鋁電解槽煙氣流量調(diào)控降低能耗生產(chǎn)實踐

楊國文

(中國鋁業(yè)青海分公司， 青海 西寧 810108)

0 前言

鋁電解槽的穩(wěn)定運(yùn)行是獲得良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的前提和保障，影響鋁電解槽穩(wěn)定運(yùn)行的因素主要是電、熱、磁三方面，即鋁電解行業(yè)所說的三場[1-2]。能量平衡對電解槽的影響最顯著，是電解槽穩(wěn)定運(yùn)行的核心與關(guān)鍵。煙氣散熱是能量平衡的重要組成部分，根據(jù)電解槽散熱測試數(shù)據(jù)，通常情況下，煙氣散熱為0.28～0.50 V，占電解槽總散熱的15%～30%。煙氣散熱對電解槽影響較大，如果煙氣流量過大，會增加電解槽能耗；如果煙氣流量過小，則會影響集氣效率，進(jìn)而影響到環(huán)保達(dá)標(biāo)，同時也可能導(dǎo)致電解槽上部散熱偏小，影響電解槽的區(qū)域能量分布[3-4]。因此，鋁電解槽煙氣流量應(yīng)控制在相對合理的范圍內(nèi)。

本文針對某電解鋁企業(yè)180 kA電解系列煙氣流量偏大的問題，采取了調(diào)整煙管閥門開度和清理集氣系統(tǒng)積料的措施，實現(xiàn)降低煙氣流量、減少煙氣散熱、降低鋁液直流電耗以及降低凈化動力電耗的目標(biāo)，煙氣流量調(diào)控取得了理想效果。本研究可為鋁電解槽調(diào)整煙氣流量降低能耗提供數(shù)據(jù)參考。

1 煙氣流量測試及分析

某電解鋁企業(yè)180 kA電解系列于1987年投產(chǎn)運(yùn)行，運(yùn)行時間較長，設(shè)備相對老舊，特別是集氣系統(tǒng)積料問題相對嚴(yán)重。根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)情況判斷，大部分電解槽上部偏冷，可能原因是電解槽煙氣流量過大。因此，對180 kA電解系列某工區(qū)32臺電解槽的奇數(shù)號槽進(jìn)行了煙氣流量測試，測試設(shè)備為嶗應(yīng)3060- A型一體式煙氣流速監(jiān)測儀，測試結(jié)果見表1。

表1 調(diào)整前煙氣流量測試數(shù)據(jù)

從表1可以看出：1)測試槽煙氣流量整體偏大，根據(jù)槽型與煙氣流量的對應(yīng)關(guān)系，180 kA電解系列電解槽煙氣標(biāo)況流量合理范圍應(yīng)為5 000～6 000 Nm3/h，本次煙氣標(biāo)況流量測試結(jié)果平均為8 075 Nm3/h，偏大約40%；2)煙氣散熱也相對偏大，平均煙氣散熱為0.617 V，明顯超出了0.28～0.50 V的合理區(qū)間；3)電解槽煙氣流量相對比較均衡，除了兩臺電解槽煙氣標(biāo)況流量在10 000 Nm3/h以上，其他測試槽的煙氣標(biāo)況流量基本相近。

2 煙氣流量調(diào)控措施

根據(jù)煙氣流量的測試結(jié)果，電解槽的主要問題是煙氣流量偏大，導(dǎo)致了煙氣散熱較大，進(jìn)而影響電解槽能耗指標(biāo)，同時也增大了凈化系統(tǒng)的動力電耗。針對上述情況，主要采取了調(diào)整煙管閥門開度和清理集氣系統(tǒng)積料的措施。

調(diào)整煙管閥門開度的基本原則是：1)保證單臺電解槽的集氣效率在98%以上；2)保證電解槽之間煙氣流量基本均衡，盡量減少差異；3)適當(dāng)減小煙管閥門開度，降低凈化動力電耗。該企業(yè)煙管閥門為手動蝶閥，煙管閥門開度在調(diào)整前基本都為100%，根據(jù)以往測試數(shù)據(jù)，煙管閥門開度最小為60%，再小就會發(fā)生煙氣跑漏現(xiàn)象。

根據(jù)煙氣測試情況，流量越大，煙管閥門開度調(diào)整的幅度越大。對于2臺標(biāo)況流量大于10 000 Nm3/h的電解槽，煙管閥門開度從100%調(diào)整到70%；對于標(biāo)況流量在8 000～10 000 Nm3/h的電解槽，煙管閥門開度從100%調(diào)整到80%；對于標(biāo)況流量在6 000～8 000 Nm3/h的電解槽，煙管閥門開度從100%調(diào)整到90%；而標(biāo)況流量在6 000 Nm3/h以下的電解槽則不作調(diào)整。

此外，煙管里個別部位氧化鋁堆積嚴(yán)重，影響到凈化效果，因此通過清理集氣系統(tǒng)積料，定期(每月一次)對死角位置進(jìn)行敲打和疏通，保障集氣通暢，以降低凈化動力電耗。

3 煙氣流量調(diào)控效果

經(jīng)過2周的煙氣流量調(diào)整，重新對180 kA系列某工區(qū)32臺電解槽的奇數(shù)號槽進(jìn)行煙氣流量測試，測試結(jié)果見表2。

表2 調(diào)整后煙氣流量測試數(shù)據(jù)

由表2可以看出：1)調(diào)整后集氣系統(tǒng)的動壓和負(fù)壓明顯降低，說明集氣系統(tǒng)通暢性明顯改善，在較小抽力下也可以保證集氣效果，為凈化動力電耗降低提供了條件；2)煙氣流速和流量降低，煙氣溫度上升，標(biāo)況流量從調(diào)整前的8 075 Nm3/h下降到5 086 Nm3/h，已經(jīng)處于5 000～6 000 Nm3/h的合理范圍內(nèi)，流量調(diào)控達(dá)到了預(yù)期效果；3)煙氣散熱從調(diào)整前的0.617 V下降到0.529 V，降低幅度達(dá)0.088 V?？傮w來看，煙氣流量調(diào)控取得了良好效果。

為了進(jìn)一步分析煙氣流量調(diào)控對電解槽鋁液直流電耗和凈化動力電耗的影響，統(tǒng)計某工區(qū)煙氣流量調(diào)整前后一個月的能耗，結(jié)果見表3。

表3 煙氣流量調(diào)整前后工區(qū)直流電耗數(shù)據(jù)對比

從表3可以看出，煙氣流量調(diào)整后，工區(qū)鋁液直流電耗降低了92 kW·h/t-Al，效果顯著。需要說明的是，雖然煙氣散熱減少了0.088 V，折合噸鋁電耗降低約260 kW·h，但是電解槽是一個動態(tài)平衡的過程，煙氣減少的熱量并不能全部體現(xiàn)在能耗降低上，其他區(qū)域散熱會小幅增加，最終達(dá)到一個新的平衡狀態(tài)。

煙氣流量調(diào)控試驗取得良好效果后，開始在整個180 kA電解系列進(jìn)行推廣。推廣后，噸鋁直流電耗降低值與試驗工區(qū)基本一致，電解系列凈化動力電耗從調(diào)整之前的150 kW·h/t-Al左右下降到約120 kW·h/t-Al，折合噸鋁能耗降低30 kW·h。

綜上所述，通過煙氣流量調(diào)控，電解槽鋁液直流電耗和凈化動力電耗合計降低約122 kW·h/t-Al。

4 結(jié)束語

針對某電解鋁企業(yè)180 kA系列煙氣流量過大導(dǎo)致電解槽上部偏冷和能耗指標(biāo)偏高的問題，在煙氣流量測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過采取調(diào)整煙管閥門開度和清理集氣系統(tǒng)積料的措施，達(dá)到了降低煙氣流量、減少煙氣散熱、降低鋁液直流電耗以及減少凈化動力電耗的目標(biāo)。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，煙氣標(biāo)況流量從調(diào)整之前的8 075 Nm3/h下降到5 086 Nm3/h，煙氣散熱從調(diào)整前的0.617 V下降到0.529 V；煙氣流量調(diào)整后鋁直流電耗降低92 kWh/t-Al，凈化動力電耗降低約30 kW·h/t-Al，煙氣流量調(diào)控取得了良好效果。