淺談電解鋁生產中如何提高氧化鋁輸送效率及保持輸送設備的穩定性

楊貴森

(四川啟明星鋁業有限責任公司, 四川 眉山 620041)

國內電解鋁在氧化鋁輸送這一領域，多使用超濃相輸送，其中斗式提升機使物料得到高勢能后，才能運用超濃相輸送技術將物料轉送至料倉達到物料輸送的目的。在傳統的斗式提升機使用過程中，會出現不同問題的故障，提升機的故障率較高，物料輸送效率降低，常規情況下，提升機的提升效率基本上控制在設備額定的80%，即如果提升機出廠時的輸送量為100 t/h,則在實際使用過程中的輸送量一般會在80 t/h，基本上都會低于額定量運行，這樣才能保障設備的連續穩定運行，不然提升機就有可能超負荷運轉的可能，導致設備故障或者損壞設備。

1 傳統斗式提升機的保護設計

提升機生產廠家在生產斗式提升機時，基本只考慮設計了斗式提升機的上下偏移報警、轉速報警、底部高料位報警等，報警控制不全面。報警發出后，依靠人來響應操作會不及時，易造成設備故障的擴大化甚至損壞設備。同時這些報警沒有和系統內的相關設備參數、執行機構進行聯絡，適應性差。

2 傳統斗式提升機的控制方式

提升機在過載或故障停機后，沒有有效的綜合聯鎖控制來保護斗式提升機，同時也沒有及時阻斷進料口向提升機注入氧化鋁，氧化鋁會不斷進入提升機內部，直至物料堆積到提升機進料口為止，將提升機底部轉輪及料斗淹沒。造成電機堵轉過電流而跳閘停機，電機損傷較大。且每次清理積料難度大，設備的維護難度大，時間較長，影響生產。

3 氧化鋁輸送流程簡要介紹

電解鋁廠氧化鋁倉庫的氧化鋁，經行車吊運到劃包平臺(1.55 t/袋)，人工劃包，將氧化鋁卸入料斗，經過濾網進行過濾進入超濃相溜槽，進入流量調節箱(含除渣功能)，進入提升機入口，提升高度到36 m經出料口進入斜槽，進入溜槽，進入中轉料倉(容積25 m3),再從中轉倉底部出口進入后段超濃相溜槽直到電解廠房料倉。氧化鋁輸送流程簡要如下：

氧化鋁噸包袋—行車—劃包工—料斗—過濾網—溜槽(末端溜槽含氣動蝶閥)—流量調節箱(含除渣功能)—提升機入料口—提升機提升—提升機出料口—斜槽—溜槽—中轉倉—后續溜槽—電解料倉，示意圖如圖1所示。

圖1 氧化鋁輸送流程圖

4 常規的物料輸送系統的缺點

(1)常規的控制方式沒有流量調節箱，沒有氣動蝶閥，沒有聯動控制系統，物料輸送時間較長，運行成本高，故障率高。

(2)常規的物料輸送系統中，提升機設計為一用一備，進行4班3運行，提升機的運行負荷一般控制在設計的50%～80%，以此降低提升機的故障率。但是，一旦提升機進料口物料進入不均(進入過多)，也會造成提升機過負荷并停機。

(3)提升機出口物料進入溜槽再進入中轉倉后，有時中轉倉出料口出料不及時，或者出料溜槽堵塞等，影響物料排出的速度，中轉倉內物料會不斷上升，直至料倉滿，提升機提上的物料進入不了中轉倉，導致物料返回到提升機底部，提升機機體內部物料不斷積聚，提升機負荷增加，最終過負荷而停機。這樣的停機對設備損壞極大：皮帶、料斗、軸承、電機及調節機構等都會受到損害。

(4)失去綜合保護的提升機在使用過程中故障率高，系統運行不穩定，物料輸送量降低，維護難度大，維護成本高(消耗備件較多，維護人手增加、維護時間長)，影響整個生產的正常開展，同時設備壽命大大降低，物料輸送跟不上下游生產所需物料要求，且每一次故障處理，要排除大量堆積在提升機底部的氧化鋁，工作量大且花費時間長，嚴重影響生產的正常運行。

5 氧化鋁輸送系統的優化

在該氧化鋁輸送系統中，提升機是核心環節，是最關鍵的設備，也是故障最多的設備，提升機的提升效率和穩定性就決定了該輸送系統的輸送能力。為了最大限度的增加提升機的提升量，同時又保護提升機，盡可能降低提升機的故障，延長設備使用壽命，在該套輸送設備中，保持常規提升機的控制模式下，新增加設計以下內容：

(1)下料料斗安裝5×5過濾網，進行粗過濾，降低氧化鋁物料中的大顆粒物料，有利于后續物料輸送的順暢。

(2)在斗式提升機的進料溜槽安裝氣動蝶閥(進料口前的一節溜槽)，控制溜槽供風來控制向提升機送料，氣動蝶閥采用電磁閥控制的氣動蝶閥。

(3)斗式提升機的頂部出料進入中轉倉，中轉倉安裝有料位計和料位開關，料位計有數字顯示表，實時顯示料位高度，可聯合設置該料位的報警輸出，料位開關有上限和下限報警輸出。

(4)斗式提升機的運行電流加裝帶報警輸出的電流表，時時監控提升機電機運行情況，電流表設置上限和下限報警輸出，及時實現聯動。

(5)斗式提升機的上下四個偏移報警、底部高料位報警，斗式提升機轉速報警，在劃包平臺處安裝有報警箱，每個報警均有相對的報警燈。有一個匯總的聲光報警器，出現任何一個故障報警均會觸發聲光報警器。

(6)將上述的各類報警，匯總控制進料溜槽氣動蝶閥。

(7)在提升機入料口前段安裝流量調節箱，調節提升機的進料量。

(8)除塵器收塵管在提升機頂部1分為2分別接提升機及中轉倉且收塵支管道上安裝手動蝶閥，便于風量調節，保證提升機的物料完全進入中轉倉，避免因負壓將氧化鋁倒吸回提升機內部，降低提升機提升效率。

6 新功能描述

(1)過濾網由10×10改為5×5，提高過濾效果，進入流程的大顆粒物料較少，氧化鋁輸送較為順暢。

(2)斗式提升機帶料運行過程中，頂部出料口連接的中轉倉，如果中轉倉出現高料位(中轉倉總高2 m，高料位設置為1.4 m，并輸出報警)，則關閉斗式提升機的進料溜槽的供風閥(氣動蝶閥)，讓斗式提升機不再進料，同時觸發劃包平臺上的聲光報警器，以此來防止中轉倉裝滿后斗式提升機堵料。

(3)斗式提升機帶料運行過程中如遇過載，電機與減速機聯軸器為液力耦合器，液力耦合器的易熔塞會融化將液力耦合器內的油全部噴出，或聯軸銷子斷裂，此時電機空轉，提升機內料斗停轉。提升機的運行電流低于24 A(帶報警輸出的電流表下限報警設置為24 A)，帶有報警輸出的電流表輸出信號，則自動關閉斗式提升機的進料溜槽的供風閥(氣動蝶閥)，同時觸發劃包平臺上的聲光報警器，避免斗式提升機里堵料過多。

(4)斗式提升機帶料運行過程中負荷過大，運行電流超過45 A(帶報警輸出的電流表上限報警設置為45 A)，帶有報警輸出的電流表輸出信號，則自動關閉提升機的進料溜槽的供風閥(氣動蝶閥)，同時觸發劃包平臺上的聲光報警，防止斗式提升機過載。

(5)斗式提升機帶料運行過程中，上下四個偏移報警、底部高料位報警、提升機轉速報警，其中任何一個報警的話，均會自動關閉提升機的進料溜槽的供風閥(氣動蝶閥)，同時觸發劃包平臺上的對應報警燈和聲光報警器。

(6)斗式提升機的上下四個偏移報警、底部高料位報警、斗式提升機轉速報警、電流報警、料位報警，其中出現任何一個報警，斗式提升機的進料溜槽的供風閥(氣動蝶閥)將一直處于關閉狀態，此時運行人員需及時聯系檢修人員，查找原因并處理故障后，才能手動打開斗式提升機進料溜槽的供風閥(氣動蝶閥)，斗式提升機進行正常轉料。

(7)現場測試提升機的實際提升能力，根據電流大少，設定流量調節箱的閥門開度，控制好均勻給料。

圖2 氧化鋁輸送流程電氣控制圖

(8)除塵器收塵管在提升機頂部1分為2，分別接提升機及中轉倉且收塵支管道上安裝手動蝶閥，便于風量調節，保證提升機的物料完全進入中轉倉，避免因負壓將氧化鋁倒吸回提升機內部，降低提升機提升效率。該兩個手動蝶閥開度要求：①滿足提升機料斗里面的物料能全部倒入斜槽，完全流入中轉倉內；②中轉倉內負壓不能過高，連接該管道的手動蝶閥開度既要滿足物料全部進入中轉倉，又要滿足倉內物料能夠順利從倉底出料管流出進入后續段溜槽，不能在此節點處現成氣阻而影響倉內物料流出。

7 氧化鋁輸送流程電氣控制

氧化鋁輸送過程中，存在許多不確定因素,如氧化鋁人工劃包存在劃包的速度或塊或慢，這樣進入料斗中的氧化鋁量在各個時段是不同的，一會大，一會小，還有不同廠家的氧化鋁品質不一樣，溜槽輸送氧化鋁的速度也不一樣，這些因素就導致進入斗式提升機中的氧化鋁量不均勻(進料量或大或小)，因此，常規提升機一般都運行在較低的負荷狀態下，以保住氧化鋁量增多的情況下，有富裕的負荷提升增加的物料，否則設備都會因過負荷而出現設備故障。結果是提升機提升能力大大降低，降低輸送系統效率，不經濟，且也排除不了因物料過于增多而造成設備故障的可能。本控制系統就是解決上述因素而設計，做到提升機最大提升能力，長期滿載運行，降低故障，保護設備，如圖2所示。

(1)將提升機的8個位置感應開關信號并節入控制系統(圖2中KS1、KS2、KS3、KS4、KS5、KS6、KS7、KS8)，當這8個信號中任意一個信號出現，則515 A帶電，繼電器SGBJ動作，聲光報警器動作報警。同時信號發送到KD1繼電器動作，驅動氣動蝶閥動作關閉氣源，停止溜槽走料，提升機不進料，提升機空負荷運轉；

(2)中轉倉料位到達高料位時(即在料倉進料多，出料少或者不出料)，料位開關或轉換開關發出信號，KD1繼電器動作，驅動氣動蝶閥動作關閉氣源，停止溜槽走料，提升機不進料，料倉不在進料。同時，將信號傳送到聲光報警器動作報警。

(3)當提升機電機運行電流高于設定的高電流值時(或者低于低電流設定值時)，監測電機運行的電流表發出信號，KD1繼電器動作，驅動氣動蝶閥動作關閉氣源，停止溜槽走料，提升機不進料，提升機空載運轉。同時，將信號傳送到聲光報警器動作報警。

經過以上三方面的控制，將提升機在提升物料的過程中所可能出現的不利因素都涵蓋其中，就可以很大程度增加提升機的提升量，同時保證設備的安全運行。

8 運行效果

(1)經過這樣設計后，提升機運行過程中得到很好的保護，不會因為某一個故障造成對提升機的破壞，提高了供料系統的穩定性。斗式提升機在此連鎖控制保護下，也提高了提升機的輸送物料能力，提升機出廠設計為80 t/h，經各方面改進，現提升能力達110 t/h，大大提高了系統的氧化鋁輸送能力。改造后較設計提高37.5%，原先需要2個班完成的生產任務，現只需要1個白班就能完成。較大的節約了運行成本。

(2)同時，在任何故障狀態下，提升機進料溜槽停止進料，沒有多余的氧化鋁粉料進入提升機底部，在處理起故障來省時省力，只要故障一排除，即可再次啟動提升機提升轉運物料。否則一般故障一次，進入提升機底部的物料大約1噸多，全靠人力將物料清理出提升機，物料放置在提升機地坑內，再一袋一袋手工裝袋，再將裝好袋的物料扛出地坑，搬運到上個流程中的下料料斗中，返回工藝流程繼續使用。這樣的處理過程費時費力，每出現一次故障，需要4～5人至少4～5小時才能恢復生產，對生產影響很大。現在處理幾乎就是幾分鐘到十幾分鐘，1人處理就可以完成。

(3)經過上述設計施工運行兩年多，設備運行穩定，原計劃設計兩套提升機，因目前設備運行較為可靠，故障極低，另一臺提升機暫時未增加，減少了設備的投入費用。

9 結束語

本文簡要闡述了電解鋁廠氧化鋁超濃相輸送系統中提高氧化鋁輸送效率及保持輸送設備的穩定性。該新增設計部分在生產實際運行過程中效果較好。在氧化鋁輸送過程中，為企業產生了較好的經濟效益。氧化鋁輸送效率是一項長期的、持續改進的工作，在未來的生產實踐中，也許還有更優化的工藝及設備。