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

（東北大學設計研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110166）

電解鋁廠是一個能耗大戶，在當前經濟迅速發展、能源十分緊張的情況下，想方設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優化和節能的根本，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出的一種計算方法，按此計算方法進行的配置設計在南山集團、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穩定用氣設備，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23萬噸的電解生產系列為例，系列基本設計參數如下：

表1 某廠400kA電解系列設計參數

＊氣缸為雙作用氣缸，往返全靠壓縮空氣。

電解槽用氣設備參數表分別如下：

打殼：

表2 打殼氣缸參數

單個氣缸打殼用氣量：

定容下料器：

表3 定容下料器參數

單個下料器完成一次下料的用氣量：

表4 出鋁氣缸參數

出鋁氣缸只在出鋁作業時工作，其用氣量甚小，且屬偶發情況，可忽略不計。

圖1 同時使用系數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動工具，每個風動工具動作一次的耗氣量為：

（0.021+0.00045）×3=0.06435（m3）

一個風動工具在1小時內的動作次數為：

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）

兩個風動工具相同，可視為一個風動工具在1小時內的動作次數為：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

每工區電解槽槽臺數n=35臺，則由n=35，K1=0.16查圖1得設備同時使用系數K2=0.32。

則35臺風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

當單個工區電解槽數量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/吹掃用氣為非連續用氣，由產能配置及車間工藝操作可知，系列最多同時6臺槽出鋁，目前國內真空抬包出鋁時的壓縮空氣用量為8Nm3/min，則出鋁作業最大用氣量為：8×6=48Nm3/min

吹掃通常發生在交接班時段，不同時與出鋁作業進行。

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

（3）槽冷卻。電解槽啟動期槽底及槽側局部過熱需吹風冷卻，最大用氣量發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。目前業內主要的鋁電解煙氣凈化系統供貨廠家提供的單套系統壓縮空氣使用量為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23萬噸的400kA電解鋁生產系列（含凈化）的壓縮空氣總消耗量為：

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

其中，連續穩定用氣量為：132+60=192Nm3/min；

非連續用氣量為：48+30=78Nm3/min；

備用用氣量為 ：40（+20）=40（60）Nm3/min。

4 結語

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，避免空壓站產能不足或明顯浪費。