五”規劃對制造業環保要求的提高，并應廠家對節能環保設備的要求，本文主要以大連某鑄造公司原有爐型在實際使用過程中存在的弊端進行分析，對此種爐型的加熱方式、節能模式進行改進，并對改進后的實際效果做出闡述。

關鍵詞：型殼培燒爐；專用燒嘴；多孔排煙；節能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.055

1 原有爐型的使用情況及存在問題

本文涉及工廠在城市邊緣的郊區地帶，使用的燃料為自產發生爐煤氣，煤氣發生爐較為陳舊，現場環境惡劣。在實際生產中，主要存在以下問題：

（1）加熱燃料為發生爐煤氣，廠家自建煤氣發生爐，且需要較大煤場配合，占地大；

（2）發生爐煤氣的主要成分為一氧化碳，為《職業性接觸毒物危害程度分級》中的職業接觸限值氣體，應避免使用；

（3）原有型殼培燒爐為實爐底形式，型殼的進出爐方式均為人工挑料的裝出料方式，勞動強度大，操作環境惡劣，對于復雜型殼，必須謹慎操作，稍有不慎，會造成型殼的破損，造成經濟損失；

（4）燃燒系統陳舊，采取的是下供熱、后排煙方式，偶爾會造成型殼上部透熱不夠，且加熱速度慢，空燃比調節不合理，空氣過剩系數小，煤氣燃燒不充分，型殼內的殘留模具臘不能充分燃燒，煙氣灰分大，既造成燃料浪費，又污染環境。

2 改進措施

鑒于國家“十三五”機械工業節能規劃節能要求提出的“工業窯爐運行效率現有基礎上提高5%”要求及生產實際的需要，我公司技術人員與生產廠家的相關負責人對型殼培燒爐的燃料種類更換、爐體形式改變、燃燒系統升級及環保節能措施等方面進行了深入的探討，決定由我公司牽頭，全權負責改進生產廠家的型殼培燒爐及配套相關設備的工作。

（1）燃料種類的更換。天然氣為最清潔能源，但本地天然氣主要供應民用，決定使用液化氣作為型殼培燒爐的供熱燃料。經當地城建局及安監局批準，由生產廠家自行出資拆除原有煤氣發生爐，清除煤場，在原址建立小型液化氣汽化間，以滿足生產用氣需要。

（2）爐型選擇。取消人工挑料的裝出料方式，減輕工人勞動強度，優化操作環境，將爐型定為臺車式進出料方式，加熱排煙布局采用上加熱、下排煙的方式，臺車密封形式為纖維密封+曲面密封形式，節能模式為雙節能模式，助燃空氣采用的是復合式金屬換熱器（煙氣-空氣），可將助燃空氣溫度提高至200℃以上，實現第一步節能；后接管式換熱器（煙氣-水），換熱器后的水出入口接續的是中間水箱，水經循環泵循環經過管式換換熱器，4小時便可將2噸水水溫提高至65℃以上。管式換熱器全部采用耐熱鋼制作，走水側用白鋼采用的是食品級材質，夏秋兩季用于員工淋浴，冬春兩季用于辦公區域供暖，見下圖（圖1）。

（3）燃燒系統。原有窯爐的燃燒系統陳舊，供熱方式不合理，加之原有燃料使用的是發生爐煤氣，在燒嘴中經常因焦油聚集而堵塞燒嘴，既保證不了供熱能力，也不能供給殘余模具臘燃燒用所需的空氣。新爐型的燒嘴對稱錯布于爐體兩側，此燒嘴為我公司專為型殼培燒設計的專用燒嘴，供風為二級供風模式，既保證燒嘴的供熱能力又能保證助燃空氣的過剩系數，保證型殼內的殘余模具臘的充分燃燒。煙氣效果明顯好于原有爐型煙氣，經當地環保部門測評，煙氣排放合格。

（4）排煙方式。此爐型采用上加熱、下排煙方式，臺車面板采用的多孔預制件，下部是排煙通道，煙氣經多孔均勻排出，此種排煙方式保證爐溫的均勻性，保證型殼加熱溫度均勻透熱。

3 使用效果

經過一年多的使用，新爐型的優點已經得以明顯體現，主要有以下幾個方面：

（1）采用臺車進出料方式，爐前操作工人勞動強度明顯減輕，且臺車采用慢速平穩運行，型殼破損率明顯減少，節約用料成本；助燃空氣預熱溫度每提高100℃，燃料節約率約為5%，并經管式換熱器對煙氣余熱進行二度回收，綜合節能約為13%左右，但因本爐自動化程度很高，用電設備較多，用電功率約占綜合節能的5%左右，故實際綜合節能在8%左右，達到國家“十三五”規劃中目標要求；

（2）經過統計核算，生產能力相同時，使用發生爐煤氣加熱時，實際耗煤量約為：300kg/h，煤的綜合價格（含運費人工等）約為1.20元/kg，則耗費為：360元/h；使用液化氣做為燃料時，流量計統計消耗為：40m3/h，液化氣平均價格約為：7.50元/m3，耗費為：300元/h；燃料成本節省為：60元/h。按每天工作8小時計算，年工作天數約為250天，燃料成本節約為：12.0萬元/年。

（3）二級管式換熱器的熱水夏秋兩季用于員工洗澡，冬春兩季用于辦公區域供暖。員工洗澡用水量約為2.5噸/天，原有洗澡用供熱水設備是電加熱器，耗電費用約為：43元/噸，用電費用為：107元/天，按夏秋兩季工作天數146天計算，耗電費用為：1.56萬元，使用管式換熱器利用煙氣余熱循環加熱熱水供給員工洗澡用熱水時，此部分費用全部節省。冬春兩季用于辦公區域供暖，辦公區域分上下兩層，總體建筑面積約為600m2，按照大連市區非住宅區域的采暖費標準（31元/m2），合計采暖費用為：1.86萬元，此部分費用也全部節省。

綜上所述，使用新型殼培燒爐及配套系統，實際節約投入約為：15.42萬元/年，效果非常顯著。

4 總結

鑄造行業是機械制造工業的重要基礎，在國民經濟中占著相當重要的位置。與之配套的型殼加熱設備起著舉足輕重的作用，既要保證型殼加熱溫度的均勻性，也要滿足國家環保要求，做好節能措施。我公司作為型殼加熱設備的供應商，在技術上做好研發，在經驗上做好積累，為鑄造行業的良好發展做出應有貢獻。

參考文獻：

[1]GB/T51098-2015 城鎮燃氣規劃規范[S].中華人民共和國住房和城鄉建設部.

[2]王秉銓等.工業爐設計手冊 第7章 第13章[S].