發布日期：2017-12-13 12:08
摘 要:通過對貴鋁（lǚ）第三電解鋁廠陽極組裝工段大型除塵係統（tǒng）的設計實踐,闡（chǎn）述了該係統風管配置、排風（fēng）量確定、係統阻力計算、主要設備選（xuǎn）擇等過程,並針對除塵（chén）係統中的（de）多點除塵風管壓力平衡計算、水平風管防止積灰堵塞、風管壁厚選擇、螺旋輸（shū）送機（jī）選擇等問題（tí）進行了探討。
關（guān）鍵詞:除（chú）塵係統（tǒng）;設計;係統風量;壓力平衡
1、概述
預焙陽極電解鋁廠陽極組裝工段是把鋁電（diàn）解槽使用過的陽極也稱殘極（jí）經過處理,取出鋁導杆和鋼爪頭,然後（hòu）將（jiāng）經陽極焙燒爐焙燒後的新陽極炭（tàn）塊和鋁導杆、鋼爪（zhǎo）頭進行組裝,使之成為（wéi）新（xīn）陽（yáng）極,送電解車間供電解（jiě）槽使用。預焙陽極電解鋁（lǚ）廠陽極組裝工段,包括預焙陽極的組裝、電解質和殘極的清理及回收利用等。殘極清理（lǐ）和殘極壓脫、導（dǎo）杆清刷、鋼爪清理等都會產生（shēng）大量粉（fěn）塵（chén）,因此,為了適應環保和車間衛生條件的要（yào）求,必須設置排風除塵係統。本文就貴州鋁廠第三電解鋁廠陽極組（zǔ）裝工（gōng）段大型除塵係統的主要設計（jì）參數、設計方案、運行效果進行分別論述。
2、主要設計參（cān）數
貴州鋁廠第三（sān）電解鋁（lǚ）廠,年產電解鋁（lǚ）8萬t, 1987年10月開工建設,與（yǔ）其配套的陽極係統包括陽極組裝工段於1994年6月交付生產投入使用。陽極組裝工段除塵係統具有除塵風管長、除塵（chén）風量大、除塵（chén）點較多的特點,陽極（jí）組（zǔ）裝工段除塵係統主要是殘極清理和殘極壓脫（tuō）2個除（chú）塵係統,其主要設（shè）計參數見表1。
表1 殘極清理和殘極（jí）壓脫係統（tǒng）主要設計參數表
殘極清理係統散發粉塵的生產設備是:托盤傾翻裝置,初次、二次及手動殘極清理機和皮帶（dài）運輸機等。殘極壓脫係統（tǒng）散發粉塵的生產（chǎn）設備是:自動和手動殘（cán）極壓脫機（jī）、鋼爪清理機及皮帶運輸（shū）機等。
3、除（chú）塵係統方案
陽極組裝除塵係統粉塵主要是炭素塵,呈黑色,粒度小,可（kě）見性明顯。因此,除塵係統運行好壞,車（chē）間內衛生條件和除塵係統排出口（kǒu）濃度很容（róng）易觀察到。另外（wài）,陽極組裝生產工藝設備自動化水平（píng）較高,電氣設備要求車間粉（fěn）塵濃度很嚴格,因此,除塵係統設（shè）計整體方案包括風管配（pèi）置、排風罩設置、設備（bèi）的選擇要合理（lǐ）、先進。
3.1 除塵風管配置
陽極組裝工段為單層廠房,室內工藝設備配置比較緊湊,因此,除塵風管和排風罩布置需緊密與生產工藝設備配合好,否則就會（huì）影響工藝設備正常操（cāo）作和運行。除（chú）塵風管（guǎn）一般應盡（jìn）量垂直或傾斜敷（fū）設,以防除塵風管積灰。但在陽（yáng）極組裝（zhuāng）工段,由於條件受限,除塵風管配（pèi）置隻能采取支管垂（chuí）直敷（fū）設、匯合總管水平敷設（shè）的方案,這樣對生產（chǎn）工藝設備的運行操作（zuò）才不（bú）會有影響,而且水平匯合管還必須高於車間的組（zǔ）裝懸鏈輸送（sòng）設備,當然（rán）,針對除（chú）塵風管的水平敷設需采取相應的防止積灰措施。
3.2 排風量的確定（dìng）和除塵係統阻力計算
各（gè）排風點的（de）排（pái）風量大小關係到塵（chén）源點的粉塵散發,對於陽極組裝的工藝設備散塵點的排風量主要是（shì）依據現有的（de）專業設計手冊和經驗數據來（lái）確定,對於排風罩的控製風速一般采用0.6——2.0m/s。其（qí）各收塵（chén）點（diǎn）排風量見表（biǎo）2。
對於多點除塵（chén）係統的阻（zǔ）力計算,采用風管等速計算法和支管設置鋼（gāng）製蝶閥調節,使除塵係統阻力達到平衡,除塵係統總阻力為O不利（lì）環路（lù）的阻力,依據總阻力和除塵器的阻力來確定風機的壓（yā）力。
3.3 除塵設備（bèi）
通常電解鋁廠炭素係統除塵設備多采用（yòng）反吸風扁袋除塵器、小型脈（mò）衝袋式除塵器等,而且往往室內布置居多。但本陽極組（zǔ）裝車間由於是擴建工程,除塵設備隻能室（shì）外布（bù）置（zhì）,而且位置有限,係統（tǒng）風量也比較大。因此,需考慮除塵（chén）設備（bèi）向空（kōng）間發展,這樣,在除塵設備選（xuǎn）擇上選擇GFC負（fù）壓反吹風布袋除塵器（qì）,根據係（xì）統的風量（liàng）和（hé）粉塵（chén）性質,所選擇的袋式除塵設備型號及技術（shù）參數見表（biǎo）3。
3.4 風機設備
根據除塵係統風管（guǎn）阻（zǔ）力和袋式除塵（chén）器設（shè）備（bèi）阻力,風機（jī）的參數選擇見表4。
3.5 收塵粉料輸送
袋式除塵器回收的粉料可作生產原料,因此,收下來的粉料直接返回生產線末端,粉料輸送采用螺旋輸送機設備,與除塵係統聯鎖運行。
4 除塵係統的幾個問題
4.1 多點除塵係統風管壓力平衡計算
在多點除塵係（xì）統的風管壓力平衡（héng）計算過程中,傳統的（de）計算方法多采用靜壓平衡法。這種計（jì）算方法在理論上比較精確,但在工廠實際安裝的（de）風管係統往往和設計的風管係統不（bú）同,使原來壓（yā）力（lì）平衡的各並聯管路出現不平衡。另外,不同的設計手冊,盡管條件相同,查找出的（de）局部阻力係數值等參數並不相同,這也會造成理論計算值與實際情況有差別。另（lìng）外,靜壓平衡法計算過程（chéng）繁瑣,為了平衡風管,往往要進行（háng）大量的重複計算工作,而且有些風管的（de）管徑為了滿足壓力平衡計算,風管管徑過大過小會帶來風管速度不符合除塵係統要求（qiú）。在多（duō）年（nián）的設計過程中,红叶影院（men）采（cǎi）用等速計算法來計算多點除塵係統風管（guǎn）壓力。實踐證明（míng）,各排風支管可達到平衡,這樣可減少計算工作量。等速（sù）計算法是根據除塵風管的速度要求,按節點處各支管（guǎn）、分支管（guǎn）段（duàn）風速相等的原則進（jìn）行管徑計算（suàn），並以O長風管管路（lù）為O不利管（guǎn）路,個別管路進（jìn）行（háng）適當的風（fēng）速調整,為方便現場安裝調試和保證等速計算後除塵係統滿足設計要求,各排風點（diǎn）均設（shè）鋼製調節蝶閥。等速計算法,采用編程計算風管管徑及壓力（lì）平衡,根據匯合管和支管壓力（lì）損失可以計算出各支管（guǎn）蝶閥卸料器的開啟角度,使除塵係統風管（guǎn）各支管壓（yā）力（lì）達到平（píng）衡。
4.2 除塵風管閥門
除塵係統風管閥門過去一直沿用《采暖通風設計選用手冊（cè）》中(T309)密閉斜插板閥作為（wéi）除塵風管閥門,但在多年的實踐中發現（xiàn）存在以下（xià）幾個問題:一是斜插板閥不易調節,尤（yóu）其是加工質量不好或粉塵進入斜插板槽後更是難以拉動;二是斜插板閥高度尺寸太大,給除塵風管（guǎn）安裝帶來（lái）不便（biàn）,甚至會（huì）出現安裝不下的現象;三是斜插板閥由於是往上拉動,現場條件（jiàn）受限會造成操作（zuò）困難。因此,許多工廠（chǎng）都對除塵係統采用斜插板閥不滿意（yì）。在红叶影院近（jìn）年來的除塵係統設計中,風管閥門（mén）采用鋼製蝶閥,可以現（xiàn）場加工,要求高（gāo）些也可以向製造廠訂（dìng）貨。從目前（qián）加工的水平看,蝶閥製作可做到比較嚴（yán）密,鋼製蝶（dié）閥具有操作方便、定位簡單（dān）、閥門高度小安裝方便的優點,所（suǒ）以筆者認為除（chú）塵係統（tǒng）風管閥（fá）門采用鋼製蝶閥為好,閥門鋼板厚度（dù）根據管（guǎn）徑大小確定,一般來（lái）說,閥（fá）門壁厚可與風管壁厚相同或大1——2mm為宜,這樣也不會造成閥門造價過高,從近年來（lái）红叶影院與國外合作的工程中了解到,國外除塵係統風管（guǎn）閥門也都是采用鋼製蝶閥。
4.3 水平風管防堵措施
在多點除塵係統風管布置中,由於風管管（guǎn）路長（zhǎng）,受條件所限,往往難以保證所有風管都能傾斜或垂直布置,常常會遇到除塵風管水平敷設問題。因此,水（shuǐ）平風管防止（zhǐ）積灰堵塞尤（yóu）為重要,關係到除塵係統能否正常運行的問題。根據多年的設計和現（xiàn）場調試（shì）經驗,水平風管防止積灰堵塞措施有以下幾點:①保證水平風管風速大於粉塵性質要求的O小風速,有時（shí）可以在末端排風支管上設旁通閥,用於調節風量（liàng）或進行風管清掃,必要時（shí）可通過（guò）旁通閥增（zēng）加末端風量而保證水平風管風速;②有壓縮空氣條件的,在（zài）水平風管側麵安裝（zhuāng）壓縮空氣助吹管,定期吹掃,采用鋼管連接助吹管接至地麵或便於連接壓縮空氣的位置;③在除塵係統的電氣控製上,除塵係統啟動時間保證（zhèng）比工藝設備啟動時（shí）間（jiān）提前,停止時間保證比工藝設備停機時間滯後,這樣就不會造成含塵氣流粉塵沉降（jiàng）於風（fēng）管。往（wǎng）往風管積塵,都是風管含塵氣體停止流動（dòng）造（zào）成沉降,時間長（zhǎng）了勢必（bì）就會引起風管堵塞,所以除塵係統啟動和停止時間對（duì）除塵風管防止積塵堵塞尤為（wéi）重要。
4.4 除塵風管（guǎn）壁厚
《通風與空調工程施工及驗收規範》中對除塵風管壁厚已有明文規定,不同管徑對應於不同壁厚。但在實際工程中,红叶影院按規範規定設計,采用1.5mm和2.0mm2種壁厚,建設單位往往感到鋼板壁厚難以分類、采購,而且容易造成（chéng）混淆。因此,近（jìn）年（nián）來,红叶影院在設計中,一般的除塵風管通常采用（yòng）δ=2mm的鋼板,大於1500mm的風管采用δ=3mm鋼板（bǎn）,施工單位（wèi）感到比較滿意（yì）,盡管比規（guī）範規定的材料重量有所增加,但實際上,由於材料壁厚統一,廢料減少,因此投（tóu）資費用增加無幾,故筆者認為,一般除塵係統（tǒng）風管壁厚采用（yòng）2mm是O為合適的。
4.5 螺旋輸送機
除塵係統大多采用螺旋輸送機來進行回收粉塵輸送（sòng）。在設（shè）計選型上,如按輸送（sòng）能力計算,選用150mm、200mm螺旋輸送機就足夠了,但（dàn）在實際工程中,常常會遇到螺旋輸送機輸（shū）送粉料時發生堵塞拱料的現象,特別是在中（zhōng）間吊軸承處,甚至會把輸送機頂板頂開。有些設計手冊規定輸送粉料的螺旋輸送（sòng）機直徑不能小於300mm,而事（shì）實上,在工程實踐（jiàn）中發現螺旋輸送機輸送粉料造成堵塞拱（gǒng）料的原因,主要是由中間吊軸承造成。這是因為粉料（liào）流動性差,中間吊軸承處的法蘭連接（jiē）造成螺旋截麵減小,另外螺旋葉片又中斷,因（yīn）此,此處粉料輸送為喉口（kǒu）受阻（zǔ）,造成粉料拱料。因此,筆者認為螺旋輸送機輸送粉料時,不設中（zhōng）間吊軸承為（wéi）好,距離（lí）長時可采用兩段螺旋輸送機,這樣就不容易拱料,在（zài）實際工程中也（yě）證明了這一（yī）點。如（rú）果確實（shí）不可避（bì）免采用（yòng）中間吊軸承時,螺（luó）旋（xuán）輸送機計算（suàn）時要考慮中間吊軸（zhóu）承處的截麵減小因素（sù）。
5、運行效果
陽極（jí）組裝除塵（chén）係統在安裝調試過程中,設計人員積極配（pèi）合,使（shǐ）除（chú）塵係統自1994年6月投（tóu）入使用以來（lái）一直效果良好,除塵係統運行平穩,設（shè）備運行正常。1995年8月（yuè）經O環（huán）保局委托貴州省環境監測中心站（zhàn）監（jiān）測,其（qí）監測結果見表5。
從監測結果（guǒ）看,除塵係（xì）統排（pái）放濃度均低（dī）於O排放（fàng）標準(150mg/m3),因此,陽極組裝工段大型除塵係統的設計是成功的。
