节能型台车式型壳培烧炉的应用

刘建筑

摘 要：型壳培烧炉是型壳浇铸前加热并去除残余模腊的加热设备。随着国家“十三五”规划对制造业环保要求的提高，并应厂家对节能环保设备的要求，本文主要以大连某铸造公司原有炉型在实际使用过程中存在的弊端进行分析，对此种炉型的加热方式、节能模式进行改进，并对改进后的实际效果做出阐述。

关键词：型壳培烧炉；专用烧嘴；多孔排烟；节能

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

1 原有炉型的使用情况及存在问题

本文涉及工厂在城市边缘的郊区地带，使用的燃料为自产发生炉煤气，煤气发生炉较为陈旧，现场环境恶劣。在实际生产中，主要存在以下问题：

（1）加热燃料为发生炉煤气，厂家自建煤气发生炉，且需要较大煤场配合，占地大；

（2）发生炉煤气的主要成分为一氧化碳，为《职业性接触毒物危害程度分级》中的职业接触限值气体，应避免使用；

（3）原有型壳培烧炉为实炉底形式，型壳的进出炉方式均为人工挑料的装出料方式，劳动强度大，操作环境恶劣，对于复杂型壳，必须谨慎操作，稍有不慎，会造成型壳的破损，造成经济损失；

（4）燃烧系统陈旧，采取的是下供热、后排烟方式，偶尔会造成型壳上部透热不够，且加热速度慢，空燃比调节不合理，空气过剩系数小，煤气燃烧不充分，型壳内的残留模具腊不能充分燃烧，烟气灰分大，既造成燃料浪费，又污染环境。

2 改进措施

鉴于国家“十三五”机械工业节能规划节能要求提出的“工业窑炉运行效率现有基础上提高5%”要求及生产实际的需要，我公司技术人员与生产厂家的相关负责人对型壳培烧炉的燃料种类更换、炉体形式改变、燃烧系统升级及环保节能措施等方面进行了深入的探讨，决定由我公司牵头，全权负责改进生产厂家的型壳培烧炉及配套相关设备的工作。

（1）燃料种类的更换。天然气为最清洁能源，但本地天然气主要供应民用，决定使用液化气作为型壳培烧炉的供热燃料。经当地城建局及安监局批准，由生产厂家自行出资拆除原有煤气发生炉，清除煤场，在原址建立小型液化气汽化间，以满足生产用气需要。

（2）炉型选择。取消人工挑料的装出料方式，减轻工人劳动强度，优化操作环境，将炉型定为台车式进出料方式，加热排烟布局采用上加热、下排烟的方式，台车密封形式为纤维密封+曲面密封形式，节能模式为双节能模式，助燃空气采用的是复合式金属换热器（烟气-空气），可将助燃空气温度提高至200℃以上，实现第一步节能；后接管式换热器（烟气-水），换热器后的水出入口接续的是中间水箱，水经循环泵循环经过管式换换热器，4小时便可将2吨水水温提高至65℃以上。管式换热器全部采用耐热钢制作，走水侧用白钢采用的是食品级材质，夏秋两季用于员工淋浴，冬春两季用于办公区域供暖，见下图（图1）。

（3）燃烧系统。原有窑炉的燃烧系统陈旧，供热方式不合理，加之原有燃料使用的是发生炉煤气，在烧嘴中经常因焦油聚集而堵塞烧嘴，既保证不了供热能力，也不能供给残余模具腊燃烧用所需的空气。新炉型的烧嘴对称错布于炉体两侧，此烧嘴为我公司专为型壳培烧设计的专用烧嘴，供风为二级供风模式，既保证烧嘴的供热能力又能保证助燃空气的过剩系数，保证型殼内的残余模具腊的充分燃烧。烟气效果明显好于原有炉型烟气，经当地环保部门测评，烟气排放合格。

（4）排烟方式。此炉型采用上加热、下排烟方式，台车面板采用的多孔预制件，下部是排烟通道，烟气经多孔均匀排出，此种排烟方式保证炉温的均匀性，保证型壳加热温度均匀透热。

3 使用效果

经过一年多的使用，新炉型的优点已经得以明显体现，主要有以下几个方面：

（1）采用台车进出料方式，炉前操作工人劳动强度明显减轻，且台车采用慢速平稳运行，型壳破损率明显减少，节约用料成本；助燃空气预热温度每提高100℃，燃料节约率约为5%，并经管式换热器对烟气余热进行二度回收，综合节能约为13%左右，但因本炉自动化程度很高，用电设备较多，用电功率约占综合节能的5%左右，故实际综合节能在8%左右，达到国家“十三五”规划中目标要求；

（2）经过统计核算，生产能力相同时，使用发生炉煤气加热时，实际耗煤量约为：300kg/h，煤的综合价格（含运费人工等）约为1.20元/kg，则耗费为：360元/h；使用液化气做为燃料时，流量计统计消耗为：40m3/h，液化气平均价格约为：7.50元/m3，耗费为：300元/h；燃料成本节省为：60元/h。按每天工作8小时计算，年工作天数约为250天，燃料成本节约为：12.0万元/年。

（3）二级管式换热器的热水夏秋两季用于员工洗澡，冬春两季用于办公区域供暖。员工洗澡用水量约为2.5吨/天，原有洗澡用供热水设备是电加热器，耗电费用约为：43元/吨，用电费用为：107元/天，按夏秋两季工作天数146天计算，耗电费用为：1.56万元，使用管式换热器利用烟气余热循环加热热水供给员工洗澡用热水时，此部分费用全部节省。冬春两季用于办公区域供暖，办公区域分上下两层，总体建筑面积约为600m2，按照大连市区非住宅区域的采暖费标准（31元/m2），合计采暖费用为：1.86万元，此部分费用也全部节省。

综上所述，使用新型壳培烧炉及配套系统，实际节约投入约为：15.42万元/年，效果非常显著。

4 总结

铸造行业是机械制造工业的重要基础，在国民经济中占着相当重要的位置。与之配套的型壳加热设备起着举足轻重的作用，既要保证型壳加热温度的均匀性，也要满足国家环保要求，做好节能措施。我公司作为型壳加热设备的供应商，在技术上做好研发，在经验上做好积累，为铸造行业的良好发展做出应有贡献。

参考文献：

[1]GB/T51098-2015 城镇燃气规划规范[S].中华人民共和国住房和城乡建设部.

[2]王秉铨等.工业炉设计手册 第7章 第13章[S].