一種鋁電解車間壓縮空氣消耗量的計算方法

楊曉玲，董 菲，朱昌寧

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

電解鋁廠是一個能耗大戶，在當前經(jīng)濟迅速發(fā)展、能源十分緊張的情況下，想方設(shè)法降低鋁電解電耗具有重要意義。本文僅從壓縮空氣使用的角度入手，認為準確的壓縮空氣用量提資才是管網(wǎng)優(yōu)化和節(jié)能的根本，因此，本文就鋁廠中最重要的耗氣項目——電解車間壓縮空氣使用量的計算提出一種多年累積總結(jié)出的一種計算方法，按此計算方法進行的配置設(shè)計在南山集團、魏橋集團等多個項目采用，并證實合理。

1 電解槽壓縮空氣消耗量的計算

電解槽是電解車間的連續(xù)穩(wěn)定用氣設(shè)備，也是整個電解系列壓縮空氣用氣量計算的核心。以某廠210臺400kA年產(chǎn)23萬噸的電解生產(chǎn)系列為例，系列基本設(shè)計參數(shù)如下：

表1 某廠400kA電解系列設(shè)計參數(shù)

＊氣缸為雙作用氣缸，往返全靠壓縮空氣。

電解槽用氣設(shè)備參數(shù)表分別如下：

打殼：

表2 打殼氣缸參數(shù)

單個氣缸打殼用氣量：

定容下料器：

表3 定容下料器參數(shù)

單個下料器完成一次下料的用氣量：

表4 出鋁氣缸參數(shù)

出鋁氣缸只在出鋁作業(yè)時工作，其用氣量甚小，且屬偶發(fā)情況，可忽略不計。

圖1 同時使用系數(shù)K2值線算圖[1]

電解槽氣缸3/3的打殼下料間隔方式可以視為兩個獨立的風(fēng)動工具，每個風(fēng)動工具動作一次的耗氣量為：

（0.021+0.00045）×3=0.06435（m3）

一個風(fēng)動工具在1小時內(nèi)的動作次數(shù)為：

3.011×1920/24/（1.2×2.42×3）=28次

（式中：2.42（kg/L）為砂狀氧化鋁密度）

兩個風(fēng)動工具相同，可視為一個風(fēng)動工具在1小時內(nèi)的動作次數(shù)為：28×2=56次

則單槽最大平均耗氣量為：

Qmax=V0/K1=0.314/0.16=1.96Nm3/min

每工區(qū)電解槽槽臺數(shù)n=35臺，則由n=35，K1=0.16查圖1得設(shè)備同時使用系數(shù)K2=0.32。

則35臺風(fēng)動工具的最大平均耗氣量為：

Q=nQmaxK2=35×1.96×0.32=22Nm3/min

則系列電解槽用氣量為：22×6=132Nm3/min

當單個工區(qū)電解槽數(shù)量n＞50，超出圖1范圍時，可按n=n1+n2，兩次計算累加。

2 電解車間其他用氣項的用氣量

（1）出鋁/吹掃。出鋁/吹掃用氣為非連續(xù)用氣，由產(chǎn)能配置及車間工藝操作可知，系列最多同時6臺槽出鋁，目前國內(nèi)真空抬包出鋁時的壓縮空氣用量為8Nm3/min，則出鋁作業(yè)最大用氣量為：8×6=48Nm3/min

吹掃通常發(fā)生在交接班時段，不同時與出鋁作業(yè)進行。

（2）修理。在大修期間常用的氣動工具為風(fēng)鎬、氣鏟、搗固機等，屬標準工器具，用氣量由同時作業(yè)的工具數(shù)量決定，本文按20Nm3/min考慮。

（3）槽冷卻。電解槽啟動期槽底及槽側(cè)局部過熱需吹風(fēng)冷卻，最大用氣量發(fā)生在大修后重啟電解槽期間，同時按最多兩臺槽重啟考慮，單槽按20Nm3/min計，則用于冷卻電解槽的壓縮空氣量為：20×2=40Nm3/min。

（4）煙氣凈化中心。目前業(yè)內(nèi)主要的鋁電解煙氣凈化系統(tǒng)供貨廠家提供的單套系統(tǒng)壓縮空氣使用量為20～25Nm3/min。以本文鋁廠為例，系列共3套煙氣凈化中心，則其耗氣量為20×3=60Nm3/min。

3 總計

由以上計算及說明可得，一個年產(chǎn)23萬噸的400kA電解鋁生產(chǎn)系列（含凈化）的壓縮空氣總消耗量為：

132+60+48+20+40+30=330Nm3/min

其中，連續(xù)穩(wěn)定用氣量為：132+60=192Nm3/min；

非連續(xù)用氣量為：48+30=78Nm3/min；

備用用氣量為 ：40（+20）=40（60）Nm3/min。

4 結(jié)語

電解車間是電解鋁廠的主要用氣戶，準確的用氣量提資是空壓站合理配置的前提，避免空壓站產(chǎn)能不足或明顯浪費。