大型预焙电解槽下料、打壳气缸消音系统改进

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摘 要：大型预焙电解槽打壳气缸排气消音系统在实际使用中，消音器经常损坏，影响电解设备正常运行，废气排出无法回收利用，现场消音效果差，污染了环境、浪费了资源。本文对现有系统进行了改进，并利用排出废气，解决了氧化铝板结和烟道绝缘管因积灰造成绝缘失效的问题。

关键词：消音系统；废气；打壳气缸；噪音污染

前言

目前大型预焙电解槽的下料方式都采用中心下料的方式，其打壳装置大多采用QGW-1A 125*550（160*650）型气缸，气缸换向后的废气经过消音器直接排放到大气当中。这种废气排放的设计在使用过程中存在很多问题：

第一：消音器容易损坏和堵塞并且气缸工作时油污很大，消音器堵塞后无法清洗修复，增加了设备的维修量和维修成本，严重时影响气缸的运行速度，造成打壳无力、锤头烧损等问题，对电解生产影响较大。

第二：消音器效果不佳，在电解生产现场产生较大的噪音污染及噪音伤害，对生产车间作业人员的身体健康有着严重影响。

第三：打壳气缸动作时，会对在槽上进行维护检修的人员造成噪音及气流冲击的人身伤害。

第四：排出的废气无法利用，造成了气源的浪费和环境污染。

本文提出一种新型的电解槽气动元件排气消音系统，以求解决上述问题。

1 电解槽打壳系统元件的组成和工作原理

1.1 电解槽打壳系统元件的组成

电解槽打壳系统主要由打壳气缸、气控柜、电磁换向阀、缸头换向阀、截止阀和排气消音器等元件组成。

1.2 打壳系统的工作原理

电解槽需要打壳下料时，由操控机发出命令，控制气孔柜内一个两位三通的电磁换向阀进行换向，换向后压缩空气经过电磁换向阀被送到气控换向阀的控制气口，控制打壳气缸进行换向，从而实现气缸的气路切换。气缸动作时，气缸有杆腔内废气通过排气消音器直接排放到大气中，气动原理图见图1。

2 改造方案

通过对现场情况的分析，我们制定了将电解槽上6台气缸排出的废气通过一条管路集中收集，然后排放到烟道当中的改造方案，即：废气集中烟道排出式。

3 设计思路

3.1 将气缸换向时排出的废气分为两部分排出：

一部分送至氧化铝料箱，使氧化铝沸腾，避免氧化铝产生板结而影响电解槽下料；另一部分送至净化烟道排出。

经过试验证明：由于我们在设计中将气缸排出的废气分为两部分，分别引入了密封良好的料箱和有强大负压的支烟管中，所以气流从管路中喷出时产生的啸音受到了密封的料箱和烟道负压的抑制，消音效果良好。下面，对设计的各部分进行详细说明，见图2。

3.2 加装氧化铝料箱助吹防板结装置。将打壳气缸向下运动时有杆腔排出的废气引入料箱，为了防止风管长时间工作，将料箱外壳吹漏和排气量太大对烟道引风量的影响，在管路中加装一个三通回路，直通的一路上接一可调截止阀，用于调整料箱助吹时的进气量；在料箱进口加装一单向阀，防止烟道负压将料箱内气体混同氧化铝抽出料箱。当气缸向下动作时，废气经缸头换向阀，一部分废气进入料箱进行氧化铝沸腾助吹，另一部分进入烟道排出，气动原理图见图3。

4 针对改进后消音排气系统可能存在的问题分析

（1）气缸排出的废气中油对烟道的影响；（2）气缸排出的废气是否会将烟道吹漏；（3）气缸排出的废气对烟道引风量的影响；（4）废气对烟道绝缘和大布袋的影响；（4）气缸集中排气对气缸动作速度的影响。

5 针对存在问题的解决办法

5.1 气缸排出的废气中油对烟道的影响

电解槽气路系统所用三联件性能可靠、注油量精确，单台每次加油量为0.6升，全年350KA电解系列共用油360升，则每台电解槽全年共用油1.25升。按照油从废气中的排出率20%计算，那么如果350KA电解槽全部改造完毕，则每天所有电解槽排放到烟道中的油量只有：0.2升，单台电解槽排油量只有：0.2升/288台=6.94*10-4升。由此可见：气缸中排出的废气中含有的油对烟道的影响基本上可以忽略不计。

5.2 气缸排出的废气是否会将烟道吹漏

由于将打壳气缸排出的废气分为了两部分进行利用，所以进入烟道的压缩空气流量和压力大大减小，经过近半年的试验，两台试验槽烟道无一例破损现象。

为了进一步确保压缩空气不将烟道吹破，我们对此方案中管路进入烟道的角度进行了修改，将管路的倾角尽量垂直于烟气抽出方向，这样压缩空气就无法对烟道造成破坏。详见图5。

5.3气缸排出的废气对烟道引风量的影响

为了得到气缸排出的废气对烟道引风量的影响，我们测量了改造前和改造后的引风量，做出了比较图表，见图6，并计算出了单台气缸理论上排风量。

单台气缸理论排气量=气缸腔体体积*气缸台数*每小时气缸动作次数*压缩空气压缩比=34.95m3/h由理论和实际值计算得出：引风量的增加值约为：0.3%。

5.4 气缸排出的废气对烟道绝缘和大布袋的影响

由于我们将废气集中排气管的安装位置选择在烟道（支烟管）的两道绝缘下部，所以气缸排出的废气对烟道绝缘没有影响

由于大布袋除尘器的过滤布袋上挂着一层厚厚的氧化铝积料对大布袋起到了很好的防护作用，所以气缸排出的废气中的油污对大布袋造成不了损坏。

5.5 气缸集中排气对气缸动作速度的影响

由于将各气缸排气管路进行了集成，所以势必会造成气缸的排气阻力增加，影响气缸的打壳速度。为了解决这个问题，我们采取了以下措施：

措施一：加大排气管的主管路规格尺寸（由内径25毫米改为内径40毫米的镀锌钢管）

措施二：各气缸的排气管路采用45度倾斜排气脚，以减小压缩空气在管路内的沿程阻力。

措施三：在总管路进入烟道的连接部位，采用小角度接入，用以减小管路阻力。

6 改进后的效果

新型排气消音系统经过在电解三、四车间电解槽上半年多的实际应用，效果明显，具体表现在以下方面：

6.1 新型排气消音系统取消了原先安装在两位三通（缸头换向阀）上的排气消音器，维修人员无需维护消音器，节省了大量的人力资源，同时再不会出现因为排气消音器堵塞而造成的打壳无力、锤头烧损的情况，节约了大量的备件费用；

6.2 新系统经过公司环境检测站实地检测，单台电解槽噪音只有Leq52左右，大大低于国家Leq85的标准，现在电解厂房基本听不到气缸排气声音，不但降低了电解厂房内的噪音污染，而且保证了电解槽上检修人员的安全；

6.3 新型排气消音系统，不仅使气缸排出的废气被充分利用，重要的是有效防止了氧化铝在料箱内的板结。经统计，在没有加装助吹防板结装置之前，平均单个氧化铝料箱每月的氧化铝板结次数为1到2次，施行改进后的8个月来，再没有出现氧化铝板结的现象。以此同时，新型排气消音系统解决了烟道绝缘处因灰尘而失效，造成直流电接地的重大安全隐患。

参考文献

[1]机械工程手册编辑委员会.机械工程手册-通用设备卷[M].北京：机械工业出版社，1997.

[2]MC（中国）有限公司.现代实用气动技术[M].北京：机械工业出版社，1998.

作者简介：赵荆（1980，6-），男，满族，本科，宁夏银川市人，工作单位：青铜峡铝业股份有限公司，主要研究设备维护检修管理。