鋁電解槽上部結構料氣分離裝置的設計

宋清懿

(中國鋁業青海分公司 第一電解廠， 青海 大通 810108)

鋁電解槽上部結構料氣分離裝置的設計

宋清懿

(中國鋁業青海分公司 第一電解廠， 青海 大通 810108)

本文設計出一種鋁電解槽上部結構料氣分離裝置，能夠有效分離帶有料塊的氣體，避免了由于氧化鋁粘度和濕度過大，而造成氧化鋁輸送過程中流通不暢的現象，減少了電解槽突發陽極效應，取得了很好的節能效果。

料氣分離； 陽極效應； 節能

1 設計背景

電解槽在電解生產過程中通入強大的直流電后進行電化學反應，氧化鋁是電解槽內不可缺少的重要原料之一。電解槽的氧化鋁料粉輸送工藝流程為通過超濃相管道將氧化鋁輸送到電解槽上部的墻壁料箱，然后墻壁料箱與電解槽的風動溜槽用一根φ120的鋼管聯接，通過風動溜槽給電解槽的前、后兩個料箱供料，風動溜槽由氣室和料室兩部分組成，上部走料、下部走風，風動溜槽的風源來自電解槽打殼氣缸尾氣的一部分，風動溜槽上設有四個排氣罩，排氣的目的是在溜槽內產生壓差，實現氧化鋁的輸送，在排風過程中，由于排氣罩設在料室頂部，在排風過程中風經過料室，不可避免的帶走部分氧化鋁料粉，所以在排氣罩的法蘭處裝設有非常細密的砂網以阻止帶走過多的氧化鋁料粉[1]，該結構見圖1。

1.排氣罩 2.排氣口 3.砂網 4.風動溜槽圖1 風動流槽結構示意圖

在使用過程中發現由于受到氧化鋁料粉濕度和粘度的影響，排氣罩在排風過程中砂網被粘度過大的氧化鋁堵死，導致水平溜槽內的風無法及時排出，使水平溜槽內無風壓存在，造成氧化鋁無法流動的被動局面，電解槽內無法給料，電解槽缺料導致突發效應增多[2]，技術條件遭到破壞，電耗增加，嚴重影響了電解槽的正常安全生產。

2 節能裝置的設計與實施

2.1 設計思路

針對排氣罩易堵死的問題，可設計一個分離箱，由上下法蘭、箱體和中間阻尼板組成。上下法蘭的螺孔與電解槽的風動溜槽出料口法蘭、排氣罩法蘭分別相對應，箱體由鋼板圍成，呈長方體，為了保證箱體的密封性能，箱體接縫在焊接要滿焊，中間阻尼板焊接在料箱內部，阻尼板焊接在沿箱體長方形45°方向處，阻尼板兩端與箱體留有一定的間距。整個分離裝置可分為排氣區和分離區兩部分，阻尼板下方為分離區，阻尼板上方為排氣區[2]。當氧化鋁料粉和氣缸尾風的混合氣體從風動溜槽進入到分離裝置時，阻尼板會阻擋混合氣體的壓力，由于阻尼板的阻擋作用，大多數氧化鋁料粉由于受到重力的作用，在分離區分離在下來，有少部分的帶有氧化鋁的混合氣體會沿著阻尼板與箱體的間隙到排氣區，此時，風壓已經大大降低，排氣區內的少部分氧化鋁料粉在重力作用下沿著阻尼板的斜面流到分離區，而將氣體從排氣口排出，裝置設計[3]結構見圖2、圖3。

圖2 料氣分離裝置主視圖

圖3 料氣分離裝置俯視圖

2.2 料氣分離裝置的安裝

料氣分離裝置安裝不需要改動電解槽上部結構(見圖4)，安裝時將新料氣分離裝置的法蘭和排氣罩用螺栓連接；法蘭和排料箱用螺栓連接，需要注意的是在安裝料氣分離裝置時，料氣分離裝置的排氣端與排料箱的出料口方向一致，當風動溜槽工作風壓通過氣室時，料室上面有流動的氧化鋁料粉，料到達排料箱時，料和氣的混合氣體將沿著風的方向到達料氣分離裝置。此時，由于阻尼板的作用，大部分氧化鋁料粉由于阻尼板阻擋，氧化鋁料粉由于重力作用，會沉淀下來，沿著出料口方向流動，而有少部分氧化鋁料粉會和氣體到達排氣區，這時，混合氣體的壓力較小，這少部分氧化鋁在重力作用下沿著阻尼板的斜面流向排料箱內。所以僅有很少一部分氧化鋁料粉在氣體作用下到達砂網層上，由于到達砂網層上的氧化鋁很少，所以砂網層不會被粘度大的氧化鋁料粉堵死而造成排料不暢的現象[2]。

1.排氣罩 2.螺栓 3.砂網層 4.法蘭 5.箱體 6.阻尼板 7.螺栓 8.法蘭 9.排料箱 10.料室 11.氣室圖4 風動流槽料氣分離裝置安裝示意圖

3 風動流槽料氣分離裝置使用效果

風動流槽料氣分離裝置自設計實現后，在中國鋁業青海分公司第一電解廠260臺電解槽上進行了全面推廣運行，實施效果好，避免了由于氧化鋁粘度和濕度過大而造成氧化鋁輸送過程中流通不暢的現象，減少了電解槽的突發效應，取得了很好的節能效果。據計算機站控制報表統計，未安裝分離裝置前電解車間平均每月突發效應達171.4個,安裝后電解車間每月突發效應為60.3個，按每個突發效應持續3分鐘時間、日產量324 t計算，每個突發效應大約耗電234°，噸鋁電耗[1]可降低：

(171.4-60.3)×234÷324÷30=2.7(kW·h/t-Al)

4 結束語

通過對電解槽上部結構節能料氣分離裝置的設計與使用，可有效降低電解槽生產電耗，提高了經濟效益。同時降低電解工人的勞動強度，解決了原電解槽槽上風動溜槽存在的能耗損失問題，對同類型企業的降本增效工作具有良好推廣意義。

[1] 田應甫.大型預焙鋁電解槽生產實踐[M].長沙：中南工業大學出版社，2003.

[2] 馮乃祥.鋁電解[M].北京：化學工業出版社，2006.

[3] 聞邦椿.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2010.

Separation Device Design of Feed and Gas in Aluminium Electrolytic Cell Upper Structure

SONG Qing-yi

(The 1st Electrolysis Plant, China Aluminum Qinghai Branch, Xining 810108, China)

This paper designs a separation device used to separate feed and air in aluminum electrolytic cell upper structure, it can effectively separate material feed from gas, effectively avoid poor circulation phenomenon in alumina conveying process due to the high viscosity and humidity, reduce the anode effect, achieve good energy saving effect.

feed gas separation；anode effect；energy saving

2014-08-20

宋清懿(1982-)，男，遼寧撫順人，工程師，大學本科，主要從事機械設備管理工作。

TF815

B

1003-8884(2014)05-0035-02