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1、概(gài)述
預焙陽極電解鋁廠(chǎng)陽(yáng)極組裝工段是把鋁(lǚ)電解槽使用過的陽極也稱殘極經過處理,取出鋁導杆和鋼(gāng)爪頭,然後(hòu)將經陽(yáng)極焙燒爐焙燒後的新陽極(jí)炭塊和鋁導杆、鋼爪頭進行組裝,使之成為新陽極,送電解車(chē)間供電解槽使用(yòng)。預焙陽極電解鋁廠陽極組裝工(gōng)段,包括預焙陽極的組裝、電解質和殘(cán)極的清理及回收(shōu)利用等。殘極清理和(hé)殘極壓(yā)脫、導(dǎo)杆清刷、鋼爪清理等(děng)都會產生大量粉塵,因此,為了適應環(huán)保和車間衛生條件的要(yào)求,必須(xū)設置排風除塵係統。本文就貴州鋁廠第三電解鋁(lǚ)廠陽極組裝(zhuāng)工段(duàn)大型除塵係統的主要設計參數、設計方(fāng)案、運行效果進行分別論述。
2、主要設計參數
貴州鋁廠第三電解鋁廠,年產(chǎn)電解鋁8萬t, 1987年10月開工建設,與其配套的陽極係統包(bāo)括陽極組裝工(gōng)段於1994年6月(yuè)交付生產投入使用。陽極組裝工段除塵(chén)係統具有除塵風管長、除塵風(fēng)量大、除塵點較多的特點,陽(yáng)極組裝工段除(chú)塵(chén)係統主要是殘極清理和殘極壓脫2個除塵(chén)係(xì)統,其主要設計參數見表1。
表1 殘極清理和殘極壓脫係統主(zhǔ)要設計參數表(biǎo)
殘極清理係統散發粉塵的生產設備是:托盤傾翻裝置,初次、二次及手動殘極清(qīng)理機和皮帶運輸機等(děng)。殘極壓脫係統散發粉塵的生產設備是:自動和手動殘極壓脫(tuō)機(jī)、鋼爪清理機及皮帶運輸機等。
3、除塵係統方案
陽極組裝除塵係統粉塵主要是炭素塵,呈黑色,粒度小,可見性明顯。因此,除塵係統運行好壞,車間內衛生(shēng)條件(jiàn)和除塵係(xì)統排出口濃度很容(róng)易觀察到。另外,陽極組裝生產工藝(yì)設備自動化水平較高,電氣設備要(yào)求車間粉塵(chén)濃度很嚴格,因此,除塵係統設計整體方案包括風管配置(zhì)、排風罩設置、設備的選擇要合理、先進。
3.1 除塵風(fēng)管配置
陽極組(zǔ)裝工(gōng)段為單層廠房,室內工藝設備配置比較緊湊,因此,除塵風管和排風罩布置需緊密與生產工藝設備配合好,否則就會影響工(gōng)藝設備正常操作和(hé)運行。除塵風管一(yī)般應(yīng)盡(jìn)量垂直或傾斜敷設,以防除塵風管積灰。但在陽極組裝工段,由於條件受限(xiàn),除塵風管(guǎn)配(pèi)置隻能采(cǎi)取支管垂直(zhí)敷設(shè)、匯合總管水(shuǐ)平敷設的方案(àn),這樣對生產工藝設備的運行操作才不會有影響,而且水平(píng)匯合管還必(bì)須高於車間的(de)組裝懸鏈輸送設備,當(dāng)然,針對除塵(chén)風管的水平敷設需(xū)采取相(xiàng)應的防止積灰措施。
3.2 排(pái)風量的確定(dìng)和除塵係統阻力計算
各排風點(diǎn)的排風量大小關係(xì)到塵源點的粉塵散發,對於陽極組裝的工藝設備散塵點的排風量主要是依據現有的專業設計手冊和(hé)經驗數據來確定,對於(yú)排風罩的控製風速一般采用0.6——2.0m/s。其各(gè)收塵點排風量(liàng)見表2。
對於多點除塵係統的阻力計(jì)算,采用風管等速計算法(fǎ)和支管設置鋼製蝶(dié)閥調節,使除塵係統阻力達到平衡,除塵係統總阻力(lì)為不利環路的阻力,依據(jù)總阻力(lì)和除塵器的阻力來確定風機的(de)壓力。
3.3 除塵設備
通常電解(jiě)鋁廠炭素係統除塵(chén)設備多采(cǎi)用反吸風扁袋除塵(chén)器、小型脈(mò)衝袋式除塵器等,而且往往室內(nèi)布置居多。但本陽極組裝車間由於是擴建工程,除塵設備隻能室外布置,而且位置有限,係統風量也比較大(dà)。因此,需考慮除塵設備(bèi)向(xiàng)空間發展,這樣,在除(chú)塵設(shè)備選擇上選擇GFC負壓反吹風布袋除塵器,根據係統的風量和粉塵性質,所選擇的袋(dài)式除塵設備型號(hào)及技術參數見表3。
3.4 風機設(shè)備
根據除塵(chén)係統風管阻力和袋式除塵器設備阻力,風機的參數選擇見表4。
3.5 收(shōu)塵粉料輸送
袋式除塵器回收的粉料(liào)可作生產原料,因此,收下來的粉料直接返回生產線末(mò)端,粉料輸(shū)送采用螺旋輸送機設備,與(yǔ)除塵係統聯鎖運行。
4 除塵係統的幾個問題
4.1 多(duō)點除塵係統風管壓力平(píng)衡計(jì)算
在多點除塵係(xì)統的風管壓力平衡計算過程中,傳統的計算方法多采用靜壓平衡(héng)法。這種計算方法在理論上比較精確,但在工廠實際安裝的風管係統往往和設計的風管係統不同,使原來壓力平衡的各並聯管路出現不平衡。另外,不同的設計手(shǒu)冊,盡(jìn)管條件相同,查找出的局部阻力係數值等參數並(bìng)不相同,這也會造成理(lǐ)論計算(suàn)值與實際情況有差別。另(lìng)外,靜壓平衡法(fǎ)計算過程繁瑣,為了平衡(héng)風管,往(wǎng)往要(yào)進行大量的重複計算工作,而且有些風管的管(guǎn)徑為了滿足(zú)壓力平衡計算,風管(guǎn)管徑過大過小會帶來(lái)風管速度不符合除塵係統要求(qiú)。在多年(nián)的設計過程中,我們采用(yòng)等速計(jì)算法來計算多點除塵係統風管壓力。實踐證明,各排風支管可達到平衡(héng),這樣可減少計算工(gōng)作量。等速計算法是根據除塵風(fēng)管的速度要求,按節點處各支管、分支管段風速相等的原則進行管徑計算,並以長風管管路為不利管路,個別管路進行適(shì)當的風速調整,為方便現(xiàn)場安(ān)裝調試和保證等速計算(suàn)後除塵(chén)係統滿足設計要(yào)求,各排風點均設鋼製調(diào)節(jiē)蝶閥。等速計算法,采用編程計算風管管徑及壓力平衡,根據匯合管和支管壓力損(sǔn)失可以計算出各支(zhī)管蝶閥卸料器的開啟角度,使除塵係(xì)統風管各支管壓力達到平衡。
4.2 除塵風(fēng)管閥門
除塵係(xì)統風管閥門過去一(yī)直沿用《采暖通風設計選用手(shǒu)冊》中(zhōng)(T309)密閉斜插板閥作為除塵風管閥門(mén),但在多年的實踐(jiàn)中發現存在以下幾個問(wèn)題(tí):一是斜插板閥不易調(diào)節,尤其是加工(gōng)質(zhì)量不好(hǎo)或粉塵進入斜插板(bǎn)槽後更是難以拉動;二是斜插板閥(fá)高度尺寸(cùn)太大(dà),給除塵風管(guǎn)安(ān)裝帶來不便,甚至會出現安(ān)裝不下的現象;三是斜插板閥由於是往上拉動(dòng),現場條件受限會造成操作困難。因此,許多工廠都對除塵係統采用斜插(chā)板閥不滿意。在(zài)我們近年來的除塵係統設計(jì)中(zhōng),風管(guǎn)閥門采用鋼製蝶閥,可以現場加工,要求高些也可以向製造廠訂貨。從目前加工的水平(píng)看,蝶閥(fá)製作可做到比較嚴密,鋼製蝶閥具有(yǒu)操作方(fāng)便、定位簡單、閥門高度小安裝方便的優點,所(suǒ)以筆者認為除塵係統風管閥門采用鋼製蝶(dié)閥為(wéi)好,閥門鋼板厚度根據管徑大小(xiǎo)確定,一般來說,閥門壁厚可與風管壁厚相同或大1——2mm為宜,這樣也不會造成閥門造價過高,從近年來我們與國外合作的工程中了解到(dào),國外除塵係統風管閥門也都是采用鋼(gāng)製蝶閥。
4.3 水平風管防堵措施
在多點除塵係統風管(guǎn)布置中,由於風管管(guǎn)路長,受條(tiáo)件所限,往往難以保證所有風管都能(néng)傾斜或垂直(zhí)布置(zhì),常常會(huì)遇到除塵(chén)風管水(shuǐ)平敷(fū)設問題。因此,水(shuǐ)平(píng)風管防止積灰堵塞尤為重要,關係到除塵(chén)係統能否正常運(yùn)行的問題。根據多(duō)年的設計和現場調試經驗,水(shuǐ)平風(fēng)管防止(zhǐ)積灰堵塞措施有以下(xià)幾點:①保證水平風管風速大於粉塵(chén)性質要求的小風速,有時可以在末端排風支管上設旁通閥,用於調(diào)節風量或進行風管清掃(sǎo),必要時可通過(guò)旁通閥增(zēng)加末端風量而保證水平風管風速;②有壓縮空氣條件的,在水平風管側(cè)麵安裝壓縮空氣助(zhù)吹(chuī)管,定(dìng)期吹掃,采用鋼管連接助吹管接至地麵或便於連接壓縮空氣的位置;③在除塵(chén)係統的電氣(qì)控製(zhì)上,除塵係統啟(qǐ)動時間保證比工藝設備啟動時間提前,停止時間保證比工藝設(shè)備停機時間(jiān)滯(zhì)後,這樣就不會造成含塵氣流粉塵沉(chén)降於風管。往往風管積塵(chén),都(dōu)是風管含塵氣體停止流動造成沉降,時(shí)間長了(le)勢必就會引起風管(guǎn)堵塞,所以除塵係統啟動和停止時間對除塵風管防止積塵堵塞尤為重要。
4.4 除(chú)塵風管壁厚
《通風與空調工程施工及驗收規範》中(zhōng)對除塵風管壁厚已有明文規定,不同管(guǎn)徑對應於(yú)不同壁厚。但在實際工程中(zhōng),我們按規範規定設計(jì),采用1.5mm和2.0mm2種壁厚,建設單位往往(wǎng)感到鋼(gāng)板壁厚難(nán)以分類、采(cǎi)購,而且容易造成混淆。因此,近年來,我(wǒ)們在設計中,一般的除塵風管通常采用δ=2mm的鋼板,大於1500mm的風管采用δ=3mm鋼板,施工單位感到比較滿意,盡管比規範(fàn)規(guī)定的材料重量有所增加,但實際上,由於材料壁厚統一(yī),廢料(liào)減少,因(yīn)此(cǐ)投資費用增加無幾,故筆者認為,一般除塵係統風管壁厚采用2mm是為合適的。
4.5 螺旋輸(shū)送機
除塵係統大多采用螺(luó)旋輸送機來進行回收粉塵輸送。在設計選型上,如按輸送能(néng)力計算,選用150mm、200mm螺(luó)旋輸送機就足夠(gòu)了,但在實際(jì)工程中,常常會遇到螺旋輸送機輸送粉料時發生(shēng)堵塞拱(gǒng)料的現象,特別是在中間吊軸承處,甚(shèn)至會把輸送機(jī)頂板頂(dǐng)開。有些設計手冊規定輸送(sòng)粉料(liào)的螺旋輸送機直徑不能小於300mm,而事實上,在工程實踐中發現螺旋輸送機輸送粉料造成堵塞拱料的原因,主要是由中間吊軸承造(zào)成。這(zhè)是因為粉料流動性差,中間吊軸承(chéng)處的法蘭連(lián)接造成螺旋截麵(miàn)減小,另外螺旋葉片又中斷,因此,此處粉料輸送為喉口受阻,造成粉料拱料。因此,筆者認為螺旋輸送機輸(shū)送粉料時,不設中間吊軸承為好(hǎo),距離長時可采用兩段螺旋輸送機,這樣就不容易拱料(liào),在實際工程中也證明了這一點(diǎn)。如果確實不可避免采(cǎi)用中間吊軸承時,螺旋輸送機計算時(shí)要考慮中間(jiān)吊軸承(chéng)處的(de)截麵減小因素。
5、運行效果
陽極組裝除塵係統在安(ān)裝調試過程中,設計人員積極配合,使除塵係統(tǒng)自1994年6月投(tóu)入使用以來(lái)一直效果良好,除塵係統運行平穩,設備運行正常。1995年(nián)8月經國家環保局(jú)委托貴州省環境監測中心站監測,其監測結(jié)果見表5。
從(cóng)監測結果看,除塵係統(tǒng)排放濃度均低於國家排放標準(150mg/m3),因此,陽極組(zǔ)裝工段大型除塵係統的設計是成功的。

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