铝合金集中熔化炉是铝合金熔化和保温一体 的专用设备。公司采购的是 3.0 t/h 集中熔化炉，通 过一台 15 kW 的大风机供应 3 个熔化烧嘴及 1 个 保温烧嘴，通过欧姆龙 CP1E 系列 PLC 控制系统， 实现熔化过程的自动化控制。公司熔化生产铝合金 跟随市场形势变化，某一长段时期，铝合金产品需 求下降，达不到熔炉 3 t/h 熔化率，长时间的非连续 投料生产，造成车间熔炉燃气吨铝消耗一度达到 120 m3 /t，为此非满负荷生产时，如何降低能源浪费 与空耗，改善迫在眉睫。 

1 熔化炉改善点分析 

总结熔化炉存在能源消耗的问题，针对可能存 在能源浪费的设备构造和人为原因，分析确认得出 可以从三个方面进行改善或改造。

1.1 熔化炉排烟口敞口直排，热量损失严重 排气烟道没有挡板，不管大小火熔化燃烧，很 大一部分热量直接随管路排出车间，浪费大，熔化 效率低。

1.2 非满负荷生产，熔化烧嘴空烧，浪费严重 1）投料机正常投料时，依照原程序控制系统， 由排烟温度控制器控制熔化烧嘴进行熔化燃烧，但 存在问题是，非满负荷生产时，手动排气温度设置 过低时无法完成炉内铝料熔化，设置过高时空烧现 象明显，浪费极大。 2）每班次都需要定期清理熔化室内残渣炉料， 原操作需要手动设置很高的排气温度，保持熔化和 液路烧嘴持续燃烧，一段时间后，关闭烧嘴后清理 炉膛，操作不便且存在很多人为的不确定因素。 1.3 大功率风机供应铝水保温烧嘴和熔化烧嘴，电 能浪费严重 保持室铝水需要时刻点火保温，这样助燃风机 需要常开，以保证铝水温度。设备配备一台 15 kW 的大功率风机，设计功率和风量供应熔化和保温共 计 4 个烧嘴，而非满负荷生产时，很大部分时间只 需保持烧嘴运行，由此而造成燃气及电能的很大浪 费。 

2 熔化炉节能改善过程 

2.1 排烟烟道改造 在排烟烟道部分增加排气烟道挡板阀 + 蝶阀 马达（如图 1 所示），然后从炉体烟道旁位置连接管路，接通压力传感器（如图 2 所示），规格 0～100mbar输出连接至熔炉控制柜内压力控制器装置（如图 3所示），调试中根据实际炉腔测定压力设置上下限值驱动蝶阀马达，从而控制烟道挡板阀自动控制。根据生产车间熔炉密闭情况，将压力传感器采集数据输入压力控制器，设置烟道挡板阀开关压力值H1 为 250，H2 为 400（比例放大 100 倍，为了更加灵敏的检测炉腔压力变化），尽量保证炉腔内热损失最小。

2.2 熔炉程序方面改善

2.2.1 配合排气烟道挡板阀炉内保温 熔炉投料生产时，设置较低且固定不变的排气 温度，当投料机停止投料 15 min 时，熔化烧嘴全部 变小火 （注意，15 min 是根据实际炉腔内铝料被完 全熔化而定），以节约燃气空耗。 

2.2.2 增加清理前熔化功能 在熔炉控制柜设置一个清理前熔化按钮并在 程序中进行改造，需要清炉时，按下按钮，PLC 开始 计时燃烧，屏蔽排气温度控制影响，15 min 大火燃 烧，时间到达后自动关闭烧嘴，操作工进行清炉操 作。

 2.3 保温室单独助燃风机设计 增加保持烧嘴助燃风机，设计功率 3 kW，与设 备配备的 15 kW 风机独立并行运行。当停止投料 15 min 时，熔化烧嘴全部变小火，再持续 15 min 内 没有投料时，关闭 15 kW 大风机，只有一台 3 kW 的 小风机工作，供应保持烧嘴（程序中需改动保持烧 嘴单独点火时，仍旧可以燃烧准备）。

3 熔化炉节能改善效果

3.1 节约燃气消耗统计分析

实施改善方案前后，统计车间现场熔化炉同等比例的铝料燃气消耗情况，如表 1（以下数据仅表示以当地燃气热值为基础的数据采集）。

从表中可以看出，铝锭与回炉料比例越高，燃气消耗越少；铝锭：回炉料 =2.3 时，改造前，吨铝燃耗＞104 m 3 ，改造后，吨铝燃耗 =93 m 3 ，吨铝燃气消耗节约＞11 m 3 ，节能效果＞10.6%.

3.2 节约电能消耗分析

熔化炉在非满负荷运转情况下，根据车间生产实际，实行两班制生产，其余一个班次铝水保温。实施改善前后，车间内熔炉用电使用情况如表 2 所示。结合车间生产实际，周末放假期间以及节假日期间，只保持小风机运转，按照每月平均放假 5 天计算，节约电耗96 （度）×3 （班次）×5 （天）=1440度，每月节约电： （13.5×2+96）度×25 天 +1440 度 =4 515 度。

4 结 论

通过对熔炉硬件方面和软件方面的设计改善，在车间生产任务不饱满，熔炉非饱和熔化状态下，熔化炉节能效果显著。在实际应用中，随着车间生产吨位提升，熔化投料量及放铝水量增多，增加的排烟控制蝶阀还可降低熔化室内热损失，可提升熔化效率；熔化程序方面的改善，有效地减少了空烧热损，对于熔化效率的提升也有很大作用。

参考文献：

［1］ 文杰.欧姆龙 PLC 电气设计与编程自学宝典［M］.北京：中国电

力出版社，2015.

［2］ 龚运新，杨进民.欧姆龙 PLC 实用技术［M］.北京：清华大学出

版社 ，2015.