電解鋁生產用氧化鋁超濃相輸送系統簡介

王尚元

（東北大學設計研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110166）

1 超濃相輸送技術簡介

超濃相輸送技術屬氣力輸送中的流態化輸送技術，超濃相輸送技術首先由法國彼施涅公司開發成功，并成功應用于300kA級電解系列的氧化鋁輸送[1]。

超濃相輸送是利用氧化鋁在流態化后轉變成一種“氣-固兩相”流體，再根據流體動壓能和靜壓能轉化原理，使氧化鋁在輸送溜槽內進行輸送。輸送溜槽被透氣板分成上下兩層，上層為料室，下層為氣室，在料室的上部間斷設有排風柱。在氣室中通過透氣板的低壓風均勻地分布在料室中的氧化鋁床層中，使其均勻地流態化，穿過氧化鋁層的風則由平衡料柱排出。

2 超濃相輸送技術原理

經過流態化操作的氧化鋁床層轉變成一種“氣-固兩相”流體。這樣，供料倉內氧化鋁的勢能就通過這種“氣-固兩相”流體向流動方向傳遞，并形成壓力梯度，其表現形式就是在各平衡料柱中形成不同高度的氧化鋁料柱，不同高度的氧化鋁料柱推動氧化鋁向料柱低的方向前進。

根據超濃相輸送的原理：低壓風的作用只是將氧化鋁床層流態化，不需要負責將氧化鋁推動向前流動。因此，普通離心風機即可滿足系統運行要求。因此，超濃相輸送技術制造成本低、結構簡單、能耗低，加上整個系統無機械運動部件，日常維護工作量低，靠內部壓力平衡即自行控制系統，這些優點是其它輸送技術均無法比擬的。詳見圖1、2。

圖1 超濃相輸送原理圖（1）

圖2 超濃相輸送原理圖（2）

3 氧化鋁超濃相輸送系統的基本功能

氧化鋁超濃相輸送系統的作用是將氧化鋁經濟、平穩的輸送至目標處貯存。

（1）超濃相輸送系統的技術特點：（a）氧化鋁超濃相輸送系統可以半自動、全自動和手動控制；（b）氧化鋁超濃相輸送自成獨立系統。

（2）超濃相輸送系統的技術參數：（a）氧化鋁超濃相輸送系統的主體設備壽命：＞15年；（b）每套氧化鋁超濃相輸送系統的輸送能力：10-300t/h；（c）調壓閥膜片壽命保證一年以上；（d）氧化鋁溜槽內流速＜0.28m/s；（e）高效全封閉的供料環境，系統余風排放粉塵含量＜8mg/m3；（f）濾布更換周期：＞24個月；（g）自動調壓閥調壓范圍：2000-8000Pa。

（3）超濃相輸送系統的質量指標：（a）上下溜槽選用鋼板：Q235B，≥3mm；（b）透氣板斷裂伸長：≤5%；（c）透氣板材質：丙綸；（d）透氣板厚度：5mm，6層；（e）透氣板耐溫：160℃；（f）設備內外均涂兩遍防銹漆，油漆壽命大于5年；（g）透氣板抗拉強度：500kg/cm2。

（4）產品執行標準：《鋼結構工程施工驗收規范》，GBJ205-83；《大氣污染物綜合排放標準》，GB16297-1996；《袋式除塵器 安裝技術要求與驗收規范》，JBT 8471-2010；《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》：GB50150-2016；《機電產品包裝通用技術條件》，GB/T13384-2008；《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》，GB8923.1-2011。

4 氧化鋁超濃相輸送系統的優缺點

（1）優點。在超濃相輸送過程中首先讓低壓風使槽內物料流態化，同時沿輸送方向建立起料柱差，當料柱差所產生的推動力足以克服流體流動的摩擦阻力時流態化的物料向前流動，即可以完成輸送任務。

在超濃相輸送中低壓風除了完成物料流態化外，還促使物料建立不同高度的料柱，但不負責直接推動物料流動的工作，超濃相是利用沿程阻力損失所產生的壓力梯度完成輸送工作。因此除具有斜槽輸送的優點外，它還克服了斜槽輸送傾斜布置所帶來的土建費用增加的缺點。

歸納起來氧化鋁超濃相輸送系統主要有以下優點：①極易實現自動化；②無運動的機械部件，維修費用低；③采用普通風機低壓風作為動力源即可滿足要求；④設備投資小，設備運行能耗低；⑤氧化鋁流速低，僅為0.2～0.28m/s，氧化鋁破損小；⑥設備備簡單可靠，壽命可達15年以上。

（2）缺點。超濃相輸送系統轉向不易，轉向需要設置轉向頭，并降低高度。同時，超濃相輸送的特點只能向下或者水平輸送物料，因此系統不能向上方輸送，對土建及空間要求嚴格。

5 氧化鋁超濃相輸送系統工藝描述

超濃相輸送是在準無人操作的狀態下進行，即操作者是在控制室遠程操作啟停系統即可。同時，遠程操作還可以與現場巡視相結合以提高系統控制的準確性。

（1）載氟氧化鋁超濃相輸送。超濃相輸送系統輸送載氟氧化鋁時，首先啟動槽上溜槽和主輸送溜槽的供風風機，使系統內殘余的氧化鋁進入到電解槽槽上料箱。在設定的延時后載氟氧化鋁倉倉底的供風風機啟動，載氟氧化鋁倉內的載氟氧化鋁在穩定的風壓下，迅速被流態，經載氟氧化鋁倉倉底下料口、風動溜槽，進入車間兩側的主輸送溜槽，載氟氧化鋁流態化后的余風，經過平衡料柱處理后排空。

超濃相輸送系統在減壓閥的自動調節下形成較穩定的壓力梯度，使載氟氧化鋁由近及遠向前流動，進入到電解槽槽上溜槽中。為了將電解槽槽上溜槽內的載氟氧化鋁迅速輸送至電解槽槽上料箱，安裝時要有＞2%的安裝角度，平衡料柱應有足夠大的過濾面積，使進入槽上溜槽流態化作用的余風通過平衡料柱處理后可以達標排空。一個電解分區通常設置一套電解煙氣凈化系統、一套載氟氧化鋁超濃相輸送系統。超濃相輸送系統通常為電解分區的70-160臺電解槽輸送載氟氧化鋁，從系統配置角度考慮，全系列電解槽很少同時加料。而是將超濃相輸送系統分為2個或者4個分區，可以采用1/2分區系統依次供料，或者1/4分區系統依次供料。

因為載氟氧化鋁超濃相輸送系統的主溜槽，是沿電解車間長度方向平行布置的。因此，當載氟氧化鋁向前流動時，首先充滿距離輸送源頭最近的電解槽槽上料箱，由近及遠，逐個電解槽向前進行輸送，當末端電解槽槽上料箱充滿載氟氧化鋁后，末端電解槽下料管處的料位開關進行報警。此時，該1/4（1/2）分區電解槽的槽上料箱均已經充滿氧化鋁，該1/4（1/2）分區加料過程結束。當整套系統的電解槽槽上料箱均已經充滿氧化鋁，整個系統首先將載氟氧化鋁倉倉底的風機關閉，輸送系統內的槽上溜槽以及主輸送溜槽風機在經過延時后，自動關閉。至此全部加料工作完成。

（2）新鮮氧化鋁超濃相輸送。目前，電解鋁廠氧化鋁廠來料主要有袋裝料以及集裝箱來料。袋裝料在氧化鋁倉庫拆袋后將氧化鋁添加到料斗中，通過超濃相輸送系統的輸送溜槽輸送到電解區域的新鮮氧化鋁倉參與電解生產。集裝箱來料在氧化鋁倉庫卸料后將氧化鋁添加到料斗中，通過超濃相輸送系統的輸送溜槽輸送到電解區域的新鮮氧化鋁倉參與電解生產。

超濃相輸送系統輸送新鮮氧化鋁時，首先啟動主輸送溜槽的供風風機，使系統內殘余的氧化鋁進入到新鮮氧化鋁料倉。氧化鋁倉庫內添加的新鮮氧化鋁進入到主輸送溜槽，在穩定的風壓下，迅速被流態，新鮮氧化鋁流態化后的余風，經過平衡料柱處理后排空。

超濃相輸送系統在減壓閥的自動調節下形成較穩定的壓力梯度，使新鮮氧化鋁輸送至新鮮氧化鋁倉附近的斗式提升機。為了新鮮氧化鋁順利輸送，輸送溜槽安裝時要有＞7‰的安裝角度，平衡料柱應有足夠大的過濾面積，使進入槽上溜槽流態化作用的余風通過平衡料柱處理后可以達標排空。

超濃相輸送系統作為電解生產的主輸送系統，為了保證供料的安全性，輸送溜槽的輸送能力需要在200-300t/h之間。新鮮氧化鋁超濃相輸送系統工作時間為3-5h/d。