空压站设备选型在电解铝厂的应用

2019-12-22张万林

商品与质量 2019年17期

张万林

内蒙古华云新材料有限公司电解二厂内蒙古包头 014046

电解铝在电解生产、阳极组装、车间铸造等工艺中均需要对空气进行压缩。在空气压缩过程中，有60%的空气需要被连续使用，剩余的40%则需要被间断使用，因为间断使用的用户数量较多，在使用系数的确定上十分困难。如果在空压站选择上出现失误，便会使初期压缩空气的数量不足，从而引发设备闲置或排空等现象的发生。因此，在设备选型工程中，电解铝厂显得十分关键。

1 空压站设备

1.1 空压站设备类型

空压站设备主要包括空气压缩机和空气干燥压缩机。如果按照结构来划分，主要分为容积式和速度式两种。其中，容积式又可分成回旋式和往复式；速度式则包括离心式、喷射式等。在吸附式压缩空气干燥机应用过程中，空气露点将会达到-50℃，冷冻式干燥压缩空气可使露点升高至2-10℃。在电解铝厂中常用的空气压缩机包括离心式空压机、活塞压缩机以及螺杆空压机[1]。

1.2 设备工作原理

以离心式空压机为例，在离心式空压机工作过程中，可在压缩时产生一种机械能，另外，该种压缩机属于透平压缩机之中的一种。所谓透平，主要是旋转叶轮的代名词。叶轮的工作原理是将装有叶片的工作轮安装在压缩机的轴上进行旋转，之后工作轮中的气体将会被带动起来，实现叶轮动能和静压头的有效提升，当气体进入到扩压器后，对压力进行进一步提升。空气在叶轮之中提高压力的原因有以下几点：首先，气体在叶轮的作用之下会进行高速旋转，由于离心力的作用，气体的压力逐渐提升。其次，叶轮的特点是从里到外空间逐渐扩增，使得气体在通过之后压力得到提升。

2 空压站设备选型在电解铝厂的具体应用

2.1 空气负荷

在设备选型工作开始之前，需要控制好电解铝工艺之中的用气量，可由工程师空压机使用情况以及气象资料等进行调整，尤其是在夏季温度较高时，要做好平均气压、最低气压等资料统计，计算出该工程的空气负荷量，该负荷量数据主要指压缩机入口的吸气量，非标态量，也不是工况量。例如，在2010年东北大学科学研究院承接了一项电解铝项目，由于对方的铝材产量十分巨大，需要根据以往工作经验以及电解铝生产情况，并对不可预测风量因素等进行合理预测，最终确定了该项目所需要的空气负荷在1000到1200m³/min之间[2]。例如，配置漏电开关或空气开关的时候，也要看具体的负荷运行状态，经常轻负荷、不连续工作的，可以略小于1．5倍额定电流，在1．2-1．5倍额定电流之间选择；大负荷重负荷连续工作的，可以按额定电流1．5-2倍选择等等。

2.2 技术方案

（1）技术方案一。首先对空气压缩机组进行合理选择，空气压缩机组可分为低压（0．7-1．0MPa）、中压（1．0-10MPa）、高压（10-100MPa）和超高压（100MPa以上），系统所需要消耗的最大耗气量为qsa；依然以上述项目为例，既然空气负荷已经被确定，人们可以对离心式空气压缩机进行合理选择，规格可定为250m³/min，设备数量为4台，还要准备三台螺杆式空气压缩机，流量在100m³/min左右。其次是辅助设备的选择，离心式空压机的配套设备有很多，包括冷却器、过滤器等。为了进一步提升空气质量，在空压机订货过程中可要求生产厂家将原配的空气过滤器取消，并安装上符合工作要求的过滤器。为了站在更大程度上节约能源，相关工作人员可利用压缩热来提供一定能量，可以采取取消冷却器的做法，让干燥机中的余热再生出来。该方案可以将离心式空压机的优先运行优势体现出来，剩下的不足部分可由螺旋机进行补充，让各个设备的使用率有所提升，提升对符合的适应能力，运行成本也较低。但该技术也有很多不足之处，在使用中涉及到两种机型，增加了备件数量，运行维护上也比较困难[3]。

（2）技术方案二。在满足空压站运行负荷的前提条件下，离心式空气压缩机的流量可保持不变，增加一台备用机器即可，并选择与压缩空气机组相匹配的吸附式压缩空气干燥机组以及相应的过滤器和除尘器，工作流程与方案一基本类似。该方案在使用过程中可保证机型的统一性，让运行维护工作变得更加方便，一般来说，离心式空压机的负荷范围在70%-100%之间，当用气波动范围较小时，可让调解工作变得更加方便，降低运行成本。

2.3 方案比较

在初期投资数量上，两种设备的设备采购费用以及安装费用十分接近，但由于方案二需要多准备一台备用的离心式压缩机，在投资上需要有所增加。在设备运行过程中，螺杆式空压机的压缩原理属于容积式，而离心式空压机则属于变速式，由于技术上的优势，离心式空压机的耗电量更低。在吸附式干燥机使用过程中，可将离心式空压机的余热进行再生。余热再生型吸附式干燥机的自用气一般保持在1%左右，微热再生大概在7%左右，与方案一相比，方案二具有较高的节气性能，突显出节能特点。根据相关数据计算结果，方案二一年可节省设备运行维护费用6．3万元。离心式空压机与螺杆式在结构对比上很有优势，其结构简单、维护方便等特点，也让离心式空压机在电解铝厂中得到了广泛应用。相比之下，在很多大型企业中，方案一一年的设备维护费用大概在120万左右，而方案二只需要40万元的维护费用，每一年可节省资金80万元[4]。