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国内电解铝厂采用气力输送系统输送氧化铝成本效益分析

文章出处:admin 人气: 发表时间:2017-11-03

  我国是世界上电解铝生产大国,氧化铝是电解铝生产的主要原料,大量的氧化铝采用何种输送方式是建设者和设计者应该充分考虑的重要因素。目前氧化铝输送主要有四种:散装输送、容器输送、机械输送和气力输送。每种输送方式都有其优点和缺点,要根据实际情况和条件来确定合适的输送方式。

  散装输送用于氧化铝输送主要采用袋装方式,通常每袋能容纳1.5t氧化铝,运输工具主要为汽车和火车。当输送距离较远时,应首先考虑火车运输。当厂区无铁路专用线时,需转至汽运。采用袋装料输送方式优点是对车辆的占有时间短,车辆返回时可由物流配送其他货物。其缺点是拆袋卸料时,粉尘飞扬大,工作环境恶劣,同时包装袋也需花费一些费用。采用散装输送方式,需建氧化铝仓库。通过机械输送或气力输送把氧化铝输送至电解车间日用储仓。

  容器输送用于氧化铝输送主要采用汽车或火车罐车方式,当输送距离较远时,应首先考虑采用火车运输。采用火车罐车必须有厂区铁路专用线。采用罐车输送的优点是输送过程密闭,无粉尘飞扬。其缺点是对车辆的占有时间长,罐车往往是空返至始发地,需支付车辆的空返费用。采用容器输送方式,需建卸料站。通常由稀相气力输送把氧化铝输送至卸料站中间储仓,然后通过机械输送或浓相气力输送把氧化铝输送至电解车间日用储仓。

  机械输送用于氧化铝输送主要采用带式输送机,输送距离为几米至数万米,故只用于短途氧化铝输送和厂区内氧化铝输送。

  (1)要求较多的维修费用。因其采用托辊支承输送带,设备运行时有较多的运动件,托辊的数量多,损坏的可能性也大,从而维修费用较高。

  (2)起动困难。在通用带式输送机中参与运动的总质量大,在一定的阻力因数下输送机的阻力大,特别是输送机起动时的静态阻力更大。

  (3)运行速度的提高受到限制。托辊的性能限制了输送机速度的提高,托辊支承的输送带在两托辊组之间具有一定的挠度,当输送带经过托辊组时,物料和托辊发生碰撞产生振动,当输送散状物料时将会产生较大灰尘。特别是当带速较大时,将会产生强烈的振动,也限制了带式输送机运行速度的提高。

  (4)输送带跑偏。在运行过程中,因振动、载荷分布不均、胶带制造偏差及张紧力等因素的影响,输送带可能发生跑偏。

  气垫带式输送机是将普通带式输送机的承载托辊去掉,改用设有气室的盘槽,由盘槽上的气孔喷出的气流在盘槽和输送带之间形成气膜,变普通带式输送机的接触支承为形成气膜状态下的非接触支承,从而显著地减少了摩擦损耗。气垫带式输送机与通用带式输送机相比具有以下特性:

  (1)耗能少。气垫带式输送机以气垫代替托辊支承,变滚动磨擦为流体磨擦,大大减少了牵引力和运行阻力,在输送量和工艺条件相同的情况下,功率消耗比托辊输送机节约10%~25%,输送量越大,输送距离越长,节能效果越显著。

  (2)重量轻。由于气箱采用箱形断面,气垫带式输送机的纵向支架可承受较大弯矩和扭矩;又因托辊数量极少(仅在输送机两端各设几套过渡托辊),胶带层数和厚度较少,自重较轻,单位自重的强度系数与刚度系数比较大,大大提高了设备的超载能力。

  (3)寿命长。气垫带式输送机便于实现全线防护式密封,由于胶带张力小,摩损少、不跑偏,不撕带,加之气垫对胶带有冷却作用,故而胶带寿命可延长1~2倍,设备使用寿命也比托辊输送机长得多。

  (4)维修费用低。气垫带式输送机用气垫代替了托辊支承,转动部件少,事故点少,可靠性强,摩损小,大大减少了维修工作量和维修费用。实践证明,气垫输送机比托辊输送机节约维修费用60%~75%。

  (5)输送平稳,工作可靠。托辊输送机运行中,输送带是波浪式向前运行,物料颠簸、撒料严重,胶带跑偏、摩损大。气垫输送机完全克服了上述缺点,运行十分平稳,不颠簸,不撒料,不跑偏,不扬尘,不会把散料的粒度自动分级,特别适宜输送按工艺比例配制好的混合散料。

  (6)启动功率低,可以直接满载启动。托辊输送机的启动功率大,一般约为运行功率的1.5倍~2.5倍,并且难以实现全线满载启动。气垫带式输送机只要形成稳定的气垫层之后,驱动电机的启动功率与运行功率相差甚微,并且在全线满载时,无须采取任何辅助措施便可轻易直接启动。

  (7)输送能力高。气垫带式输送机最佳运行速度3m/s~4m/s,最低运行速度0.8m/s,最高达12m/s。可大大提高输送能力。加之装料断面大,平稳性好,在同一输送量和工艺条件下,气垫机可减少1级~2级型号,即托辊输送机需采用B1200时,气垫输送机只需采用B1000或B800;托辊机采用6层强力带,气垫机只需用3层~4层普通胶带或轻型带,大大节约了投资。

  (8)宜于密封,污染少。气垫带式输送机沿机长设有密闭气箱,可进行全线密封,易于安装防护罩及安全设施,宜于密闭输送和安装吸尘装置,污染少,噪声小,净化环境,实现文明生产。

  但是,气垫输送机也有以下缺点:

  (1)由于供气及沿线气压损失而造成能耗较大,特别是输送线较长时其能耗就更大。

  (2)空载或轻载的气垫不稳定,输送带中央悬浮过高,带的两侧易被盘槽磨损。

  (3)不适用于很粗大的散状物料和成件货物。

  (4)不能承受冲击载荷,否则会破坏气垫,因此在装料处仍需缓冲托辊。

  (5)由于气室制造上的困难,输送机不易实现平面和空间转弯,只能直线布置,若要转弯,则该部分需设置过渡段托辊。

  磁垫带式输送机的结构类似于普通胶带输送机,区别在于托辊由磁性支承代替,磁性支承由纵向排列的平面钡铁磁铁构成,排列间隔与一般托辊一样,或连续排列,支承设在输送机机架上。胶带采用磁性弹性材料,即在橡胶中加入钡铁粉末,用传统的加热、硫化方法制成胶带,硫化后,胶带在专门的电磁装置中磁化,并能保持磁性达10年之久,因此,胶带实际是个弹性的磁铁。支承和胶带同极安装,产生的排斥力就是胶带和物料的支承力。经计算确定,带宽为1m时,磁铁举力必须达到1.5kN/m²,大致相当于普通输送机胶带的负载。举力主要取决于支承磁铁的尺寸,磁铁宽度减小,高度增加时,举力便增大,使用高磁性的材料,可获得相当大的举力,达7kN/m²。磁垫带式输送机具有以下特性:

  (1)磁垫带式输送机的磁性支承制作简便,可系列生产。

  (2)磁铁在输送机全线上产生稳定推举力而不需供电。

  (3)磁性支承设计简单并能制成标准元件。

  (4)磁垫带式输送机几乎无噪声,安装和维修方便。

  (5)由于其举力随胶带和支承间的间隙减小而增大,局部过载也无妨工作。

  但磁垫带式输送机也有其缺点:

  (1)需要专门的磁性胶带;

  (2)保证胶带的横向可靠性的难度较大;

  (3)物料输送范围受到限制,由于铁磁性货物受到胶带的吸引,故不能输送。

  在电解铝厂采用的气力输送主要有3种方式:稀相输送、浓相输送和超浓相输送。稀相输送是通过管内高速气体将粉状物料彼此分散、悬浮在气流中进行输送。它的输送距离不长,一般小于200m,最长不超过400m,固气比通常为5~20。目前稀相输送主要用于罐车至氧化铝中间储仓的输送。浓相输送是用高压气体压送物料,浓相输送的特点是低风量和高固气比(20~50),物料在管内呈流化态或柱塞状运动。输送能力大,输送距离长,用于输送氧化铝可达1200m。当输送距离超过1200m时,耗气量急剧增加,使得输送在能耗和经济上不太合算。目前浓相输送主要用于氧化铝中间储仓或氧化铝袋装料仓库至电解车间日用储仓的输送。超浓相输送是相对于稀相输送和浓相输送而言的,但是采用风机低压供风和风动溜槽输送.故仅适宜做粉状物料的长距离水平输送。其特点是物料在风动溜槽呈流态化向前运动,固气比大(大于100),运动速度小,物料不易破碎,系统全密闭。所需风压低、风量小、自动化程度高,现已作为先进技术被大部分电解铝厂采用,用于储仓对各电解槽输送净化系统返回的载氟氧化铝。

  超浓相输送是基于物料具有的潜在硫化特性来输送。所谓流态化是一种使固体颗粒通过与气体或流体接触转变成类似流体状态的操作。在目前输送粉末物料的流态化是通过一个多孔气层来完成的。多孔透气层将输送槽分为上下两部分,上部装有粉状物料,下部是气腔。当气腔中没有外压时,气体是常态,物料粒子呈静止状态;当气腔中有外加压力时,气体通过多孔板,进入上部粉状物料层,填充粉料层的空隙,当气流达到一定速度时,粉状粒子之间原有的平衡被打破,同时其体积增大,比重减小,粒子之间的内摩擦角及壁摩擦角都接近于零,这样粉状物料就成了流体,利用粉状物料这一特性进行输送即是超浓相输送。

  在选择和确定氧化铝输送方式时,首先应满足输送量、输送距离等主要输送条件参数的要求,同时要考虑能耗和经济性等问题,因此输送方式的选择应根据实际情况和条件从经济性和布局的合理性方面在设计阶段时充分考虑。通常电解铝厂的氧化铝输送往往是多种输送方式的组合。在长途运输方面,主要考虑氧化铝的运输费用。一般情况下,限额60t铁路车皮运费约为8元/公里~9元/公里,限额20t公路货车运费约为6元/公里~7元/公里,限额10t公路货车运费约为4元/公里~5元/公里。在厂内运输方面,主要考虑带式输送机输送和浓相气力输送。带式输送机输送优点是输送量大、单位功率消耗小,尤其是采用气垫带式输送机其动力消耗更小,但其占地较大,土建投资较高。浓相输送的单位功率消耗较大,但其占地小,土建投资低。目前大型电解铝厂采用带式输送机输送氧化铝,尤其是气垫带式输送机;中小型铝厂仍采用浓相气力输送。

  广西信发铝电有限公司是集氧化铝厂和电解铝厂于一体的企业,由于在设计时未周密考虑氧化铝输送流程,同时由于建厂不同步,采用不尽合理的氧化铝输送流程。在电解铝厂建成后和氧化铝厂未建成,采用了如下输送流程:袋装料→火车→汽车转运→氧化铝仓库→浓相输送→电解车间日用储仓。在电解铝厂建成后和氧化铝厂建成后,采用了如下输送流程:罐装料→汽车→氧化铝仓库增设的中间储仓→浓相输送→电解车间日用储仓。

  本流程比前一个流程省去了1.5t包装袋,每个包装袋售价约50元,同时也避免拆袋带来的粉尘飞扬而造成的氧化铝损失(约1‰)。电解铝厂年产原铝29.5万吨,吨铝氧化铝单耗1.910t,全年氧化铝消耗56.345万吨。

  与我国西南地区没有配套氧化铝厂的电解铝厂相比仅氧化铝包装袋就节省1878万元/每年,每年可直接节省拆氧化铝包装袋损失的146.5万元。近来又对氧化铝输送流程进行改造,由于没有足够空间选用带式输送机输送,而采用浓相输送方式,本流程比上一个流程省去了汽车罐车输送环节,即直接从氧化铝厂焙烧炉沸腾床冷却器通过浓相输送方式把新鲜氧化铝输送到电解车间日用贮仓,输送距离一期电解与原来氧化铝仓库中间贮藏仓相比增加200m,二期电解与原来氧化铝仓库中间贮藏仓相比输送距离没有变化。每吨氧化铝罐车输送费用约1.3元,全年氧化铝消耗量56.345万吨,全年可以直接节省氧化铝罐车输送费用73.25万元。并且省去电解铝厂原卸料站氧化铝中间贮仓,卸料站运行人员每班节省2人,共节省8名运行人员。采用本流程带来了可观的经济效益建设者和设计者应根据实际情况和条件从经济性和布局的合理性方面考虑选择氧化铝的输送方式,选择一个既符合实际情况和条件又经济合理的氧化铝输送流程。