• 前言：

在我國(guó)的有色金屬工業(yè)中，熔化爐大多是使用火焰爐對(duì)物料進(jìn)行熔化。在我國(guó)鋁加工最為密集的廣東珠三角地區(qū)和河南洛陽(yáng)、許昌、鄭州地區(qū)以及長(zhǎng)三角地區(qū)，由于燃料來(lái)源問(wèn)題和國(guó)家環(huán)保要求，只能使用清潔燃料。因此燃料的消耗成本在加工成本中所占比例越來(lái)越高。目前，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)及加工企業(yè)不斷探索新的替代能源和技術(shù)以降低成本。鑒于此，我們經(jīng)過(guò)多年的研究、實(shí)驗(yàn)，以及借鑒國(guó)內(nèi)外的成功經(jīng)驗(yàn)，決定推廣以生物質(zhì)天然氣為燃料的高溫空氣燃燒技術(shù)（蓄熱式燃燒技術(shù)）。生物質(zhì)天然氣燃料蓄熱式燃燒技術(shù)可以大幅度地降低能源消耗，使用戶的燃料費(fèi)用消耗降到最低。同時(shí)也可以滿足最嚴(yán)的環(huán)保指標(biāo)，相關(guān)排放指標(biāo)符合最嚴(yán)苛的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)（2+26城市排放標(biāo)準(zhǔn)）。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)國(guó)家提倡的碳中和的要求，可謂一舉多得。生物質(zhì)氣體燃料的蓄熱式燃燒技術(shù)為有色金屬、冶金、熱處理、機(jī)械加工、建筑材料等使用燃料加熱的相關(guān)行業(yè)，提供了理想的節(jié)能、環(huán)保技術(shù)。大幅度降低了用戶的燃料成本消耗。為實(shí)現(xiàn)清潔燃燒和碳中和提供了質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的可再生清潔能源，是現(xiàn)在高價(jià)能源的理想替代技術(shù)。

二、技術(shù)簡(jiǎn)介：

1.高溫空氣燃燒技術(shù)簡(jiǎn)介：

蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)在日、美等國(guó)家簡(jiǎn)稱為HTAC技術(shù)，在西歐一些國(guó)家簡(jiǎn)稱為HPAC（Highly Preheated Air Combustion）技術(shù)，亦稱為無(wú)焰燃燒技術(shù)（Flameless combustion）。其基本思想是讓燃料在高溫低氧濃度氣氛中燃燒。它包含兩項(xiàng)基本技術(shù)措施：一項(xiàng)是采用溫度效率高達(dá)95%、熱回收率達(dá)80%以上的蓄熱式換熱裝置，極大限度回收燃燒產(chǎn)物中的顯熱，用于預(yù)熱助燃空氣，獲得溫度為800～1000℃（比爐溫低80~150℃）的助燃空氣；另一項(xiàng)是采取燃料分級(jí)燃燒和高速氣流卷吸爐內(nèi)燃燒產(chǎn)物，稀釋反應(yīng)區(qū)的含氧體積濃度，獲得濃度為3～15%（體積）的低氧氣氛。燃料在這種高溫低氧氣氛中，首先進(jìn)行諸如裂解等重組過(guò)程，造成與傳統(tǒng)燃燒過(guò)程完全不同的熱力學(xué)條件，在與貧氧氣體作延緩狀燃燒下釋出熱能，不再存在傳統(tǒng)燃燒過(guò)程中出現(xiàn)的局部高溫高氧區(qū)。這種燃燒是一種動(dòng)態(tài)反應(yīng)，不具有靜態(tài)火焰。它具有高效節(jié)能和超低NO_X排放等多種優(yōu)點(diǎn)。蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)自問(wèn)世起，立刻受到了日本、美國(guó)、瑞典、荷蘭、英國(guó)、德國(guó)、意大利等發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視，其在加熱工業(yè)中的應(yīng)用得到迅速推廣，取得了舉世矚目的節(jié)能環(huán)保效益。

2.燃料不換向蓄熱式燃燒技術(shù)簡(jiǎn)介：

針對(duì)有色金屬加工行業(yè)工業(yè)窯爐工藝特征，在吸收、保留傳統(tǒng)蓄熱式燃燒技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，我們推出了新型的燃料不換向蓄熱燃燒技術(shù)。它解決了原有蓄熱式燃燒系統(tǒng)的最大缺點(diǎn)，即由于換向蓄熱式燃料間歇燃燒，致使?fàn)t內(nèi)爐壓持續(xù)增加，為釋放爐壓保障爐內(nèi)安全，系統(tǒng)中需要設(shè)置輔助煙道，而輔助煙道的設(shè)置在釋放爐壓的同時(shí)造成了大量熱量的損失。燃料不換向蓄熱式燃燒的燃燒方式為火焰連續(xù)燃燒，所以該燃燒方式適用于高溫的生物質(zhì)燃料的燃燒。

3.生物質(zhì)氣體燃料技術(shù)簡(jiǎn)介：

生物質(zhì)氣體燃料又稱生物質(zhì)天然氣或生物天然氣，高溫沼氣。

生物天然氣是生物質(zhì)在高溫低氧狀態(tài)下強(qiáng)制裂解，產(chǎn)氣穩(wěn)定，需要時(shí)即投料生產(chǎn)，停料即停止產(chǎn)氣，生物天然氣是一種靈活，高效，穩(wěn)定，安全的清潔能源； 低溫沼氣是生物質(zhì)在常溫厭氧條件下，經(jīng)過(guò)微生物的發(fā)酵作用而生成的一種混合可燃?xì)怏w。沼氣產(chǎn)生過(guò)程緩慢，且需要儲(chǔ)存，所以不能滿足企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)需求，并且危險(xiǎn)極高。

生物質(zhì)天然氣是利用農(nóng)林竹木廢棄物、城市生活污泥、餐廚垃圾、食用菌渣、牛羊畜糞及一切可燃性物質(zhì)做為原料，轉(zhuǎn)換為可燃性氣體能源。為達(dá)到環(huán)保要求，我們?nèi)坎捎蒙镔|(zhì)顆粒。

生物天然氣是利用生物質(zhì)由碳?xì)浠衔锝M成且可揮發(fā)的特點(diǎn)而研發(fā)。生物質(zhì)固體燃料通過(guò)加溫到600度以上就可以分解成小分子的氣體，主要成份H2、CH4、CnHm、CO等可燃?xì)怏w。

工作流程：生物質(zhì)顆料由自動(dòng)送料系統(tǒng)送入氣化裝置后產(chǎn)生混合高溫燃?xì)?，再?jīng)過(guò)料氣分離室進(jìn)行初級(jí)過(guò)濾，通過(guò)管線輸出；可燃?xì)馔ㄟ^(guò)專用燃燒機(jī)與空氣混合后進(jìn)行燃燒加熱負(fù)載（蒸汽鍋爐、熱載體鍋爐、冶煉爐窯等）。

生物天然氣中含氫、氧、氮、甲烷、一氧化碳、乙烯、乙烷、丙烷、丙烯等多種混合可燃?xì)怏w。

原料來(lái)源廣泛，可循環(huán)再生，廢物利用；生物天然氣主要成分為碳?xì)浠衔?，燃燒后非常清潔；植物生長(zhǎng)吸收二氧化碳，燃燒排出二氧化碳，一個(gè)循環(huán)過(guò)程碳排放為零，實(shí)現(xiàn)了國(guó)家提倡的碳中和。

以鋁加工行業(yè)為例，我國(guó)的熔化爐平均熱效率不足30%，燃料浪費(fèi)嚴(yán)重，燃燒煙氣直排，甚至有些鋁加工企業(yè)直接燃煤，這樣造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和燃料浪費(fèi)。生物質(zhì)天然氣是清潔高效的氣體燃料，是高污染、高能耗、高價(jià)格燃料燃燒企業(yè)理想的升級(jí)換代產(chǎn)品，也是油、氣鍋爐和窯爐燃料理想替代品。

4.生物質(zhì)天然氣蓄熱式燃燒技術(shù)：

生物質(zhì)天然氣蓄熱式燃燒技術(shù)是將燃料不換向蓄熱式燃燒技術(shù)與生物質(zhì)天然氣直燃技術(shù)有效地結(jié)合起來(lái)。由于生物質(zhì)天然氣有400-500℃的溫度，所以不適合傳統(tǒng)蓄熱式燃燒，利用生物質(zhì)天然氣的高效、潔凈、低價(jià)的特點(diǎn)，以及燃料不換向蓄熱式燃燒高效熱能回收、低NO_X和多層級(jí)燃燒的特點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合，為用戶提供最優(yōu)質(zhì)、高效的環(huán)保節(jié)能技術(shù)。通過(guò)布袋除塵器以后的相關(guān)指標(biāo)：燃燒效率≥95%，系統(tǒng)熱效率≥85%，煙塵排放≤10 mg/m³，SO₂排放≤50 mg/m³；NOx排放≤50 mg/m³。熔鋁爐熱效率≥50%。

四、巨大的節(jié)能省錢空間：

以目前我們改造的天然氣熔鋁爐平均消耗數(shù)據(jù)65m³/t鋁計(jì)算：65m³/t鋁×8400kcal/m³（天然氣熱值）=546000kcal/t鋁÷4200kcal/kg（1公斤生物顆粒可以產(chǎn)生的生物質(zhì)天然氣熱值下同）=130kg/t。根據(jù)上述計(jì)算燃料不換向蓄熱式燃燒的狀態(tài)下，噸鋁消耗為130kg/t鋁，我們把生物質(zhì)天然氣熔鋁指標(biāo)設(shè)定在130kg顆粒/t鋁，目前市場(chǎng)上生物質(zhì)顆粒的價(jià)格在0.7-1元/公斤，也就是說(shuō)每噸鋁的燃料價(jià)格為130元，而使用天然氣的價(jià)格為65×3.5=227.5元/t。熔化一噸鋁可以節(jié)省100元/t。像鋁板帶行業(yè)每條生產(chǎn)線每年最少可以節(jié)省燃料費(fèi)用100萬(wàn)元（不含保溫爐）。鋁型材行業(yè)每年最少可以節(jié)省費(fèi)用200萬(wàn)元。

同時(shí)，使用生物質(zhì)天然氣蓄熱式熔鋁可以實(shí)現(xiàn)碳中和，使企業(yè)的碳排放為0，無(wú)需繳納碳排放稅，可以為企業(yè)節(jié)省大量的費(fèi)用。

五、巨大的社會(huì)效益：

    根據(jù)國(guó)家“十四五”發(fā)展綱要規(guī)定，我國(guó)在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和。這是我們碳排放企業(yè)和節(jié)能環(huán)保企業(yè)的責(zé)任和義務(wù)，我們理所當(dāng)然的要負(fù)起我們應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù)，碳中和功在當(dāng)代、利在千秋，為國(guó)家的發(fā)展建設(shè)出力是我們每個(gè)公民應(yīng)盡的責(zé)任。