藍宏斌

摘要：長期以來，在氧化鋁的生產(chǎn)中，電能消耗浪費了大量生產(chǎn)成本。技術(shù)改造對降低能耗指標(biāo)起到了巨大的作用，將實現(xiàn)氧化鋁廠的年度節(jié)電目標(biāo)以及提高設(shè)備運行效率。本文以氧化鋁生產(chǎn)過程中常見的羅茨風(fēng)機的技術(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;改造與優(yōu)化

中圖分類號：TQ172

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）01-0049-03

0引言

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

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。溶液與殘渣（赤泥）分離后，降低溫度，加入氫氧化鈉做晶種，經(jīng)長時間攪拌，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、隔膜泵、風(fēng)機、各種輸送泵、攪拌等，這些設(shè)備基本上都屬于是大型化、自動化和連續(xù)化，而如何保證這些設(shè)備的安全運行與節(jié)能降耗是設(shè)備管理工作的重要任務(wù)。下面就以風(fēng)機中的羅茨風(fēng)機為例，談?wù)勅绾伪ＷC設(shè)備的安全運行與節(jié)能降耗。

2羅茨風(fēng)機

羅茨風(fēng)機是一種容積式風(fēng)機。在殼體和壁板密封的空間中，有兩個相對旋轉(zhuǎn)的三葉片葉輪。因為每個葉輪都是漸開線或外擺線。外殼為葉輪加工線，每個葉輪三個葉片相同，兩個葉輪完全相同，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，保證了兩個葉輪在中心距離上的不變性。無論兩個葉輪在哪里轉(zhuǎn)動，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]。這兩個葉輪向相反的方向旋轉(zhuǎn)。因為葉輪和葉輪，葉輪和機殼，葉輪和壁板之間的差距非常小，所以空氣入口形成一個真空狀態(tài)，和空氣進入進氣室在大氣壓力的作用下，然后兩個葉片的葉輪，墻板和套管，形成一個密封的腔。在葉輪旋轉(zhuǎn)過程中，兩個葉片形成的空氣通過兩個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，使得兩個葉片之間的空氣被擠壓出來，使空氣連續(xù)運行，從進氣口不斷地輸送到出氣口，這就是風(fēng)機的整個工作過程與工作原理。

羅茨鼓風(fēng)機由殼體、壁板、葉輪、進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，由于三葉脈動小，噪聲小，運行平穩(wěn)等原因，逐漸取代了雙葉羅茨鼓風(fēng)機。消聲器：用于降低羅茨鼓風(fēng)機由于氣流脈動而產(chǎn)生的流量噪聲。

3羅茨風(fēng)機的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，鋁廠羅茨風(fēng)機在應(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，導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏;

（2）電機過載或燒毀，排氣溫度過高;

1系統(tǒng)壓力改變進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，加上進氣溫度升高，靜動件摩擦、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)備安全運行和降低能耗角度，對羅茨風(fēng)機從以下幾個方面進行技術(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（包括主電路與控制電路）變成螺旋輸送機與粉塵提升機的主電路，為了保護電機，在螺旋輸送機電機和粉塵提升機的主電路安裝合適的短路與過載保護開關(guān);控制電路，拋棄原來的羅茨鼓風(fēng)機的軟起動器，將其更改為直接啟動，控制線不變，同時控制兩個電機通過中間繼電器，但在螺旋輸送機電機時間繼電器連接控制繼電器進行鉆前的移動小晚于起重機的灰塵。目的是防止螺旋鉆和揚塵機同時啟動，從而可能造成螺旋輸送機堵塞[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)機轉(zhuǎn)速來改變風(fēng)機風(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)機轉(zhuǎn)速控制。風(fēng)機運行在調(diào)速模式下，能耗最大，綜合效益最高。交流電機調(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?？蓪崿F(xiàn)風(fēng)機無級調(diào)速，設(shè)置遠程控制和本地控制兩種模式;保留原工頻系統(tǒng)及其聯(lián)動方式，與變頻器系統(tǒng)配套備用。

變頻節(jié)能系統(tǒng)特點

（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)動態(tài)性能好;

（4）控制功能強，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，如：0-10V，4-20mA?？赏ㄟ^終端控制正向、反向等各種操作;

（5）通過對轉(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轉(zhuǎn)矩，在運行過程中不會產(chǎn)生負(fù)載爆震等事故;

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

（7）保護功能齊全。變頻器具有25種保護功能?？赏ㄟ^計算機對過電壓、欠壓、過流、過載、過熱進行計算和保護，并能記錄故障原因;

（8）逆變器內(nèi)部有電機防噪聲裝置，可在線調(diào)節(jié)載頻，實時改變電機運行噪聲。形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(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，運行時噪聲為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。螺旋輸送機電機與提升機電機功率合計10.5kW，原羅茨鼓風(fēng)機功率為45kW，降低了設(shè)備運行成本。

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

5風(fēng)機的優(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，動力車間每天安排專人對送風(fēng)系統(tǒng)進行調(diào)整，確保氧化鋁生產(chǎn)安全穩(wěn)定運行。在此前提下，根據(jù)每天的風(fēng)壓情況，及時做出調(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)機維護保養(yǎng)

（1）羅茨鼓風(fēng)機最可能出現(xiàn)的問題仍然是一個老問題，也就是說，缺油操作，這不僅會導(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。檢查油位、油溫、進排氣壓力、電流表指標(biāo)。如有情況，羅茨鼓風(fēng)機正常開啟一天后，更換齒輪油。你會發(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：每年定期對風(fēng)機的齒輪、軸承、油封、氣封進行清洗。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)改造對降低能耗指標(biāo)起到了巨大的作用。風(fēng)機是鋁廠的常用設(shè)備，風(fēng)機的改造與優(yōu)化關(guān)乎鋁廠的節(jié)能與長遠的經(jīng)濟利益，促進企業(yè)長遠發(fā)展。

參考文獻

[1]徐常武，彭秀蔓，石雪松，等.風(fēng)機節(jié)能潛力分析及主要對策（一）[J].風(fēng)機技術(shù)，2008（1）：78.

[2]高新新.600MW機組雙級動葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機性能研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2014.

[3]欒海彥.淺析風(fēng)機節(jié)電改造的方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（17）：67.