編譯/蘇鴻英

GARMCO鋁軋制廠的重熔鑄造廠

Resuscitation foundry of GARMCO aluminum refinery

編譯/蘇鴻英

以巴林為基地的GARMCO鋁軋制廠于2015年9月開始建設(shè)一座新型鑄造廠。重熔項目將推進GARMCO開發(fā)其鋁回收能力和降低鋁鑄造成本。

作為所有工程項目管理和建設(shè)服務(wù)的承包商，F(xiàn)ives分公司正在使用最新3D工程工具和項目管理技術(shù)來保證項目的順利執(zhí)行。

該項目的目的之一是在可持續(xù)發(fā)展的方式下生產(chǎn)鑄造板坯，通過裝備一臺雙室熔爐來實現(xiàn)。這臺雙室熔爐能熔化來自內(nèi)部和外部的后消費來料。這臺雙室爐裝備現(xiàn)代化技術(shù)，控制后消費熔化工藝和從污染物（例如涂漆和油）回收能源，裝備有先進的軌道裝料機和用于浸沒鑄鋁材料的電磁泵，提高鋁的再循環(huán)，電磁泵擁有運輸功能，其能把爐子倒空。

雙室爐

雙室爐有兩個爐室：高溫分解室，接受有污染物的鋁；潔凈室，一部分潔凈的鋁可以熔化。潔凈室也是大部分熱量從燃燒器傳送到鋁的地方，通常稱為加熱室。兩個室在澆余鋁水的水平之下互相連結(jié)在一起，以避免空氣在兩室之間通過，高溫分解室有一干燥斜坡，有污染物的鋁置于斜坡之上，高溫分解室保持在600度，這一溫度不能熔化鋁，但是足以開始分解鋁。

高溫分解是熱化學(xué)分解漆、涂料和油的有機化合物。在高溫下，當(dāng)沒有氧存在時，有機層（涂料）分解成焦碳和氣態(tài)部分，氣態(tài)部分從廢料表面升起，它們含有相當(dāng)數(shù)量的化學(xué)能，可以認(rèn)為是一種潛在燃料，在高溫分解室避免這些氣體燃燒，保持稀氧的水平。

為提供低水平的氧并促進高溫分解，高溫分解室控制在常壓，特別注意在使用專門建造的裝料機時要避免空氣進入。爐子開口的外形匹配裝料機的外形，這樣當(dāng)爐門打開時，有一定數(shù)量的氧。裝料時，在高溫分解室有恒定數(shù)量的氧，采用一臺小的燃燒器，用富集煤氣消耗多余的氧氣，以維持要求的稀氧水平。

在廢金屬裝料時，后消費廢料包被推至高溫分解室斜坡，一旦爐門關(guān)閉，氧氣水平恢復(fù)，開始高溫分解過程。從污染物中釋放的高溫分解氣體被收集起來并轉(zhuǎn)送至后燃燒器，在預(yù)定時間之后，第二批料被推至斜坡，依次把第一批料（現(xiàn)在已經(jīng)去涂層）推入鋁熔體。在高溫分解室采用了熱氣體再循環(huán)裝置，以保證鋁廢料的有效高溫分解。

稀氧氣氛和較低溫度（600℃）是回收鋁的理想條件。在這一溫度下，在不燒損鋁的狀況下，揮發(fā)物從污染物中釋放出來，同時在浸沒到鋁水之前，鋁得到有效預(yù)熱。貧化氧也避免了由于氧化（鋁灰）造成的鋁的損失，這一綜合措施表明比傳統(tǒng)的反射爐可以達到更高的回收率。

鋁廢料熔化

一旦固態(tài)鋁浸沒在鋁熔池里，熔化開始，由高溫鋁的電磁脈沖產(chǎn)生的穩(wěn)定流被強制通過浸沒的固態(tài)鋁，這使熔化速度加快，因為現(xiàn)在鋁已浸沒了，這一步氧化會最少。

熱量由潔凈室通過一對高效蓄熱式燃燒器提供，F(xiàn)ives公司蓄熱式燃燒器比同樣周圍空氣燃燒器效率高出40%，蓄熱式燃燒器成對運行，所以一個燃燒器點火，另一個則排放。燃燒器擁有緊湊蓄熱室，含有陶瓷球，在爐子降低負載運行時，蓄熱器底可以更換/清理，因為一個蓄熱器底可以獨立于另一個蓄熱器底更換。

總投料量20%可以作為潔凈器置于潔凈室干燥斜坡之上，采用更傳統(tǒng)熔爐方式熔化，燃燒器絕大部分負載用來過度加熱熔池中的鋁水。鋁水通過一個料坑循環(huán)進入高溫分解室，為熔化浸沒的后消耗鋁提供必要的熱量。

再循環(huán)和輸送

雙室爐裝備有一套電磁再循環(huán)泵和一個碗型料坑，設(shè)計的碗型料坑里的流動為小渦流，適合于向料坑供料的松散廢料，采用一個振動給料機供料，廢料按尺寸供給，渦流保證廢料快速浸沒，使氧化最少，使鋁回收最多。

再循環(huán)環(huán)路接收來自潔凈室過熱鋁，然后送至高溫分解室，促使浸沒廢料的有效熔化。裝料料坑還裝備有一套氣動開口從爐子把鋁水送至輸送溜槽的系統(tǒng)。

兩室爐爐容為102噸，在正常生產(chǎn)時，輸送30噸鋁水用于鑄造生產(chǎn)，輸送速度為2噸/分。通過電磁輸送功能，其最大輸送能力為55噸，這是在合金改變期間。用戶的特定要求表明，要求每星期改變合金2-3次，所以特別要注意從47噸（102噸-55噸）到約5噸把爐子倒空。由于需要有一個復(fù)雜的雙溜槽系統(tǒng)，這可以從排放孔實現(xiàn)，為此選擇了一個機械輸送系統(tǒng)泵，該泵降低進入一在爐子后背的先進料坑，以1.5噸/分速度進入同樣的單一溜槽系統(tǒng)，這使整個溜槽系統(tǒng)更加簡單。

用戶還需要定期的為不相容合金的改變而完全徹底倒空爐子。備有一氣動排放裝置把最后5噸鋁水排放到排空盤里，從一遠端位置操作排放孔，以保證操作手的安全，操作手仍能清楚觀看到操作情況。

單位年產(chǎn)量～82000噸日產(chǎn)量～24 噸熔池總爐容120噸（最大爐容）平均熔化速度 11噸/小時燃料消耗750 kwh/t 千瓦小時/噸電耗30 kwh/t 千瓦小時/噸最終鋁溫度750℃名稱數(shù)據(jù)

煙氣處理

設(shè)計有一先進熱氧化裝置用于爐子排放氣體。在高溫分解室通過高溫分解工藝釋放的揮發(fā)污染物被送至熱氧化裝置，此處溫度保持足夠高以確保破壞任何污染物，設(shè)計采用3T原理，即時間（time）、溫度（temperature）和湍流（turbulence）。

溫度

溫度是燃燒機理的驅(qū)動力，溫度越高，可燃物的反應(yīng)速度越高。

時間

完全燃燒需要充足的停留時間，在完全負載下的停留時間為2秒。

湍流

為強化可燃物和氧之間的反應(yīng)，需要高度混合，為強化可燃物與氧之間的混合，設(shè)計的熱氧化裝置裝備有耐火材料內(nèi)折流板。

在熱氧化裝置之后，空氣流里沒有可燃污染物存在，且含氧量低，這種一定比例的氣體返回到高溫分解室作為熱氣再循環(huán)，剩余的氣體通過與約175℃的爐門罩氣體混合而很快冷卻，以避免再次生成二惡英，且送入空氣污染控制系統(tǒng)（APC）。

主要來自熱氧化裝置的燃燒煙氣可能含有如氫氯（HCI）和二惡英污染物，按當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)開發(fā)出來空氣污染控制系統(tǒng)，這些煙氣送至文氏管反應(yīng)器。在這里任何存在的污染物通過噴射Ca(OH)2中和，活性碳用于二惡英。這一設(shè)計提供了污染物和試劑（反應(yīng)物）之間的最佳接觸，并且使最佳壓降最小，采用TGT過濾袋從煙氣中把粉塵和副產(chǎn)品分開，這一技術(shù)允許在結(jié)構(gòu)緊湊排放時高煙氣流速（超過20萬M3/小時）。

最后，潔凈煙氣通過一臺風(fēng)機和一座煙囪排放，風(fēng)機和雙室爐相連接，按運行周期工作。取決于正在進行的周期，風(fēng)機調(diào)整雙室爐出口的流速，這種連接還允許調(diào)整試劑和動力消耗，其按運行條件實現(xiàn)最佳化。

電氣控制

爐子和空氣污染控制系統(tǒng)采用現(xiàn)代化技術(shù)控制，設(shè)計采用現(xiàn)代化PLC技術(shù)提供全部工藝控制和數(shù)據(jù)記錄，并采用有目的書寫應(yīng)用軟件，一個Siemens S7-1500 PLC 裝置控制爐子，一個Siemens操縱臺HMI作為人-機之間的直視接口。

裝料機

先進的安裝在軌道上的裝料機作為GARMCO項目一部分而提供，并設(shè)計成為雙室爐的設(shè)備組成，裝料機把后消費材料裝到高溫分解室的斜坡，這樣在裝料機和爐前之間形成一個密封，以保證很好地控制爐子的氧水平。

采用吊車或叉車把后消費材料裝入裝料機，裝料機定位在爐前，可移動和爐前對接。爐門打開，固態(tài)爐料推至斜坡，同時，如果在斜坡上有固態(tài)料，則推到熔池，然后熔化。裝料機為軌道安裝液壓驅(qū)動裝置，采用一套鐵滑線系統(tǒng)提供電流給裝料機下滑車的液壓機構(gòu)。裝料機裝備有稱重系統(tǒng)，通知所裝廢料的重量給操作手。

作為企業(yè)合作伙伴，F(xiàn)ives 公司提供不會對安全帶來任何損害、且能把運行優(yōu)勢和高環(huán)境性能相結(jié)合的綜合解決方案，從一個項目開始之初就確定一特定安全管理系統(tǒng)，以確保項目能夠成功。

蘇鴻英譯自《鋁時代》2016年9月第40-41頁