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        電解鋁生產(chǎn)用氧化鋁濃相輸送系統(tǒng)

        2019-08-08 02:46:58
        世界有色金屬 2019年11期

        (東北大學(xué)設(shè)計研究院(有限公司),遼寧 沈陽 110166)

        1 概述

        濃相輸送是濃相輸送裝置的簡稱,是輸送氧化鋁,氟化鹽等粉狀物料的重要裝置。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單,運行可靠,節(jié)省能耗,節(jié)省經(jīng)營費用等特點,國外已廣泛應(yīng)用于電解鋁廠的氧化鋁和氟化鹽輸送及煙氣凈化系統(tǒng)[1]。

        2 濃相輸送的特點

        ①濃相輸送與稀相輸送比較具有以下優(yōu)點:由于采用靜壓輸送,壓縮空氣用量比稀相輸送少,輸送等量的物料時動力消耗可減少3/4以上;②固氣比高達(dá)50,稀相輸送的固氣比在10以下,可通過縮小管徑來降低管道輸送壓力,系統(tǒng)終端尾氣排放量少,降低配套的除塵系統(tǒng)建設(shè)及運行費用;③管道內(nèi)物料輸送速度控制在1~2m/s,可以減少對管道的磨損。輸送管系統(tǒng)可使用普通鋼管作為輸送主管道,而且系統(tǒng)運行噪音??;④設(shè)備簡單,維修工作量??;⑤濃相輸送系統(tǒng)垂直輸送高度達(dá)30m~40m,水平輸送距離可達(dá)1000m。主管直徑可達(dá)150mm~250mm,系統(tǒng)最大輸送能力為30-50t/h;⑥物料在輸送過程中破損小,并且在管道轉(zhuǎn)向處也不結(jié)垢,輸送管道在轉(zhuǎn)向處也無需做特殊處理;⑦易于實現(xiàn)全自動控制,操作人員少;⑧卸料靈活,設(shè)備空間布置靈活,限制小。

        3 濃相輸送的原理

        濃相輸送裝置是輸送氧化鋁,氟化鹽等粉狀物料的先進(jìn)裝置。當(dāng)氣流中顆粒濃度在0.2以上,固氣混合系統(tǒng)的空隙率ε<0.78時,稱為濃相輸送。濃相輸送技術(shù)是套管式氣力壓送式輸送,與稀相輸送比較,固氣比高,氣流速度小,輸送壓力低。因此,減少了壓縮空氣用量,降低了運行能耗和物料破損率。濃相輸送管一般由內(nèi)管和外管兩根管道焊接組成,特制的內(nèi)管焊接在外管內(nèi)壁。兩根管道外管導(dǎo)入固體顆粒狀物料,內(nèi)管導(dǎo)入壓縮空氣。采用內(nèi)管是濃相輸送是關(guān)鍵,內(nèi)管的開口尺寸、位置等參數(shù)和輸送過程中的氣流速度對輸送過程影響極大。

        圖1 濃相輸送管道結(jié)構(gòu)圖

        濃相輸送管的工作原理就是利用流體的最小阻力原理。從壓力角度考慮:移動一段短料柱所需的總壓力?。粡臍饬魉俣瓤紤]:在切割料栓時,氣流速度是重要的影響因素。因此,氣流速度高時會形成長料栓,氣流速度低時則容易形成短料栓,并且由于內(nèi)管產(chǎn)生的脈沖力不同,逐漸降低氣流速度,料栓的長度則逐漸變短,到一定程度就會轉(zhuǎn)變成流態(tài)化的物料流動,要想采用較低的空氣壓力將濃相料栓送走,就需要將料栓長度切短。當(dāng)主輸送管道中物料發(fā)生堆積并可能發(fā)生堵管時,由于阻力增大,進(jìn)入內(nèi)套管的空氣量增加,內(nèi)套管內(nèi)空氣流速迅速增大,導(dǎo)致其中兩個開口氣流射流產(chǎn)生的壓差大于輸送兩點間的料段壓力,使堆積的物料被分割吹散,輸送空氣重新進(jìn)入主輸送管。重新進(jìn)入主輸送管的空氣在此區(qū)域形成紊流。這樣料段不斷分割、移動、吹散,將物料不斷向前輸送。

        4 濃相輸送的特點

        濃相輸送技術(shù)屬氣力輸送中的靜壓輸送技術(shù),濃相輸送在輸送過程中不同于稀相輸送,它是直接利用壓縮空氣的靜壓能來推動物料,且物料是以非懸浮態(tài)栓狀流動。因此要求的風(fēng)速低,不存在能量傳遞和顆粒間的摩擦損失,故能耗、管壁磨損和氧化鋁破損比稀相低。另外濃相輸送還具有配置靈活、占面積地小和自動化程度高。

        5 濃相發(fā)送器輸送系統(tǒng)概述

        (1)系統(tǒng)組成。濃相輸送系統(tǒng)主要由濃相發(fā)送罐、壓縮空氣氣源、控制系統(tǒng)、輸送管、氧化鋁料倉等五大部分組成。①濃相發(fā)送罐。濃相發(fā)送罐具有較厚的壁厚,能承受氧化鋁的長期沖刷磨損,是耐疲勞耐磨損的容器。在整個輸送系統(tǒng)中,它將料斗輸送過來的新鮮氧化鋁,經(jīng)加壓流化處理后通過輸送管到送至氧化鋁料倉中,是整個輸送系統(tǒng)的核心部分。②壓縮空氣氣源。壓縮空氣氣源由空氣壓縮機、除油器、干燥器、儲氣罐及供氣管道等組成,主要作用是為發(fā)送罐及氣動控制部分提供高質(zhì)量的壓縮空氣。除油器和干燥器的作用是用于降低壓縮空氣中含有的油、水以及雜質(zhì),提高壓縮空氣的質(zhì)量。③控制系統(tǒng):以PLC可編程控制器(也可以采用工控機)作為控制系統(tǒng)的核心部件,對發(fā)送罐工作中的各種參數(shù)進(jìn)行控制,并通過氣動元件控制各種機械元件的動作。通過模擬屏或CRT顯示器顯示當(dāng)前的工作狀態(tài),同時附有手動就地操作功能。④輸送管道。由于物料輸送速度低,在通常情況下,采用一般的無縫鋼管即可,不需要采用耐磨鋼管。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn):氣力輸送的水平距離可以超過1000m。

        (2)濃相發(fā)送罐工作過程。濃相發(fā)送罐的控制方式中,可分為兩種工作方式:第一種工作方式為手動工作方式,手動方式可以在濃相發(fā)送罐調(diào)試過程中使用。在這種工作方式中,濃相發(fā)送罐上各閥門均可以自由動作,這樣既可以方便調(diào)試,也可以在濃相發(fā)送罐發(fā)生故障后進(jìn)行操作。第二種工作方式為自動工作方式,在正常的情況下,應(yīng)以自動工作方式開展工作。在系統(tǒng)投入運行后,濃相發(fā)送罐將以自動循環(huán)的工作方式進(jìn)行,其主要工作過程如下:①濃相發(fā)送罐自動運行后,測氣源壓力達(dá)到所設(shè)定上限值時,進(jìn)氣閥打開,壓縮空氣進(jìn)入濃相發(fā)送罐內(nèi),濃相發(fā)送罐內(nèi)物料開始被加壓和流化(注:此過程為加壓過程)。②當(dāng)濃相發(fā)送罐內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值時(所設(shè)定的濃相發(fā)送罐壓力上限值),吹堵閥打開,延時一定時間后輸送閥自動打開。③當(dāng)濃相發(fā)送罐內(nèi)物料輸送完畢,壓力下降到等于或接近管道阻力時(所設(shè)定的濃相發(fā)送罐下限值),加壓和吹堵閥停止,輸送閥在延時一定時間后關(guān)閉(以排盡濃相發(fā)送罐內(nèi)壓縮空氣)。此過程為濃相發(fā)送罐剛投入自動時的空送過程。④當(dāng)輸送閥關(guān)閉以后,間隔一定時間,濃相發(fā)送罐進(jìn)料閥打開,氧化鋁進(jìn)入濃相發(fā)送罐體內(nèi)。當(dāng)料位計發(fā)出料滿信號或達(dá)到設(shè)定時間時,進(jìn)料閥自動關(guān)閉,在這個過程中采用料位計和進(jìn)料時間并行控制方式。只要料位到或進(jìn)料時間到,都將自動關(guān)閉進(jìn)料閥。運行過程中通常以料位控制為主,時間控制為輔。因此,當(dāng)在三電場或二電場發(fā)送器在設(shè)定進(jìn)料時間時,不要把進(jìn)料時間設(shè)置得過少,以免發(fā)濃相發(fā)送罐頻繁工作,增加能源消耗。

        整個過程結(jié)束,從而完成一次循環(huán)。

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