氧化鋁廠羅茨風(fēng)機(jī)的改造與優(yōu)化措施

藍(lán)宏斌

摘要：長期以來，在氧化鋁的生產(chǎn)中，電能消耗浪費(fèi)了大量生產(chǎn)成本。技術(shù)改造對(duì)降低能耗指標(biāo)起到了巨大的作用，將實(shí)現(xiàn)氧化鋁廠的年度節(jié)電目標(biāo)以及提高設(shè)備運(yùn)行效率。本文以氧化鋁生產(chǎn)過程中常見的羅茨風(fēng)機(jī)的技術(shù)改造與優(yōu)化為例字，從而找到降低設(shè)備能耗和提高設(shè)備使用效率的有效方法。

關(guān)鍵詞：氧化鋁鋁廠;羅茨風(fēng)機(jī);改造與優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TQ172

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-6487（2019）01-0049-03

0引言

長期以來，在氧化鋁的生產(chǎn)中，電能消耗浪費(fèi)了大量生產(chǎn)成本。技術(shù)改造對(duì)降低能耗指標(biāo)起到了巨大的作用，將實(shí)現(xiàn)氧化鋁廠的年度節(jié)電目標(biāo)以及提高設(shè)備運(yùn)行效率。

1氧化鋁廠生產(chǎn)概述

氧化鋁廠常用的生產(chǎn)工藝采用的是當(dāng)今世界上成熟的拜耳法生產(chǎn)工藝，其原理是利用苛性鈉（NaOH）溶液加溫溶出鋁土礦中的氧化鋁，得到氯酸鈉溶液。溶液與殘?jiān)ǔ嗄啵┓蛛x后，降低溫度，加入氫氧化鈉做晶種，經(jīng)長時(shí)間攪拌，氯酸鈉分解析出氫氧化鋁，洗凈，并在高溫下煅燒，得到氧化鋁成品[1]。該生產(chǎn)工藝流程長，包括原料工序、溶出工序、沉降工序、分解工序、蒸發(fā)工序和焙燒工序等。設(shè)備包括磨機(jī)、隔膜泵、風(fēng)機(jī)、各種輸送泵、攪拌等，這些設(shè)備基本上都屬于是大型化、自動(dòng)化和連續(xù)化，而如何保證這些設(shè)備的安全運(yùn)行與節(jié)能降耗是設(shè)備管理工作的重要任務(wù)。下面就以風(fēng)機(jī)中的羅茨風(fēng)機(jī)為例，談?wù)勅绾伪ＷC設(shè)備的安全運(yùn)行與節(jié)能降耗。

2羅茨風(fēng)機(jī)

羅茨風(fēng)機(jī)是一種容積式風(fēng)機(jī)。在殼體和壁板密封的空間中，有兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的三葉片葉輪。因?yàn)槊總€(gè)葉輪都是漸開線或外擺線。外殼為葉輪加工線，每個(gè)葉輪三個(gè)葉片相同，兩個(gè)葉輪完全相同，大大降低了加工難度。葉輪在加工過程中采用數(shù)控設(shè)備，保證了兩個(gè)葉輪在中心距離上的不變性。無論兩個(gè)葉輪在哪里轉(zhuǎn)動(dòng)，都能保持一定的最小間隙，保證氣體泄漏在允許范圍內(nèi)[2]。這兩個(gè)葉輪向相反的方向旋轉(zhuǎn)。因?yàn)槿~輪和葉輪，葉輪和機(jī)殼，葉輪和壁板之間的差距非常小，所以空氣入口形成一個(gè)真空狀態(tài)，和空氣進(jìn)入進(jìn)氣室在大氣壓力的作用下，然后兩個(gè)葉片的葉輪，墻板和套管，形成一個(gè)密封的腔。在葉輪旋轉(zhuǎn)過程中，兩個(gè)葉片形成的空氣通過兩個(gè)葉片形成的密封腔不斷被帶入排氣腔。由于排氣腔內(nèi)的葉輪相互嚙合，使得兩個(gè)葉片之間的空氣被擠壓出來，使空氣連續(xù)運(yùn)行，從進(jìn)氣口不斷地輸送到出氣口，這就是風(fēng)機(jī)的整個(gè)工作過程與工作原理。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)由殼體、壁板、葉輪、進(jìn)出口消聲器四部分組成。外殼：主要用于支撐墻板、葉輪、消聲器及固定功能。壁板：主要用于殼體與葉輪的連接，支撐葉輪的旋轉(zhuǎn)和端面的密封效果。葉輪：是羅茨鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分。它被分成兩片葉子和三片葉子?，F(xiàn)在，由于三葉脈動(dòng)小，噪聲小，運(yùn)行平穩(wěn)等原因，逐漸取代了雙葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)。消聲器：用于降低羅茨鼓風(fēng)機(jī)由于氣流脈動(dòng)而產(chǎn)生的流量噪聲。

3羅茨風(fēng)機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，鋁廠羅茨風(fēng)機(jī)在應(yīng)用過程中普遍存在以下問題：

（1）使用一年后風(fēng)量不足，葉輪與閥體由于磨損引起間隙增大，間隙松動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏;

（2）電機(jī)過載或燒毀，排氣溫度過高;

1系統(tǒng)壓力改變進(jìn)氣過濾器的填充形狀，變?yōu)樨?fù)壓（在出口壓力相同的情況下，升壓增大）;排氣消聲器降噪材料從下游設(shè)備脫落，造成污染、堵塞等壓力增大的原因。

2部件不正常：靜態(tài)部件摩擦，齒輪損壞，軸承損壞。

3由于壓力比增大，加上進(jìn)氣溫度升高，靜動(dòng)件摩擦、潤滑油過量或設(shè)備泄漏造成的油泄漏，導(dǎo)致設(shè)備高。

（3）葉輪與葉輪之間的碰撞，葉輪與機(jī)匣徑向

與墻板之間的摩擦。

4改造與優(yōu)化措施

從確保設(shè)備安全運(yùn)行和降低能耗角度，對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)改造：

4.1電氣系統(tǒng)的改造

電路轉(zhuǎn)換后，原來的羅茨鼓風(fēng)機(jī)（包括主電路與控制電路）變成螺旋輸送機(jī)與粉塵提升機(jī)的主電路，為了保護(hù)電機(jī)，在螺旋輸送機(jī)電機(jī)和粉塵提升機(jī)的主電路安裝合適的短路與過載保護(hù)開關(guān);控制電路，拋棄原來的羅茨鼓風(fēng)機(jī)的軟起動(dòng)器，將其更改為直接啟動(dòng)，控制線不變，同時(shí)控制兩個(gè)電機(jī)通過中間繼電器，但在螺旋輸送機(jī)電機(jī)時(shí)間繼電器連接控制繼電器進(jìn)行鉆前的移動(dòng)小晚于起重機(jī)的灰塵。目的是防止螺旋鉆和揚(yáng)塵機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，從而可能造成螺旋輸送機(jī)堵塞[3]。

4.2變頻調(diào)速控制技術(shù)的應(yīng)用

調(diào)速裝置采用改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量，以滿足生產(chǎn)工藝的需要。這種調(diào)節(jié)方式稱為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制。風(fēng)機(jī)運(yùn)行在調(diào)速模式下，能耗最大，綜合效益最高。交流電機(jī)調(diào)速方式多種多樣，變頻調(diào)速是一種高效、最優(yōu)的調(diào)速方案?？蓪?shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)無級(jí)調(diào)速，設(shè)置遠(yuǎn)程控制和本地控制兩種模式;保留原工頻系統(tǒng)及其聯(lián)動(dòng)方式，與變頻器系統(tǒng)配套備用。

變頻節(jié)能系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）采用CHF100變頻器，調(diào)速范圍寬，變頻器調(diào)速范圍可適應(yīng)各種調(diào)速設(shè)備的要求，頻率范圍可從0.00-600.00Hz調(diào)節(jié);

（2）控制精度高，分辨率的數(shù)字設(shè)置變頻器的±0.01%，和模擬設(shè)置分辨率±0.1%;

（3）動(dòng)態(tài)特性好，逆變器采用自停裝置IGBT調(diào)速快，并采用SPWM控制方式，負(fù)載電壓和變頻器CPU控制，所以調(diào)速快，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能好;

（4）控制功能強(qiáng)，可滿足各種不同的控制系統(tǒng)，通過終端可連接各種頻率設(shè)定信號(hào)，如：0-10V，4-20mA?？赏ㄟ^終端控制正向、反向等各種操作;

（5）通過對(duì)轉(zhuǎn)矩升壓、轉(zhuǎn)矩極限函數(shù)、電流極限函數(shù)參數(shù)的合理調(diào)整，可以滿足較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在運(yùn)行過程中不會(huì)產(chǎn)生負(fù)載爆震等事故;

（6）CHF100逆變器可與主機(jī)或可編程控制器（PLC）通信，實(shí)現(xiàn)逆變器參數(shù)的遠(yuǎn)程設(shè)置或修改，監(jiān)控逆變器的運(yùn)行狀態(tài)等，從而形成工業(yè)以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)集中控制;

（7）保護(hù)功能齊全。變頻器具有25種保護(hù)功能?？赏ㄟ^計(jì)算機(jī)對(duì)過電壓、欠壓、過流、過載、過熱進(jìn)行計(jì)算和保護(hù)，并能記錄故障原因;

（8）逆變器內(nèi)部有電機(jī)防噪聲裝置，可在線調(diào)節(jié)載頻，實(shí)時(shí)改變電機(jī)運(yùn)行噪聲。形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)恒壓或恒流控制，操作方便。

4.3改造后的優(yōu)勢

（1）噪聲小，運(yùn)行時(shí)噪聲為59dB（A），在允許范圍內(nèi)。

（2）消除除塵系統(tǒng)中粉塵的連續(xù)循環(huán)，加大粉塵回收效率。

（3）與原系統(tǒng)相比節(jié)能。螺旋輸送機(jī)電機(jī)與提升機(jī)電機(jī)功率合計(jì)10.5kW，原羅茨鼓風(fēng)機(jī)功率為45kW，降低了設(shè)備運(yùn)行成本。

（4）不會(huì)造成熱料提升機(jī)與振動(dòng)篩的吸入管堵塞，保障熱料提升機(jī)與振動(dòng)篩的粉塵回收，降低設(shè)備故障率。

5風(fēng)機(jī)的優(yōu)化措施

5.1優(yōu)化流程、確保風(fēng)的合理供給

優(yōu)化送風(fēng)工藝，保證送風(fēng)合理，是順利實(shí)施風(fēng)電節(jié)能改造的前提和保證。為使送風(fēng)系統(tǒng)更加科學(xué)合理，動(dòng)力車間每天安排專人對(duì)送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，確保氧化鋁生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行。在此前提下，根據(jù)每天的風(fēng)壓情況，及時(shí)做出調(diào)整，力爭將風(fēng)力消耗的電能指標(biāo)降低到每天較低的值。

5.2羅茨鼓風(fēng)機(jī)維護(hù)保養(yǎng)

（1）羅茨鼓風(fēng)機(jī)最可能出現(xiàn)的問題仍然是一個(gè)老問題，也就是說，缺油操作，這不僅會(huì)導(dǎo)致齒輪磨損，但也導(dǎo)致骨架油封迅速年齡、惡化，產(chǎn)生漏油，風(fēng)扇運(yùn)行噪音變大，然后風(fēng)扇了，所以特別注意風(fēng)扇的油位的變化。

（2）羅茨鼓風(fēng)機(jī)的操作溫度不應(yīng)超過40°C。如符合上述溫度要求，應(yīng)在購買時(shí)通知制造商，以便作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在高溫下，齒輪油。骨架、軸承是最易受影響的。

（3）日常保養(yǎng)：日常工作中應(yīng)注意軸承的溫度、聲音和振動(dòng)。檢查油位、油溫、進(jìn)排氣壓力、電流表指標(biāo)。如有情況，羅茨鼓風(fēng)機(jī)正常開啟一天后，更換齒輪油。你會(huì)發(fā)現(xiàn)油是暗黃色的，黑色的和粘的。這是由于軸承上的油和變速箱里的鐵。切屑與齒輪油混合，不利于齒輪潤滑。更換后，每三個(gè)月更換一次。

（4）每月檢查：檢查皮帶的張力及磨損情況。

（5）季度檢查：每季度定期清洗過濾器，更換齒輪潤滑油。

（6）年檢：每年定期對(duì)風(fēng)機(jī)的齒輪、軸承、油封、氣封進(jìn)行清洗。檢查轉(zhuǎn)子和氣缸內(nèi)部，糾正各部分的間隙。

6結(jié)束語

長期以來，高成本的電力消耗一直困擾著氧化鋁的制造成本。但通過這種簡單技術(shù)改造對(duì)降低能耗指標(biāo)起到了巨大的作用。風(fēng)機(jī)是鋁廠的常用設(shè)備，風(fēng)機(jī)的改造與優(yōu)化關(guān)乎鋁廠的節(jié)能與長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)利益，促進(jìn)企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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