淺談電解鋁生產(chǎn)中如何提高氧化鋁輸送效率及保持輸送設(shè)備的穩(wěn)定性

楊貴森

(四川啟明星鋁業(yè)有限責(zé)任公司, 四川 眉山 620041)

國內(nèi)電解鋁在氧化鋁輸送這一領(lǐng)域，多使用超濃相輸送，其中斗式提升機使物料得到高勢能后，才能運用超濃相輸送技術(shù)將物料轉(zhuǎn)送至料倉達到物料輸送的目的。在傳統(tǒng)的斗式提升機使用過程中，會出現(xiàn)不同問題的故障，提升機的故障率較高，物料輸送效率降低，常規(guī)情況下，提升機的提升效率基本上控制在設(shè)備額定的80%，即如果提升機出廠時的輸送量為100 t/h,則在實際使用過程中的輸送量一般會在80 t/h，基本上都會低于額定量運行，這樣才能保障設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運行，不然提升機就有可能超負荷運轉(zhuǎn)的可能，導(dǎo)致設(shè)備故障或者損壞設(shè)備。

1 傳統(tǒng)斗式提升機的保護設(shè)計

提升機生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)斗式提升機時，基本只考慮設(shè)計了斗式提升機的上下偏移報警、轉(zhuǎn)速報警、底部高料位報警等，報警控制不全面。報警發(fā)出后，依靠人來響應(yīng)操作會不及時，易造成設(shè)備故障的擴大化甚至損壞設(shè)備。同時這些報警沒有和系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)設(shè)備參數(shù)、執(zhí)行機構(gòu)進行聯(lián)絡(luò)，適應(yīng)性差。

2 傳統(tǒng)斗式提升機的控制方式

提升機在過載或故障停機后，沒有有效的綜合聯(lián)鎖控制來保護斗式提升機，同時也沒有及時阻斷進料口向提升機注入氧化鋁，氧化鋁會不斷進入提升機內(nèi)部，直至物料堆積到提升機進料口為止，將提升機底部轉(zhuǎn)輪及料斗淹沒。造成電機堵轉(zhuǎn)過電流而跳閘停機，電機損傷較大。且每次清理積料難度大，設(shè)備的維護難度大，時間較長，影響生產(chǎn)。

3 氧化鋁輸送流程簡要介紹

電解鋁廠氧化鋁倉庫的氧化鋁，經(jīng)行車吊運到劃包平臺(1.55 t/袋)，人工劃包，將氧化鋁卸入料斗，經(jīng)過濾網(wǎng)進行過濾進入超濃相溜槽，進入流量調(diào)節(jié)箱(含除渣功能)，進入提升機入口，提升高度到36 m經(jīng)出料口進入斜槽，進入溜槽，進入中轉(zhuǎn)料倉(容積25 m3),再從中轉(zhuǎn)倉底部出口進入后段超濃相溜槽直到電解廠房料倉。氧化鋁輸送流程簡要如下：

氧化鋁噸包袋—行車—劃包工—料斗—過濾網(wǎng)—溜槽(末端溜槽含氣動蝶閥)—流量調(diào)節(jié)箱(含除渣功能)—提升機入料口—提升機提升—提升機出料口—斜槽—溜槽—中轉(zhuǎn)倉—后續(xù)溜槽—電解料倉，示意圖如圖1所示。

圖1 氧化鋁輸送流程圖

4 常規(guī)的物料輸送系統(tǒng)的缺點

(1)常規(guī)的控制方式?jīng)]有流量調(diào)節(jié)箱，沒有氣動蝶閥，沒有聯(lián)動控制系統(tǒng)，物料輸送時間較長，運行成本高，故障率高。

(2)常規(guī)的物料輸送系統(tǒng)中，提升機設(shè)計為一用一備，進行4班3運行，提升機的運行負荷一般控制在設(shè)計的50%～80%，以此降低提升機的故障率。但是，一旦提升機進料口物料進入不均(進入過多)，也會造成提升機過負荷并停機。

(3)提升機出口物料進入溜槽再進入中轉(zhuǎn)倉后，有時中轉(zhuǎn)倉出料口出料不及時，或者出料溜槽堵塞等，影響物料排出的速度，中轉(zhuǎn)倉內(nèi)物料會不斷上升，直至料倉滿，提升機提上的物料進入不了中轉(zhuǎn)倉，導(dǎo)致物料返回到提升機底部，提升機機體內(nèi)部物料不斷積聚，提升機負荷增加，最終過負荷而停機。這樣的停機對設(shè)備損壞極大：皮帶、料斗、軸承、電機及調(diào)節(jié)機構(gòu)等都會受到損害。

(4)失去綜合保護的提升機在使用過程中故障率高，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，物料輸送量降低，維護難度大，維護成本高(消耗備件較多，維護人手增加、維護時間長)，影響整個生產(chǎn)的正常開展，同時設(shè)備壽命大大降低，物料輸送跟不上下游生產(chǎn)所需物料要求，且每一次故障處理，要排除大量堆積在提升機底部的氧化鋁，工作量大且花費時間長，嚴重影響生產(chǎn)的正常運行。

5 氧化鋁輸送系統(tǒng)的優(yōu)化

在該氧化鋁輸送系統(tǒng)中，提升機是核心環(huán)節(jié)，是最關(guān)鍵的設(shè)備，也是故障最多的設(shè)備，提升機的提升效率和穩(wěn)定性就決定了該輸送系統(tǒng)的輸送能力。為了最大限度的增加提升機的提升量，同時又保護提升機，盡可能降低提升機的故障，延長設(shè)備使用壽命，在該套輸送設(shè)備中，保持常規(guī)提升機的控制模式下，新增加設(shè)計以下內(nèi)容：

(1)下料料斗安裝5×5過濾網(wǎng)，進行粗過濾，降低氧化鋁物料中的大顆粒物料，有利于后續(xù)物料輸送的順暢。

(2)在斗式提升機的進料溜槽安裝氣動蝶閥(進料口前的一節(jié)溜槽)，控制溜槽供風(fēng)來控制向提升機送料，氣動蝶閥采用電磁閥控制的氣動蝶閥。

(3)斗式提升機的頂部出料進入中轉(zhuǎn)倉，中轉(zhuǎn)倉安裝有料位計和料位開關(guān)，料位計有數(shù)字顯示表，實時顯示料位高度，可聯(lián)合設(shè)置該料位的報警輸出，料位開關(guān)有上限和下限報警輸出。

(4)斗式提升機的運行電流加裝帶報警輸出的電流表，時時監(jiān)控提升機電機運行情況，電流表設(shè)置上限和下限報警輸出，及時實現(xiàn)聯(lián)動。

(5)斗式提升機的上下四個偏移報警、底部高料位報警，斗式提升機轉(zhuǎn)速報警，在劃包平臺處安裝有報警箱，每個報警均有相對的報警燈。有一個匯總的聲光報警器，出現(xiàn)任何一個故障報警均會觸發(fā)聲光報警器。

(6)將上述的各類報警，匯總控制進料溜槽氣動蝶閥。

(7)在提升機入料口前段安裝流量調(diào)節(jié)箱，調(diào)節(jié)提升機的進料量。

(8)除塵器收塵管在提升機頂部1分為2分別接提升機及中轉(zhuǎn)倉且收塵支管道上安裝手動蝶閥，便于風(fēng)量調(diào)節(jié)，保證提升機的物料完全進入中轉(zhuǎn)倉，避免因負壓將氧化鋁倒吸回提升機內(nèi)部，降低提升機提升效率。

6 新功能描述

(1)過濾網(wǎng)由10×10改為5×5，提高過濾效果，進入流程的大顆粒物料較少，氧化鋁輸送較為順暢。

(2)斗式提升機帶料運行過程中，頂部出料口連接的中轉(zhuǎn)倉，如果中轉(zhuǎn)倉出現(xiàn)高料位(中轉(zhuǎn)倉總高2 m，高料位設(shè)置為1.4 m，并輸出報警)，則關(guān)閉斗式提升機的進料溜槽的供風(fēng)閥(氣動蝶閥)，讓斗式提升機不再進料，同時觸發(fā)劃包平臺上的聲光報警器，以此來防止中轉(zhuǎn)倉裝滿后斗式提升機堵料。

(3)斗式提升機帶料運行過程中如遇過載，電機與減速機聯(lián)軸器為液力耦合器，液力耦合器的易熔塞會融化將液力耦合器內(nèi)的油全部噴出，或聯(lián)軸銷子斷裂，此時電機空轉(zhuǎn)，提升機內(nèi)料斗停轉(zhuǎn)。提升機的運行電流低于24 A(帶報警輸出的電流表下限報警設(shè)置為24 A)，帶有報警輸出的電流表輸出信號，則自動關(guān)閉斗式提升機的進料溜槽的供風(fēng)閥(氣動蝶閥)，同時觸發(fā)劃包平臺上的聲光報警器，避免斗式提升機里堵料過多。

(4)斗式提升機帶料運行過程中負荷過大，運行電流超過45 A(帶報警輸出的電流表上限報警設(shè)置為45 A)，帶有報警輸出的電流表輸出信號，則自動關(guān)閉提升機的進料溜槽的供風(fēng)閥(氣動蝶閥)，同時觸發(fā)劃包平臺上的聲光報警，防止斗式提升機過載。

(5)斗式提升機帶料運行過程中，上下四個偏移報警、底部高料位報警、提升機轉(zhuǎn)速報警，其中任何一個報警的話，均會自動關(guān)閉提升機的進料溜槽的供風(fēng)閥(氣動蝶閥)，同時觸發(fā)劃包平臺上的對應(yīng)報警燈和聲光報警器。

(6)斗式提升機的上下四個偏移報警、底部高料位報警、斗式提升機轉(zhuǎn)速報警、電流報警、料位報警，其中出現(xiàn)任何一個報警，斗式提升機的進料溜槽的供風(fēng)閥(氣動蝶閥)將一直處于關(guān)閉狀態(tài)，此時運行人員需及時聯(lián)系檢修人員，查找原因并處理故障后，才能手動打開斗式提升機進料溜槽的供風(fēng)閥(氣動蝶閥)，斗式提升機進行正常轉(zhuǎn)料。

(7)現(xiàn)場測試提升機的實際提升能力，根據(jù)電流大少，設(shè)定流量調(diào)節(jié)箱的閥門開度，控制好均勻給料。

圖2 氧化鋁輸送流程電氣控制圖

(8)除塵器收塵管在提升機頂部1分為2，分別接提升機及中轉(zhuǎn)倉且收塵支管道上安裝手動蝶閥，便于風(fēng)量調(diào)節(jié)，保證提升機的物料完全進入中轉(zhuǎn)倉，避免因負壓將氧化鋁倒吸回提升機內(nèi)部，降低提升機提升效率。該兩個手動蝶閥開度要求：①滿足提升機料斗里面的物料能全部倒入斜槽，完全流入中轉(zhuǎn)倉內(nèi)；②中轉(zhuǎn)倉內(nèi)負壓不能過高，連接該管道的手動蝶閥開度既要滿足物料全部進入中轉(zhuǎn)倉，又要滿足倉內(nèi)物料能夠順利從倉底出料管流出進入后續(xù)段溜槽，不能在此節(jié)點處現(xiàn)成氣阻而影響倉內(nèi)物料流出。

7 氧化鋁輸送流程電氣控制

氧化鋁輸送過程中，存在許多不確定因素,如氧化鋁人工劃包存在劃包的速度或塊或慢，這樣進入料斗中的氧化鋁量在各個時段是不同的，一會大，一會小，還有不同廠家的氧化鋁品質(zhì)不一樣，溜槽輸送氧化鋁的速度也不一樣，這些因素就導(dǎo)致進入斗式提升機中的氧化鋁量不均勻(進料量或大或小)，因此，常規(guī)提升機一般都運行在較低的負荷狀態(tài)下，以保住氧化鋁量增多的情況下，有富裕的負荷提升增加的物料，否則設(shè)備都會因過負荷而出現(xiàn)設(shè)備故障。結(jié)果是提升機提升能力大大降低，降低輸送系統(tǒng)效率，不經(jīng)濟，且也排除不了因物料過于增多而造成設(shè)備故障的可能。本控制系統(tǒng)就是解決上述因素而設(shè)計，做到提升機最大提升能力，長期滿載運行，降低故障，保護設(shè)備，如圖2所示。

(1)將提升機的8個位置感應(yīng)開關(guān)信號并節(jié)入控制系統(tǒng)(圖2中KS1、KS2、KS3、KS4、KS5、KS6、KS7、KS8)，當(dāng)這8個信號中任意一個信號出現(xiàn)，則515 A帶電，繼電器SGBJ動作，聲光報警器動作報警。同時信號發(fā)送到KD1繼電器動作，驅(qū)動氣動蝶閥動作關(guān)閉氣源，停止溜槽走料，提升機不進料，提升機空負荷運轉(zhuǎn)；

(2)中轉(zhuǎn)倉料位到達高料位時(即在料倉進料多，出料少或者不出料)，料位開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)出信號，KD1繼電器動作，驅(qū)動氣動蝶閥動作關(guān)閉氣源，停止溜槽走料，提升機不進料，料倉不在進料。同時，將信號傳送到聲光報警器動作報警。

(3)當(dāng)提升機電機運行電流高于設(shè)定的高電流值時(或者低于低電流設(shè)定值時)，監(jiān)測電機運行的電流表發(fā)出信號，KD1繼電器動作，驅(qū)動氣動蝶閥動作關(guān)閉氣源，停止溜槽走料，提升機不進料，提升機空載運轉(zhuǎn)。同時，將信號傳送到聲光報警器動作報警。

經(jīng)過以上三方面的控制，將提升機在提升物料的過程中所可能出現(xiàn)的不利因素都涵蓋其中，就可以很大程度增加提升機的提升量，同時保證設(shè)備的安全運行。

8 運行效果

(1)經(jīng)過這樣設(shè)計后，提升機運行過程中得到很好的保護，不會因為某一個故障造成對提升機的破壞，提高了供料系統(tǒng)的穩(wěn)定性。斗式提升機在此連鎖控制保護下，也提高了提升機的輸送物料能力，提升機出廠設(shè)計為80 t/h，經(jīng)各方面改進，現(xiàn)提升能力達110 t/h，大大提高了系統(tǒng)的氧化鋁輸送能力。改造后較設(shè)計提高37.5%，原先需要2個班完成的生產(chǎn)任務(wù)，現(xiàn)只需要1個白班就能完成。較大的節(jié)約了運行成本。

(2)同時，在任何故障狀態(tài)下，提升機進料溜槽停止進料，沒有多余的氧化鋁粉料進入提升機底部，在處理起故障來省時省力，只要故障一排除，即可再次啟動提升機提升轉(zhuǎn)運物料。否則一般故障一次，進入提升機底部的物料大約1噸多，全靠人力將物料清理出提升機，物料放置在提升機地坑內(nèi)，再一袋一袋手工裝袋，再將裝好袋的物料扛出地坑，搬運到上個流程中的下料料斗中，返回工藝流程繼續(xù)使用。這樣的處理過程費時費力，每出現(xiàn)一次故障，需要4～5人至少4～5小時才能恢復(fù)生產(chǎn)，對生產(chǎn)影響很大?，F(xiàn)在處理幾乎就是幾分鐘到十幾分鐘，1人處理就可以完成。

(3)經(jīng)過上述設(shè)計施工運行兩年多，設(shè)備運行穩(wěn)定，原計劃設(shè)計兩套提升機，因目前設(shè)備運行較為可靠，故障極低，另一臺提升機暫時未增加，減少了設(shè)備的投入費用。

9 結(jié)束語

本文簡要闡述了電解鋁廠氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)中提高氧化鋁輸送效率及保持輸送設(shè)備的穩(wěn)定性。該新增設(shè)計部分在生產(chǎn)實際運行過程中效果較好。在氧化鋁輸送過程中，為企業(yè)產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益。氧化鋁輸送效率是一項長期的、持續(xù)改進的工作，在未來的生產(chǎn)實踐中，也許還有更優(yōu)化的工藝及設(shè)備。