王尚元

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

1 超濃相輸送技術(shù)簡(jiǎn)介

超濃相輸送技術(shù)屬氣力輸送中的流態(tài)化輸送技術(shù)，超濃相輸送技術(shù)首先由法國(guó)彼施涅公司開(kāi)發(fā)成功，并成功應(yīng)用于300kA級(jí)電解系列的氧化鋁輸送[1]。

超濃相輸送是利用氧化鋁在流態(tài)化后轉(zhuǎn)變成一種“氣-固兩相”流體，再根據(jù)流體動(dòng)壓能和靜壓能轉(zhuǎn)化原理，使氧化鋁在輸送溜槽內(nèi)進(jìn)行輸送。輸送溜槽被透氣板分成上下兩層，上層為料室，下層為氣室，在料室的上部間斷設(shè)有排風(fēng)柱。在氣室中通過(guò)透氣板的低壓風(fēng)均勻地分布在料室中的氧化鋁床層中，使其均勻地流態(tài)化，穿過(guò)氧化鋁層的風(fēng)則由平衡料柱排出。

2 超濃相輸送技術(shù)原理

經(jīng)過(guò)流態(tài)化操作的氧化鋁床層轉(zhuǎn)變成一種“氣-固兩相”流體。這樣，供料倉(cāng)內(nèi)氧化鋁的勢(shì)能就通過(guò)這種“氣-固兩相”流體向流動(dòng)方向傳遞，并形成壓力梯度，其表現(xiàn)形式就是在各平衡料柱中形成不同高度的氧化鋁料柱，不同高度的氧化鋁料柱推動(dòng)氧化鋁向料柱低的方向前進(jìn)。

根據(jù)超濃相輸送的原理：低壓風(fēng)的作用只是將氧化鋁床層流態(tài)化，不需要負(fù)責(zé)將氧化鋁推動(dòng)向前流動(dòng)。因此，普通離心風(fēng)機(jī)即可滿(mǎn)足系統(tǒng)運(yùn)行要求。因此，超濃相輸送技術(shù)制造成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低，加上整個(gè)系統(tǒng)無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，日常維護(hù)工作量低，靠?jī)?nèi)部壓力平衡即自行控制系統(tǒng)，這些優(yōu)點(diǎn)是其它輸送技術(shù)均無(wú)法比擬的。詳見(jiàn)圖1、2。

圖1 超濃相輸送原理圖（1）

圖2 超濃相輸送原理圖（2）

3 氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)的基本功能

氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)的作用是將氧化鋁經(jīng)濟(jì)、平穩(wěn)的輸送至目標(biāo)處貯存。

（1）超濃相輸送系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)：（a）氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)可以半自動(dòng)、全自動(dòng)和手動(dòng)控制；（b）氧化鋁超濃相輸送自成獨(dú)立系統(tǒng)。

（2）超濃相輸送系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)：（a）氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)的主體設(shè)備壽命：＞15年；（b）每套氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)的輸送能力：10-300t/h；（c）調(diào)壓閥膜片壽命保證一年以上；（d）氧化鋁溜槽內(nèi)流速＜0.28m/s；（e）高效全封閉的供料環(huán)境，系統(tǒng)余風(fēng)排放粉塵含量＜8mg/m3；（f）濾布更換周期：＞24個(gè)月；（g）自動(dòng)調(diào)壓閥調(diào)壓范圍：2000-8000Pa。

（3）超濃相輸送系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)：（a）上下溜槽選用鋼板：Q235B，≥3mm；（b）透氣板斷裂伸長(zhǎng)：≤5%；（c）透氣板材質(zhì)：丙綸；（d）透氣板厚度：5mm，6層；（e）透氣板耐溫：160℃；（f）設(shè)備內(nèi)外均涂?jī)杀榉冷P漆，油漆壽命大于5年；（g）透氣板抗拉強(qiáng)度：500kg/cm2。

（4）產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：《鋼結(jié)構(gòu)工程施工驗(yàn)收規(guī)范》，GBJ205-83；《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，GB16297-1996；《袋式除塵器 安裝技術(shù)要求與驗(yàn)收規(guī)范》，JBT 8471-2010；《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》：GB50150-2016；《機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件》，GB/T13384-2008；《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》，GB8923.1-2011。

4 氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)。在超濃相輸送過(guò)程中首先讓低壓風(fēng)使槽內(nèi)物料流態(tài)化，同時(shí)沿輸送方向建立起料柱差，當(dāng)料柱差所產(chǎn)生的推動(dòng)力足以克服流體流動(dòng)的摩擦阻力時(shí)流態(tài)化的物料向前流動(dòng)，即可以完成輸送任務(wù)。

在超濃相輸送中低壓風(fēng)除了完成物料流態(tài)化外，還促使物料建立不同高度的料柱，但不負(fù)責(zé)直接推動(dòng)物料流動(dòng)的工作，超濃相是利用沿程阻力損失所產(chǎn)生的壓力梯度完成輸送工作。因此除具有斜槽輸送的優(yōu)點(diǎn)外，它還克服了斜槽輸送傾斜布置所帶來(lái)的土建費(fèi)用增加的缺點(diǎn)。

歸納起來(lái)氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：①極易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；②無(wú)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件，維修費(fèi)用低；③采用普通風(fēng)機(jī)低壓風(fēng)作為動(dòng)力源即可滿(mǎn)足要求；④設(shè)備投資小，設(shè)備運(yùn)行能耗低；⑤氧化鋁流速低，僅為0.2～0.28m/s，氧化鋁破損??；⑥設(shè)備備簡(jiǎn)單可靠，壽命可達(dá)15年以上。

（2）缺點(diǎn)。超濃相輸送系統(tǒng)轉(zhuǎn)向不易，轉(zhuǎn)向需要設(shè)置轉(zhuǎn)向頭，并降低高度。同時(shí)，超濃相輸送的特點(diǎn)只能向下或者水平輸送物料，因此系統(tǒng)不能向上方輸送，對(duì)土建及空間要求嚴(yán)格。

5 氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)工藝描述

超濃相輸送是在準(zhǔn)無(wú)人操作的狀態(tài)下進(jìn)行，即操作者是在控制室遠(yuǎn)程操作啟停系統(tǒng)即可。同時(shí)，遠(yuǎn)程操作還可以與現(xiàn)場(chǎng)巡視相結(jié)合以提高系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確性。

（1）載氟氧化鋁超濃相輸送。超濃相輸送系統(tǒng)輸送載氟氧化鋁時(shí)，首先啟動(dòng)槽上溜槽和主輸送溜槽的供風(fēng)風(fēng)機(jī)，使系統(tǒng)內(nèi)殘余的氧化鋁進(jìn)入到電解槽槽上料箱。在設(shè)定的延時(shí)后載氟氧化鋁倉(cāng)倉(cāng)底的供風(fēng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，載氟氧化鋁倉(cāng)內(nèi)的載氟氧化鋁在穩(wěn)定的風(fēng)壓下，迅速被流態(tài)，經(jīng)載氟氧化鋁倉(cāng)倉(cāng)底下料口、風(fēng)動(dòng)溜槽，進(jìn)入車(chē)間兩側(cè)的主輸送溜槽，載氟氧化鋁流態(tài)化后的余風(fēng)，經(jīng)過(guò)平衡料柱處理后排空。

超濃相輸送系統(tǒng)在減壓閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)下形成較穩(wěn)定的壓力梯度，使載氟氧化鋁由近及遠(yuǎn)向前流動(dòng)，進(jìn)入到電解槽槽上溜槽中。為了將電解槽槽上溜槽內(nèi)的載氟氧化鋁迅速輸送至電解槽槽上料箱，安裝時(shí)要有＞2%的安裝角度，平衡料柱應(yīng)有足夠大的過(guò)濾面積，使進(jìn)入槽上溜槽流態(tài)化作用的余風(fēng)通過(guò)平衡料柱處理后可以達(dá)標(biāo)排空。一個(gè)電解分區(qū)通常設(shè)置一套電解煙氣凈化系統(tǒng)、一套載氟氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)。超濃相輸送系統(tǒng)通常為電解分區(qū)的70-160臺(tái)電解槽輸送載氟氧化鋁，從系統(tǒng)配置角度考慮，全系列電解槽很少同時(shí)加料。而是將超濃相輸送系統(tǒng)分為2個(gè)或者4個(gè)分區(qū)，可以采用1/2分區(qū)系統(tǒng)依次供料，或者1/4分區(qū)系統(tǒng)依次供料。

因?yàn)檩d氟氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)的主溜槽，是沿電解車(chē)間長(zhǎng)度方向平行布置的。因此，當(dāng)載氟氧化鋁向前流動(dòng)時(shí)，首先充滿(mǎn)距離輸送源頭最近的電解槽槽上料箱，由近及遠(yuǎn)，逐個(gè)電解槽向前進(jìn)行輸送，當(dāng)末端電解槽槽上料箱充滿(mǎn)載氟氧化鋁后，末端電解槽下料管處的料位開(kāi)關(guān)進(jìn)行報(bào)警。此時(shí)，該1/4（1/2）分區(qū)電解槽的槽上料箱均已經(jīng)充滿(mǎn)氧化鋁，該1/4（1/2）分區(qū)加料過(guò)程結(jié)束。當(dāng)整套系統(tǒng)的電解槽槽上料箱均已經(jīng)充滿(mǎn)氧化鋁，整個(gè)系統(tǒng)首先將載氟氧化鋁倉(cāng)倉(cāng)底的風(fēng)機(jī)關(guān)閉，輸送系統(tǒng)內(nèi)的槽上溜槽以及主輸送溜槽風(fēng)機(jī)在經(jīng)過(guò)延時(shí)后，自動(dòng)關(guān)閉。至此全部加料工作完成。

（2）新鮮氧化鋁超濃相輸送。目前，電解鋁廠氧化鋁廠來(lái)料主要有袋裝料以及集裝箱來(lái)料。袋裝料在氧化鋁倉(cāng)庫(kù)拆袋后將氧化鋁添加到料斗中，通過(guò)超濃相輸送系統(tǒng)的輸送溜槽輸送到電解區(qū)域的新鮮氧化鋁倉(cāng)參與電解生產(chǎn)。集裝箱來(lái)料在氧化鋁倉(cāng)庫(kù)卸料后將氧化鋁添加到料斗中，通過(guò)超濃相輸送系統(tǒng)的輸送溜槽輸送到電解區(qū)域的新鮮氧化鋁倉(cāng)參與電解生產(chǎn)。

超濃相輸送系統(tǒng)輸送新鮮氧化鋁時(shí)，首先啟動(dòng)主輸送溜槽的供風(fēng)風(fēng)機(jī)，使系統(tǒng)內(nèi)殘余的氧化鋁進(jìn)入到新鮮氧化鋁料倉(cāng)。氧化鋁倉(cāng)庫(kù)內(nèi)添加的新鮮氧化鋁進(jìn)入到主輸送溜槽，在穩(wěn)定的風(fēng)壓下，迅速被流態(tài)，新鮮氧化鋁流態(tài)化后的余風(fēng)，經(jīng)過(guò)平衡料柱處理后排空。

超濃相輸送系統(tǒng)在減壓閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)下形成較穩(wěn)定的壓力梯度，使新鮮氧化鋁輸送至新鮮氧化鋁倉(cāng)附近的斗式提升機(jī)。為了新鮮氧化鋁順利輸送，輸送溜槽安裝時(shí)要有＞7‰的安裝角度，平衡料柱應(yīng)有足夠大的過(guò)濾面積，使進(jìn)入槽上溜槽流態(tài)化作用的余風(fēng)通過(guò)平衡料柱處理后可以達(dá)標(biāo)排空。

超濃相輸送系統(tǒng)作為電解生產(chǎn)的主輸送系統(tǒng)，為了保證供料的安全性，輸送溜槽的輸送能力需要在200-300t/h之間。新鮮氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)工作時(shí)間為3-5h/d。