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    關(guān)于鋁合金集中熔爐的節(jié)能改善

    2018-05-22 04:27:17寧耀剛
    鑄造設(shè)備與工藝 2018年2期
    關(guān)鍵詞:熔爐投料煙道

    寧耀剛

    (陜西法士特集團(tuán)鑄造分公司壓鑄車間,陜西寶雞 722409)

    鋁合金集中熔化爐是鋁合金熔化和保溫一體的專用設(shè)備。公司采購的是3.0 t/h集中熔化爐,通過一臺15 kW的大風(fēng)機(jī)供應(yīng)3個熔化燒嘴及1個保溫?zé)欤ㄟ^歐姆龍CP1E系列PLC控制系統(tǒng),實現(xiàn)熔化過程的自動化控制。公司熔化生產(chǎn)鋁合金跟隨市場形勢變化,某一長段時期,鋁合金產(chǎn)品需求下降,達(dá)不到熔爐3 t/h熔化率,長時間的非連續(xù)投料生產(chǎn),造成車間熔爐燃?xì)鈬嶄X消耗一度達(dá)到120 m3/t,為此非滿負(fù)荷生產(chǎn)時,如何降低能源浪費與空耗,改善迫在眉睫。

    1 熔化爐改善點分析

    總結(jié)熔化爐存在能源消耗的問題,針對可能存在能源浪費的設(shè)備構(gòu)造和人為原因,分析確認(rèn)得出可以從三個方面進(jìn)行改善或改造。

    1.1 熔化爐排煙口敞口直排,熱量損失嚴(yán)重

    排氣煙道沒有擋板,不管大小火熔化燃燒,很大一部分熱量直接隨管路排出車間,浪費大,熔化效率低。

    1.2 非滿負(fù)荷生產(chǎn),熔化燒嘴空燒,浪費嚴(yán)重

    1)投料機(jī)正常投料時,依照原程序控制系統(tǒng),由排煙溫度控制器控制熔化燒嘴進(jìn)行熔化燃燒,但存在問題是,非滿負(fù)荷生產(chǎn)時,手動排氣溫度設(shè)置過低時無法完成爐內(nèi)鋁料熔化,設(shè)置過高時空燒現(xiàn)象明顯,浪費極大。

    2)每班次都需要定期清理熔化室內(nèi)殘渣爐料,原操作需要手動設(shè)置很高的排氣溫度,保持熔化和液路燒嘴持續(xù)燃燒,一段時間后,關(guān)閉燒嘴后清理爐膛,操作不便且存在很多人為的不確定因素。

    1.3 大功率風(fēng)機(jī)供應(yīng)鋁水保溫?zé)旌腿刍療欤娔芾速M嚴(yán)重

    保持室鋁水需要時刻點火保溫,這樣助燃風(fēng)機(jī)需要常開,以保證鋁水溫度。設(shè)備配備一臺15 kW的大功率風(fēng)機(jī),設(shè)計功率和風(fēng)量供應(yīng)熔化和保溫共計4個燒嘴,而非滿負(fù)荷生產(chǎn)時,很大部分時間只需保持燒嘴運行,由此而造成燃?xì)饧半娔艿暮艽罄速M。

    2 熔化爐節(jié)能改善過程

    2.1 排煙煙道改造

    圖1 排煙煙道增加擋板閥+控制蝶閥

    圖2 小管路連接壓力傳感器

    圖3 壓力傳感器連接的壓力控制器

    在排煙煙道部分增加排氣煙道擋板閥+蝶閥馬達(dá)(如圖1所示),然后從爐體煙道旁位置連接管路,接通壓力傳感器(如圖2所示),規(guī)格0~100mbar輸出連接至熔爐控制柜內(nèi)壓力控制器裝置(如圖3所示),調(diào)試中根據(jù)實際爐腔測定壓力設(shè)置上下限值驅(qū)動蝶閥馬達(dá),從而控制煙道擋板閥自動控制。根據(jù)生產(chǎn)車間熔爐密閉情況,將壓力傳感器采集數(shù)據(jù)輸入壓力控制器,設(shè)置煙道擋板閥開關(guān)壓力值H1為250,H2為400(比例放大100倍,為了更加靈敏的檢測爐腔壓力變化),盡量保證爐腔內(nèi)熱損失最小。

    2.2 熔爐程序方面改善

    2.2.1 配合排氣煙道擋板閥爐內(nèi)保溫

    熔爐投料生產(chǎn)時,設(shè)置較低且固定不變的排氣溫度,當(dāng)投料機(jī)停止投料15 min時,熔化燒嘴全部變小火(注意,15 min是根據(jù)實際爐腔內(nèi)鋁料被完全熔化而定),以節(jié)約燃?xì)饪蘸摹?/p>

    2.2.2 增加清理前熔化功能

    在熔爐控制柜設(shè)置一個清理前熔化按鈕并在程序中進(jìn)行改造,需要清爐時,按下按鈕,PLC開始計時燃燒,屏蔽排氣溫度控制影響,15 min大火燃燒,時間到達(dá)后自動關(guān)閉燒嘴,操作工進(jìn)行清爐操作。

    2.3 保溫室單獨助燃風(fēng)機(jī)設(shè)計

    增加保持燒嘴助燃風(fēng)機(jī),設(shè)計功率3 kW,與設(shè)備配備的15 kW風(fēng)機(jī)獨立并行運行。當(dāng)停止投料15 min時,熔化燒嘴全部變小火,再持續(xù)15 min內(nèi)沒有投料時,關(guān)閉15 kW大風(fēng)機(jī),只有一臺3 kW的小風(fēng)機(jī)工作,供應(yīng)保持燒嘴(程序中需改動保持燒嘴單獨點火時,仍舊可以燃燒準(zhǔn)備)。

    3 熔化爐節(jié)能改善效果

    3.1 節(jié)約燃?xì)庀慕y(tǒng)計分析

    實施改善方案前后,統(tǒng)計車間現(xiàn)場熔化爐同等比例的鋁料燃?xì)庀那闆r,如表1(以下數(shù)據(jù)僅表示以當(dāng)?shù)厝細(xì)鉄嶂禐榛A(chǔ)的數(shù)據(jù)采集)。

    表1 熔化爐改善前后能耗對比

    從表中可以看出,鋁錠與回爐料比例越高,燃?xì)庀脑缴?;鋁錠:回爐料=2.3時,改造前,噸鋁燃耗>104 m3,改造后,噸鋁燃耗=93 m3,噸鋁燃?xì)庀墓?jié)約>11 m3,節(jié)能效果>10.6%.

    3.2 節(jié)約電能消耗分析

    熔化爐在非滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)情況下,根據(jù)車間生產(chǎn)實際,實行兩班制生產(chǎn),其余一個班次鋁水保溫。實施改善前后,車間內(nèi)熔爐用電使用情況如表2所示。

    結(jié)合車間生產(chǎn)實際,周末放假期間以及節(jié)假日期間,只保持小風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn),按照每月平均放假5天計算,節(jié)約電耗96(度)×3(班次)×5(天)=1440度,每月節(jié)約電:(13.5×2+96)度×25天+1440 度 =4 515 度。

    表2 改造前后用電情況測算

    4 結(jié) 論

    通過對熔爐硬件方面和軟件方面的設(shè)計改善,在車間生產(chǎn)任務(wù)不飽滿,熔爐非飽和熔化狀態(tài)下,熔化爐節(jié)能效果顯著。在實際應(yīng)用中,隨著車間生產(chǎn)噸位提升,熔化投料量及放鋁水量增多,增加的排煙控制蝶閥還可降低熔化室內(nèi)熱損失,可提升熔化效率;熔化程序方面的改善,有效地減少了空燒熱損,對于熔化效率的提升也有很大作用。

    參考文獻(xiàn):

    [1] 文杰.歐姆龍PLC電氣設(shè)計與編程自學(xué)寶典[M].北京:中國電力出版社,2015.

    [2] 龔運新,楊進(jìn)民.歐姆龍PLC實用技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2015.

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