關于電解鋁煙氣凈化排煙管網增設副煙道排煙管網系統(tǒng)的探討

【摘要】提高電解鋁煙氣凈化集氣系統(tǒng)的集氣效率，是減少電解鋁污染物排放的重要保證。筆者對電解鋁煙氣凈化排煙管網是否增設副煙道排煙管網系統(tǒng)從經濟及技術角度進行了分析，為副煙道排煙管網系統(tǒng)技術的推廣應用掃清了障礙。

【關鍵詞】副煙道排煙管網系統(tǒng)；集氣效率；負壓

1.背景概述

電解鋁煙氣凈化排煙管網設計上經歷了3個階段：

（1）只采用主排煙管階段；

（2）采用主、副雙煙管階段；

（3）回歸主排煙管階段。

下面就這三個階段簡單的介紹一下：

我們首先介紹一下第二階段：加有槽蓋板的電解槽系統(tǒng)通常處在負壓狀態(tài)，電解槽的排煙采用雙排煙管網系統(tǒng)，即每臺電解槽出口設主排煙支管和副排煙支管。正常生產時，煙氣通過主排煙支管排到車間外主排煙管網。當對電解槽進行操作時，部分槽罩板打開，此時關閉主排煙支管，設在單獨的副煙道排放控制系統(tǒng)上的電動蝶閥打開，每臺電解槽的排煙量為正常操作時的2倍。本方法的作用是穩(wěn)定電解槽其余部分的負壓并減少由于打開槽罩板時的煙氣。

了解完第二階段，我們再來介紹第一階段的排煙管網，第一階段的排煙管網只有主排煙管。在打開槽罩板對電解槽進行操作的時候，由于煙氣量變大，僅靠主排煙管網收集效果不佳，造成電解槽煙氣外溢，影響電解槽的集氣效率。因此在隨后的煙氣凈化排煙管網設計中我們增加了副煙道排煙管網系統(tǒng)，也就是上述的第二階段。但是由于控制系統(tǒng)方面的原因，以及經濟方面的考慮，目前已建成的副煙道排煙管網系統(tǒng)并沒有投入使用，均處于閑置狀態(tài)。而在隨后的工程設計中副煙道排煙管網設計并未被采用，其實也就是所謂的第三階段。

2.解決思路

副煙道排煙管網系統(tǒng)是有其優(yōu)越性的，但是由于其方案不太成熟，存在著不完善的地方，因此限制了該方案的推廣應用。因此完善副煙道排煙管網系統(tǒng)是我們需要解決的問題。副煙道排煙管網系統(tǒng)的控制系統(tǒng)以及閥門形式需要滿足設計要求，達到預期的控制效果，才能在對電解槽進行操作時候自如切換。在此前的副煙道排煙管網系統(tǒng)設計中我們是采用引風機作為系統(tǒng)動力源。但是這樣的設計存在如下2點問題：

（1）以引風機為動力源的配置對主排煙管網系統(tǒng)存在著沖擊，很難調節(jié)使其達到理想運行狀態(tài)；

（2）采用引風機作為動力源的配置方案導致管網設計復雜，阻力損失增加，整個凈化系統(tǒng)能耗也隨之增加，投資及運行成本均不理想。

因此，我們對于副煙道排煙管網系統(tǒng)改進的重點應該放在：如何減少對系統(tǒng)的沖擊以及降低成本上。對此我們的思路是：將副煙道排煙管網系統(tǒng)直接連接到主排管排煙系統(tǒng)上，通過減少副煙道阻力損失，利用主煙道匯總處負壓大的特點作為動力源，以實現(xiàn)經濟及技術上的可行。

3.解決方案

我們就以某鋁廠為例進行研究，項目的基本參數(shù)如下：

（1）凈化系統(tǒng)處理槽臺數(shù)：70臺

（2）單槽排煙量：

（4）同時操作的槽臺數(shù)：4臺

（5）槽間距：6.7m

當對電解槽進行操作的時候，由于煙氣量變大，產生的煙氣量為正常生產時煙氣量的2倍，為了減少煙氣的外溢以及減少對煙氣凈化排煙管網系統(tǒng)的沖擊。采用直徑900的支煙管通過直徑900的匯總支煙管將煙氣匯總的主排煙管網。

根據(jù)我們此前對該凈化系統(tǒng)的測試結果表明：電解槽出口負壓值為225Pa，從電解槽出口閥門處到主排煙管網匯總處的壓力損失為750Pa，即主排煙管網匯總處的的負壓值為975Pa。所以下面開展的工作就是計算從電解槽經由副煙道排煙管網系統(tǒng)到主排煙管網匯總處的壓力損失，只要小于975Pa，即可以利用主煙管負壓作為副煙道排煙管網系統(tǒng)的動力源。

我們的具體工作就是：在現(xiàn)有模型基礎上計算此段管網的負壓。在進行簡單計算比較的時候我們需要對模型進行簡化：

（1）忽略煙管的分段縫隙以及金屬波紋補償器；

（2）對煙管結構進行理想化處理，忽略不影響煙氣流動的細部結構。

電解車間單側電解槽只有35臺，匯總煙管左側處理18臺電解槽，右側處理17臺電解槽產生的煙氣量。而單側電解車間的多功能天車最多配置為2臺，也就是說最多有2臺電解槽處于被操作階段。因此目前生產情況可以分為以下幾種狀態(tài)：

狀態(tài)1：左側或右側只有1臺電解槽處于操作狀態(tài)，就以處于左側最端頭的最不利情況下的電解槽排煙支管作為計算模板。

狀態(tài)2：左側或右側各有一臺電解槽處于操作狀態(tài)，就以處于左右兩側最端頭的最不利情況下的電解槽排煙支管作為計算模板。

狀態(tài)3：左側或右側有2臺電解槽同時處于操作狀態(tài)，就以處于左側最端頭的最不利情況下的電解槽排煙支管作為計算模板。

4.經濟及技術分析

我們下面就以上述工程為例進行簡單的技術經濟比較。我們就以無副煙道排煙系統(tǒng)為樣本1；上述工程目前配置引風機的副煙道排煙系統(tǒng)為樣本2，采用無引風機的副煙道排煙系統(tǒng)為樣本3。具體配置如表1所示。

表2 各方案對比結果表

本次作為研究的模板工程電解車間，因為管理比較到位，35臺電解槽對應的多功能天車數(shù)量為1.34臺。因此狀態(tài)1是最常見的工作狀態(tài)，狀態(tài)2出現(xiàn)幾率比較少，狀態(tài)3出現(xiàn)的幾率可以忽略不計。因此就目前的設計來講，副煙道排煙管網系統(tǒng)采用D900是可行的，具體情況可以根據(jù)工程情況作調整。

通過技術及經濟比較分析，我們可以發(fā)現(xiàn)：正常狀態(tài)下，副煙道排煙系統(tǒng)負壓均小于負壓對比值（975Pa），因此利用負壓作為副煙道排煙管網系統(tǒng)的動力源在技術上是可行的；可控范圍內的直接投資（直接投資70萬），可以忽略不計的運行費用，從經濟角度考慮也是可行的。

5.結論

因此利用負壓作為副煙道排煙管網系統(tǒng)的動力源的技術是可行的，可以在以后的工程中推廣的。