寧耀剛

（陜西法士特集團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)機供應(yīng)3個熔化燒嘴及1個保溫?zé)?，通過歐姆龍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)，造成車間熔爐燃氣噸鋁消耗一度達到120 m3/t，為此非滿負荷生產(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，分析確認得出可以從三個方面進行改善或改造。

1.1 熔化爐排煙口敞口直排，熱量損失嚴重

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 非滿負荷生產(chǎn)，熔化燒嘴空燒，浪費嚴重

1）投料機正常投料時，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行熔化燃燒，但存在問題是，非滿負荷生產(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)機供應(yīng)鋁水保溫?zé)旌腿刍療?，電能浪費嚴重

保持室鋁水需要時刻點火保溫，這樣助燃風(fēng)機需要常開，以保證鋁水溫度。設(shè)備配備一臺15 kW的大功率風(fēng)機，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，由此而造成燃氣及電能的很大浪費。

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（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，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)約燃氣空耗。

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，時間到達后自動關(guān)閉燒嘴，操作工進行清爐操作。

2.3 保溫室單獨助燃風(fēng)機設(shè)計

增加保持燒嘴助燃風(fēng)機，設(shè)計功率3 kW，與設(shè)備配備的15 kW風(fēng)機獨立并行運行。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，只有一臺3 kW的小風(fēng)機工作，供應(yīng)保持燒嘴（程序中需改動保持燒嘴單獨點火時，仍舊可以燃燒準備）。

3 熔化爐節(jié)能改善效果

3.1 節(jié)約燃氣消耗統(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氣消耗情況，如表1（以下數(shù)據(jù)僅表示以當(dāng)?shù)厝細鉄嶂禐榛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，燃氣消耗越少；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，噸鋁燃氣消耗節(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：

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