關(guān)于電解鋁煙氣凈化排煙管網(wǎng)增設(shè)副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)的探討

【摘要】提高電解鋁煙氣凈化集氣系統(tǒng)的集氣效率，是減少電解鋁污染物排放的重要保證。筆者對電解鋁煙氣凈化排煙管網(wǎng)是否增設(shè)副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)從經(jīng)濟(jì)及技術(shù)角度進(jìn)行了分析，為副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)的推廣應(yīng)用掃清了障礙。

【關(guān)鍵詞】副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)；集氣效率；負(fù)壓

1.背景概述

電解鋁煙氣凈化排煙管網(wǎng)設(shè)計上經(jīng)歷了3個階段：

（1）只采用主排煙管階段；

（2）采用主、副雙煙管階段；

（3）回歸主排煙管階段。

下面就這三個階段簡單的介紹一下：

我們首先介紹一下第二階段：加有槽蓋板的電解槽系統(tǒng)通常處在負(fù)壓狀態(tài)，電解槽的排煙采用雙排煙管網(wǎng)系統(tǒng)，即每臺電解槽出口設(shè)主排煙支管和副排煙支管。正常生產(chǎn)時，煙氣通過主排煙支管排到車間外主排煙管網(wǎng)。當(dāng)對電解槽進(jìn)行操作時，部分槽罩板打開，此時關(guān)閉主排煙支管，設(shè)在單獨的副煙道排放控制系統(tǒng)上的電動蝶閥打開，每臺電解槽的排煙量為正常操作時的2倍。本方法的作用是穩(wěn)定電解槽其余部分的負(fù)壓并減少由于打開槽罩板時的煙氣。

了解完第二階段，我們再來介紹第一階段的排煙管網(wǎng)，第一階段的排煙管網(wǎng)只有主排煙管。在打開槽罩板對電解槽進(jìn)行操作的時候，由于煙氣量變大，僅靠主排煙管網(wǎng)收集效果不佳，造成電解槽煙氣外溢，影響電解槽的集氣效率。因此在隨后的煙氣凈化排煙管網(wǎng)設(shè)計中我們增加了副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)，也就是上述的第二階段。但是由于控制系統(tǒng)方面的原因，以及經(jīng)濟(jì)方面的考慮，目前已建成的副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)并沒有投入使用，均處于閑置狀態(tài)。而在隨后的工程設(shè)計中副煙道排煙管網(wǎng)設(shè)計并未被采用，其實也就是所謂的第三階段。

2.解決思路

副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)是有其優(yōu)越性的，但是由于其方案不太成熟，存在著不完善的地方，因此限制了該方案的推廣應(yīng)用。因此完善副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)是我們需要解決的問題。副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)以及閥門形式需要滿足設(shè)計要求，達(dá)到預(yù)期的控制效果，才能在對電解槽進(jìn)行操作時候自如切換。在此前的副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計中我們是采用引風(fēng)機(jī)作為系統(tǒng)動力源。但是這樣的設(shè)計存在如下2點問題：

（1）以引風(fēng)機(jī)為動力源的配置對主排煙管網(wǎng)系統(tǒng)存在著沖擊，很難調(diào)節(jié)使其達(dá)到理想運行狀態(tài)；

（2）采用引風(fēng)機(jī)作為動力源的配置方案導(dǎo)致管網(wǎng)設(shè)計復(fù)雜，阻力損失增加，整個凈化系統(tǒng)能耗也隨之增加，投資及運行成本均不理想。

因此，我們對于副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)改進(jìn)的重點應(yīng)該放在：如何減少對系統(tǒng)的沖擊以及降低成本上。對此我們的思路是：將副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)直接連接到主排管排煙系統(tǒng)上，通過減少副煙道阻力損失，利用主煙道匯總處負(fù)壓大的特點作為動力源，以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)及技術(shù)上的可行。

3.解決方案

我們就以某鋁廠為例進(jìn)行研究，項目的基本參數(shù)如下：

（1）凈化系統(tǒng)處理槽臺數(shù)：70臺

（2）單槽排煙量：

（4）同時操作的槽臺數(shù)：4臺

（5）槽間距：6.7m

當(dāng)對電解槽進(jìn)行操作的時候，由于煙氣量變大，產(chǎn)生的煙氣量為正常生產(chǎn)時煙氣量的2倍，為了減少煙氣的外溢以及減少對煙氣凈化排煙管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊。采用直徑900的支煙管通過直徑900的匯總支煙管將煙氣匯總的主排煙管網(wǎng)。

根據(jù)我們此前對該凈化系統(tǒng)的測試結(jié)果表明：電解槽出口負(fù)壓值為225Pa，從電解槽出口閥門處到主排煙管網(wǎng)匯總處的壓力損失為750Pa，即主排煙管網(wǎng)匯總處的的負(fù)壓值為975Pa。所以下面開展的工作就是計算從電解槽經(jīng)由副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)到主排煙管網(wǎng)匯總處的壓力損失，只要小于975Pa，即可以利用主煙管負(fù)壓作為副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)的動力源。

我們的具體工作就是：在現(xiàn)有模型基礎(chǔ)上計算此段管網(wǎng)的負(fù)壓。在進(jìn)行簡單計算比較的時候我們需要對模型進(jìn)行簡化：

（1）忽略煙管的分段縫隙以及金屬波紋補(bǔ)償器；

（2）對煙管結(jié)構(gòu)進(jìn)行理想化處理，忽略不影響煙氣流動的細(xì)部結(jié)構(gòu)。

電解車間單側(cè)電解槽只有35臺，匯總煙管左側(cè)處理18臺電解槽，右側(cè)處理17臺電解槽產(chǎn)生的煙氣量。而單側(cè)電解車間的多功能天車最多配置為2臺，也就是說最多有2臺電解槽處于被操作階段。因此目前生產(chǎn)情況可以分為以下幾種狀態(tài)：

狀態(tài)1：左側(cè)或右側(cè)只有1臺電解槽處于操作狀態(tài)，就以處于左側(cè)最端頭的最不利情況下的電解槽排煙支管作為計算模板。

狀態(tài)2：左側(cè)或右側(cè)各有一臺電解槽處于操作狀態(tài)，就以處于左右兩側(cè)最端頭的最不利情況下的電解槽排煙支管作為計算模板。

狀態(tài)3：左側(cè)或右側(cè)有2臺電解槽同時處于操作狀態(tài)，就以處于左側(cè)最端頭的最不利情況下的電解槽排煙支管作為計算模板。

4.經(jīng)濟(jì)及技術(shù)分析

我們下面就以上述工程為例進(jìn)行簡單的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。我們就以無副煙道排煙系統(tǒng)為樣本1；上述工程目前配置引風(fēng)機(jī)的副煙道排煙系統(tǒng)為樣本2，采用無引風(fēng)機(jī)的副煙道排煙系統(tǒng)為樣本3。具體配置如表1所示。

表2 各方案對比結(jié)果表

本次作為研究的模板工程電解車間，因為管理比較到位，35臺電解槽對應(yīng)的多功能天車數(shù)量為1.34臺。因此狀態(tài)1是最常見的工作狀態(tài)，狀態(tài)2出現(xiàn)幾率比較少，狀態(tài)3出現(xiàn)的幾率可以忽略不計。因此就目前的設(shè)計來講，副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)采用D900是可行的，具體情況可以根據(jù)工程情況作調(diào)整。

通過技術(shù)及經(jīng)濟(jì)比較分析，我們可以發(fā)現(xiàn)：正常狀態(tài)下，副煙道排煙系統(tǒng)負(fù)壓均小于負(fù)壓對比值（975Pa），因此利用負(fù)壓作為副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)的動力源在技術(shù)上是可行的；可控范圍內(nèi)的直接投資（直接投資70萬），可以忽略不計的運行費用，從經(jīng)濟(jì)角度考慮也是可行的。

5.結(jié)論

因此利用負(fù)壓作為副煙道排煙管網(wǎng)系統(tǒng)的動力源的技術(shù)是可行的，可以在以后的工程中推廣的。