倾动回转炉在铝废料熔炼时开始代替反射炉,在获得日益较为广泛的应用,与反射炉相比,其主要优点:铝的实际回收率提高3%-5%,能源节约25 %,生产率提高50 %。上世纪90年代以来,倾动式回转炉不但在加速取代反射炉,而且以更快的速度取代固定式回转炉。初期这种替代主要是为了减少造渣盐的用量,造渣盐用量的减少,既相应节约了能源、减少了排放,又使成本有所下降。
郑州万润再生资源装备有限公司自行设计制造的倾动回转炉,具有全部自主知识产权。这类倾动式回转炉(图1)特别适合于处理铝炉渣、废铝箔、混合废铝碎料,也可以处理废旧铅、锌电池,已形成产品系列。小型炉可处理2t废料或炉渣,而大型炉的装料量可超过20 t,产量可达90 t/d。
规格型号 | 炉身尺寸(mm) | 传动方式 | 处理能力 |
HZL-2T | Φ1800×3500 |
主电机: 链轮链条传动 桶身:环形轨道与托轮摩擦传动 |
2 |
HZL-5T | Φ2300*4500 | 5 | |
HZL-8T | Φ2500*5180 | 8 | |
HZL-10T | Φ2800*5680 | 10 | |
HZL-12T | Φ3000*6150 | 12 | |
HZL-15T | Φ3500*6650 | 15 |
图1 铝渣处理回转炉
Fig. 1 Rotary furnace for aluminum slag treatment
采用常规反射炉熔炼废旧铝的能耗约1000kw/t,当于100Nm³/t天然气或100L/t石油。而用倾动式回转炉可节约25%。能耗下降主要得益于回转炉热传输的显著改善与烧嘴的双通道排列, 烟气中的余热得到大量回收。
倾动式回转炉采用比例积分微分控制模( IP )D 控制燃料与助燃空气量。同时这种控制是连续的, 可根据装炉量自动调节温度, 使熔炼过程处于优化状态。反射炉熔炼时是将炉顶或上炉墙温度调到1100℃,, 而倾动式回转炉的调定温度为750℃。能源节约25%就来自这种温度差与热效率的提高倾动式回转炉生产率的提高得益于: 采用全自动化装料机自动化渣槽(箱)自动化扒渣这意味着在熔炼过程中仅进行简单的操作;操作人员可减至少, 一个人可操作2台炉高的热效率与熔炼过程的全自动化控制相结合使熔化速度达到佳值,倾动式回转炉的熔炼周期可减少到不足4h,就是说, 根据炉容量的不同,每台炉每天可熔炼6 炉一8 炉,这相当于一台15t炉每24 h 可熔炼90 t 再生铝,, 一台5t的炉可熔炼约40t。
与反射炉比, 倾动式回转炉对废料的容纳范围宽得多,从低等级的炉渣、切屑、易拉罐到的工艺废料都能有效地熔炼。因而再生铝企业可用低等级废料熔炼出较高等级的或甚至再生铝,获得好的经济效益。用反射炉不能熔炼切屑与炉渣等低品质废料。
由以上的介绍可见,倾动式回转炉的主要优点为烧损降低与生产率提高,这是由于熔炼温度时间与燃烧参数等的全盘自动化控制。
对于英国MELTING Solutions 公司的倾动式回转炉,郑州万润在设计方面作了一些改进,例如对炉门作了较大的改进, 将其直径增大到1.6m, 便于快捷大规格废料装炉,炉门安于耐热的铸钢框上,可在装料与熔炼的任意时候改变炉的倾角;在开启炉门时,燃烧嘴与排烟系统仍可继续不停地工作,因此装炉时既无熔炼时间损失又无能量损耗。
在再生铝熔体出炉时炉门仍处于关闭状态,不但节约了能源而且减少了铝的氧化损失(外边的冷空气不会进入炉内),还能保持耐火材料吸收的热。在熔体出完之后,炉门所处的位置能确保渣与铝熔体完全分离,后,将炉倾动到一定角度,放出剩下的少量铝熔体,此时炉门处于半关闭状态。
由于在设计方面作了较大的改进,使熔炼时间又进一步缩短约10 %,能耗也相应节约了一些。
郑州万润设计的倾动式回转炉不仅可以用于铝的熔炼和回收,同样可以广泛用于其他有色金属,如铜、铅、锌等常见有色金属的回收再利用。同时针对不同的金属,拥有成套的技术资料和回收方案,大限度的提高回收率和能效。其中:
(1)处理锌渣的生产效率比反射炉的提高50%:
(2)在回收铅蓄电池中的铅时,装料量可为反射炉的3倍,因而生产效率提高了200%;
(3)此外,炉在回收处理铂渣中的铂时也取得好的效益,仅能源节约方面就可达25%。
倾动回转炉系统由下列装备组成:有耐火内衬的旋转圆筒、燃烧器和烟道、炉门、挡渣器、活动机架、固定底座、控制柜和液压系统、自动上料机、自动化渣包和铝熔体包、扒渣机,大型炉还配套有自动垛锭机等。
耐火炉衬采用高品质的耐磨浇注料与高密度保温板浇注而成,用不锈钢W型锚将浇注料衬紧固于炉壁上。
图2 固定炉门和挡渣器
Fig.2 The fixed door and the slag stopper
图3 随动旋转炉门
Fig.3 The follow-up type rotation door
带有随动旋转炉门的回转炉在加热熔炼过程中,关闭炉门时可带着燃烧器倾斜。随动炉门部分打开时,可以观察炉内炉料的熔化情况,也可以放出熔体进行铸造,既可以节能也可以减少炉内熔体氧化。炉门可以绕着转轴完全打开,与装料机相配的装料口的直径可达2 m或更大一些。
炉配备双通道烧嘴,烟气中的余热可得到大量回收,可降低能耗25%左右,能源节约还由于反射炉通常将炉腔温度控制在1000℃~1100℃,而倾动式回转炉的温度设定在700℃—750℃。
郑州万润再生资源装备有限公司的倾动式回转炉是全自动化的,一切工艺参数均由电脑控制,也是全盘环境友好型的,全部烟气都经过净化处理,一切排放物与废弃物均符合环保法规与条例要求。
燃料与助燃空气量由比例积分控制模块控制。通过炉尾的热电偶实时将炉膛温度传至控制系统,它是参数化连续化的,可根据装炉量自动调节温度;同时通过比例烧嘴系统可实时测定流入烧嘴的天然气与助燃气体量,将数据反馈给控制系统,精确调节它们的流入量与比例,从而控制炉膛的氧化——还原气氛,在熔炼初期提升熔化效率、熔炼后期减少烧损。
电气控制柜的环境等级为IP55,可以就地安装也可以远程安装,配有遥控器。电气隔离装置具有很高的安全性,能确保人员安全。
装料机(图4)与熔体(渣)包(图5)运转是自动化的,提高了环保性与安全性,节约人力资源。
图4 自动装料机在装炉
Fig 4 loading of the automatic loading unit