鋁合金保溫爐行業(yè)的節(jié)能減排，是以提高鑄件質(zhì)量，降低廢品率，減少消耗為中心的節(jié)能減排;以發(fā)展優(yōu)質(zhì)鑄件，提高其性能和質(zhì)量，降低廢品率，減少消耗為主攻方向。判斷鋁熔煉爐能耗的高低以及是否節(jié)能，要從爐子熔化率和熱效率兩個方面來看。爐子升溫速度越快，爐子的熔化率越高，則熔化單位量鋁合金保溫爐的熱量消耗就越低。爐子的熱效率是鋁被加熱熔化時吸收的熱量與供入爐內(nèi)的總熱量之比，爐子的熱效率越高，則熱損失越少，熱量利用率就越高。因此，熔鋁爐節(jié)能的根本是提高爐子的熔化率和熱效率。

1、優(yōu)化爐型結(jié)構(gòu)與筑爐材料

對爐子進行改進或設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，選擇合適的節(jié)能型爐型，提高機械化程度和能源利用率。目前采用的節(jié)能措施有：

(1) 采用圓形爐膛替代方形爐膛。圓形爐膛沒有方形爐膛那樣的死角，因此物料能受到爐壁和爐氣均勻的輻射熱。由于同體積的圓形爐的外表面積較方形爐外表面積小，因此，爐壁散熱減少，有一定的節(jié)能效果。另外，圓形爐可比方形爐節(jié)省鋼材40%～50%，節(jié)省耐火材料20%～30%，不僅降低了造價，也為運輸提供了方便，并美化了外形。

(2) 爐襯采用耐火澆注料整體澆注， 具有強度高、整體性好、氣密性好、壽命長等優(yōu)點。

(3) 采用新型節(jié)能爐襯材料，優(yōu)化爐襯結(jié)構(gòu)。爐襯的蓄熱和散熱，一般占爐子總能耗的20%～45%，在保證爐子的結(jié)構(gòu)強度和耐熱強度的前提下，應(yīng)盡量提高爐襯的保溫能力，減少其儲蓄熱。單純依靠增加爐襯厚度來降低爐體外壁溫度，不僅會增加爐襯的儲蓄熱和成本，還相應(yīng)地減少了爐底面積的有效利用率。采用輕質(zhì)耐火材料和各種絕熱材料， 以增強爐子的隔熱保溫效果，可以有效地減少通過砌體傳導(dǎo)和蓄熱損失的熱量。由劉榮章，王祺發(fā)明的新型燃氣鋁合金保溫爐保溫爐，其爐襯工作層由抗?jié)B透澆注料和超級納米絕熱材料構(gòu)成，并在每層保溫板之間貼上反射膜，不僅提高了爐內(nèi)的保溫效果，而且使爐體的整體使用壽命達到5年。六鋁酸鈣由于熔點高，耐火性能好，且具有板片狀結(jié)晶和大量微孔結(jié)構(gòu)，熱導(dǎo)率低，因此，其澆注料是一種非常好的抗高溫、抗還原性介質(zhì)侵蝕、抗鋁液滲透，具有高溫隔熱保溫性能，且能直接用于工作襯熱面與鋁液接觸的新型耐火材料。VanGarse1D 等研究了用CA6微孔骨料，以鋁酸鈣水泥或磷酸鹽做結(jié)合劑制作的輕質(zhì)隔熱澆注料。其澆注料于1500℃燒后體積密度為0.92～1.03g·cm-3，常溫耐壓強度為2～8MPa，300～1400℃熱導(dǎo)率為0.33～0.5W·m-1·K-1。神野文數(shù)等將這種CA6輕質(zhì)澆注料用于鋁熔煉爐，實際使用效果明顯優(yōu)于同等條件下原有材料的使用效果。

(4) 在爐內(nèi)壁涂高溫高輻射涂料，增加爐襯內(nèi)表面的黑度，強化爐內(nèi)輻射傳熱的能力，減少爐壁散熱損失，有助于熱能的充分利用，其節(jié)能效果可達3%～5%，是近期較先進的節(jié)能方法。但是，需要注意涂層的老化現(xiàn)象。辛湘杰、易保華等采用涂層復(fù)合技術(shù)在熔鋁爐的內(nèi)表面涂上納米復(fù)合涂層，節(jié)能效果良好，延長了熔鋁爐的使用壽命，提高了熱效率。廣州有色金屬研究院的周美霞、李鵬、劉福平研究了導(dǎo)電電纜線長度、截面積以及將電纜線并聯(lián)使用、爐襯厚度、添加爐料操作工藝等對中頻感應(yīng)加熱熔鋁爐能耗的影響。結(jié)果表明：①適當縮短導(dǎo)電水冷電纜的長度;②增加水冷電纜的條數(shù)，且并聯(lián)使用;③合理增加導(dǎo)電電纜的截面積;④保證一定的爐襯襯厚，以承受鋁液的沖刷和損蝕的前提下，減少感應(yīng)線圈內(nèi)壁到爐壁之間的距離。以上措施均可明顯降低中頻感應(yīng)加熱熔鋁爐的能耗，是節(jié)能降耗的有效方法。

2、新技術(shù)新工藝

(1) 永磁攪拌節(jié)能技術(shù)。永磁攪拌是指通過永磁體產(chǎn)生的磁力場對鋁熔體進行非接觸式攪拌， 具有不污染鋁熔體，攪拌均勻性好，無攪拌死角，且能連續(xù)工作， 生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。永磁攪拌不僅能降低20%～30%的能耗， 且能夠減少3%～5%的金屬燒損。永磁攪拌技術(shù)雖然經(jīng)過了較長時間的研究，但真正進入實質(zhì)性應(yīng)用還是近幾年。雖然國內(nèi)有些廠家也采用了永磁攪拌技術(shù)，但都采用側(cè)置式。但其占地面積大、投資大等缺陷，限制了側(cè)置式永磁攪拌裝置的推廣應(yīng)用。

(2) 高溫空氣燃燒技術(shù)。高溫空氣燃燒技術(shù)是47Hot Working Technology 2013,Vol.42, No.590年代發(fā)展起來的一項燃燒技術(shù)。高溫空氣燃燒技術(shù)通過蓄熱式煙氣回收裝置， 可使空氣預(yù)熱溫度達到煙氣溫度的95%，爐溫均勻性≤±5℃，燃燒熱效率可達80%。該技術(shù)具有高效節(jié)能、環(huán)保、燃燒穩(wěn)定性好、燃燒區(qū)域大、燃料適應(yīng)性廣、便于燃燒控制、設(shè)備投資低、爐子壽命長等優(yōu)點。但高溫空氣燃燒技術(shù)還存在各熱工參數(shù)間和設(shè)計結(jié)構(gòu)間的定量關(guān)系，控制系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最優(yōu)化， 燃氣質(zhì)量和蓄熱體之間的關(guān)系， 蓄熱體壽命和蓄熱式加熱爐壽命的提高等一些問題，有待進一步探索和改進。

(3) 富氧燃燒技術(shù)。富氧燃燒技術(shù)能減少爐子排煙熱損失、提高火焰溫度、延長爐窯壽命、提高爐子產(chǎn)量、縮小設(shè)備尺寸、清潔生產(chǎn)、利于CO2和SO2的回收綜合利用和封存等優(yōu)點。但富氧燃燒含氧量的增加導(dǎo)致溫度的急劇升高， 使NOx 增加, 這是嚴重制約富氧燃燒技術(shù)進入更多領(lǐng)域的因素之一。

(4) 等溫熔煉技術(shù)。由美國能源部撥款，阿波格技術(shù)公司、愛勵鋁業(yè)公司、德雷克塞爾大學(xué)和阿貢國家實驗室聯(lián)合研發(fā)的鋁合金保溫爐等溫熔煉爐(ITM)，與當前的常規(guī)反射爐相比，可節(jié)能70%，減排80%，鋁的燒損下降4%，在節(jié)能減排方面意義重大。但是，等溫熔化技術(shù)剛進入商業(yè)化試生產(chǎn)階段， 要獲得全面推廣與應(yīng)用還需要一個發(fā)展和完善的過程。

3、余熱回收與利用

煙氣帶走的熱量占燃料爐總供熱量的30%～70%，充分回收煙氣余熱是節(jié)約能源的主要途徑。再生蓄熱式燒嘴節(jié)能技術(shù)，它是將燃燒系統(tǒng)和余熱回收系統(tǒng)有機地結(jié)合在一起， 將助燃空氣溫度預(yù)熱到煙氣溫度的80%～90%， 使最終排出的煙氣溫度降到150～250℃，余熱回收利用率約為70%，顯著降低熔鋁爐的燃料消耗，平均節(jié)能16.3 kg 標煤/t 鋁材。馬建國[25]通過在蓄熱式熔鋁爐上采用SiO2、Al2O3、SiC 和耐熱鑄鐵復(fù)合配制而成的蓄熱體材料，獲得了較好的蓄熱性能，節(jié)能效果顯著。目前煙氣余熱回收大部分都是針對高溫?zé)煔舛缘?，由于技術(shù)和經(jīng)濟性的原因，對于同樣占總煙氣余熱一半的中低溫?zé)煔庥酂崂蒙跎?。因此，對中低溫?zé)煔庥酂峄厥绽玫难芯颗c應(yīng)用需引起高度重視。另外，在現(xiàn)有的高溫?zé)煔庥酂岬幕厥绽蒙?，很多都只是簡單的從能量守恒的?shù)量關(guān)系上考慮，而沒有考慮熱能的質(zhì)量變化， 即沒有考慮能級的匹配問題。