張萬林

內(nèi)蒙古華云新材料有限公司電解二廠 內(nèi)蒙古包頭 014046

電解鋁在電解生產(chǎn)、陽極組裝、車間鑄造等工藝中均需要對空氣進行壓縮。在空氣壓縮過程中，有60%的空氣需要被連續(xù)使用，剩余的40%則需要被間斷使用，因為間斷使用的用戶數(shù)量較多，在使用系數(shù)的確定上十分困難。如果在空壓站選擇上出現(xiàn)失誤，便會使初期壓縮空氣的數(shù)量不足，從而引發(fā)設備閑置或排空等現(xiàn)象的發(fā)生。因此，在設備選型工程中，電解鋁廠顯得十分關鍵。

1 空壓站設備

1.1 空壓站設備類型

空壓站設備主要包括空氣壓縮機和空氣干燥壓縮機。如果按照結構來劃分，主要分為容積式和速度式兩種。其中，容積式又可分成回旋式和往復式；速度式則包括離心式、噴射式等。在吸附式壓縮空氣干燥機應用過程中，空氣露點將會達到-50℃，冷凍式干燥壓縮空氣可使露點升高至2-10℃。在電解鋁廠中常用的空氣壓縮機包括離心式空壓機、活塞壓縮機以及螺桿空壓機[1]。

1.2 設備工作原理

以離心式空壓機為例，在離心式空壓機工作過程中，可在壓縮時產(chǎn)生一種機械能，另外，該種壓縮機屬于透平壓縮機之中的一種。所謂透平，主要是旋轉葉輪的代名詞。葉輪的工作原理是將裝有葉片的工作輪安裝在壓縮機的軸上進行旋轉，之后工作輪中的氣體將會被帶動起來，實現(xiàn)葉輪動能和靜壓頭的有效提升，當氣體進入到擴壓器后，對壓力進行進一步提升。空氣在葉輪之中提高壓力的原因有以下幾點：首先，氣體在葉輪的作用之下會進行高速旋轉，由于離心力的作用，氣體的壓力逐漸提升。其次，葉輪的特點是從里到外空間逐漸擴增，使得氣體在通過之后壓力得到提升。

2 空壓站設備選型在電解鋁廠的具體應用

2.1 空氣負荷

在設備選型工作開始之前，需要控制好電解鋁工藝之中的用氣量，可由工程師空壓機使用情況以及氣象資料等進行調(diào)整，尤其是在夏季溫度較高時，要做好平均氣壓、最低氣壓等資料統(tǒng)計，計算出該工程的空氣負荷量，該負荷量數(shù)據(jù)主要指壓縮機入口的吸氣量，非標態(tài)量，也不是工況量。例如，在2010年東北大學科學研究院承接了一項電解鋁項目，由于對方的鋁材產(chǎn)量十分巨大，需要根據(jù)以往工作經(jīng)驗以及電解鋁生產(chǎn)情況，并對不可預測風量因素等進行合理預測，最終確定了該項目所需要的空氣負荷在1000到1200m3/min之間[2]。例如，配置漏電開關或空氣開關的時候，也要看具體的負荷運行狀態(tài)，經(jīng)常輕負荷、不連續(xù)工作的，可以略小于1．5倍額定電流，在1．2-1．5倍額定電流之間選擇；大負荷重負荷連續(xù)工作的，可以按額定電流1．5-2倍選擇等等。

2.2 技術方案

（1）技術方案一。首先對空氣壓縮機組進行合理選擇，空氣壓縮機組可分為低壓（0．7-1．0MPa）、中壓（1．0-10MPa）、高壓（10-100MPa）和超高壓（100MPa以上），系統(tǒng)所需要消耗的最大耗氣量為qsa；依然以上述項目為例，既然空氣負荷已經(jīng)被確定，人們可以對離心式空氣壓縮機進行合理選擇，規(guī)格可定為250m3/min，設備數(shù)量為4臺，還要準備三臺螺桿式空氣壓縮機，流量在100m3/min左右。其次是輔助設備的選擇，離心式空壓機的配套設備有很多，包括冷卻器、過濾器等。為了進一步提升空氣質(zhì)量，在空壓機訂貨過程中可要求生產(chǎn)廠家將原配的空氣過濾器取消，并安裝上符合工作要求的過濾器。為了站在更大程度上節(jié)約能源，相關工作人員可利用壓縮熱來提供一定能量，可以采取取消冷卻器的做法，讓干燥機中的余熱再生出來。該方案可以將離心式空壓機的優(yōu)先運行優(yōu)勢體現(xiàn)出來，剩下的不足部分可由螺旋機進行補充，讓各個設備的使用率有所提升，提升對符合的適應能力，運行成本也較低。但該技術也有很多不足之處，在使用中涉及到兩種機型，增加了備件數(shù)量，運行維護上也比較困難[3]。

（2）技術方案二。在滿足空壓站運行負荷的前提條件下，離心式空氣壓縮機的流量可保持不變，增加一臺備用機器即可，并選擇與壓縮空氣機組相匹配的吸附式壓縮空氣干燥機組以及相應的過濾器和除塵器，工作流程與方案一基本類似。該方案在使用過程中可保證機型的統(tǒng)一性，讓運行維護工作變得更加方便，一般來說，離心式空壓機的負荷范圍在70%-100%之間，當用氣波動范圍較小時，可讓調(diào)解工作變得更加方便，降低運行成本。

2.3 方案比較

在初期投資數(shù)量上，兩種設備的設備采購費用以及安裝費用十分接近，但由于方案二需要多準備一臺備用的離心式壓縮機，在投資上需要有所增加。在設備運行過程中，螺桿式空壓機的壓縮原理屬于容積式，而離心式空壓機則屬于變速式，由于技術上的優(yōu)勢，離心式空壓機的耗電量更低。在吸附式干燥機使用過程中，可將離心式空壓機的余熱進行再生。余熱再生型吸附式干燥機的自用氣一般保持在1%左右，微熱再生大概在7%左右，與方案一相比，方案二具有較高的節(jié)氣性能，突顯出節(jié)能特點。根據(jù)相關數(shù)據(jù)計算結果，方案二一年可節(jié)省設備運行維護費用6．3萬元。離心式空壓機與螺桿式在結構對比上很有優(yōu)勢，其結構簡單、維護方便等特點，也讓離心式空壓機在電解鋁廠中得到了廣泛應用。相比之下，在很多大型企業(yè)中，方案一一年的設備維護費用大概在120萬左右，而方案二只需要40萬元的維護費用，每一年可節(jié)省資金80萬元[4]。

3 結語

綜上所述，近年來，上述兩種方案在電解鋁廠中各有應用，而且各自有各自的優(yōu)勢和弊端，相關企業(yè)應根據(jù)自身實際情況對方案進行選擇，保證設備配置和選型具有很高的合理性。本文方案中未提及活塞式空壓機，主要是這種機型在維護上需要花費大量資金，產(chǎn)生的空氣質(zhì)量也較差，已經(jīng)在該領域中逐漸被淘汰。