电解铝厂低压电机工艺

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1、电解铝厂低压电机工艺一、电解铝厂工艺流程概述现代铝工业生产采用冰晶石氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950C-970C下，在电解槽内 的两极上进行电化学反应，既电解。化学反应主要通过这个方程进行：2AI2O3=4AI 302。阳极：2O2-4e_=O2个阴极:AI3 3e_=Al。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸 造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇

2、铸成铝锭或直接加工成线坯.型材等。从铝矾土矿石生产出合格的氧化铝需要经过原料、溶出、沉降、分解、焙烧等几大个生 产流程，按工艺流程的次序组织为原料、溶出、沉降、分解、焙烧等几大车间，为充分利用 母液，再设置一个蒸发工序车间。原料车间用以制备粒度、成份比例等指标都符合要求的原 矿浆；溶出车间通过多级预热套管及压煮器为原矿浆提供高温、高压环境，并保证足够的溶出时间，以使原矿浆中的氧化铝成份溶出至铝酸钠溶液中。沉降车间通过沉降和多次反向洗涤，将料浆中的粗液及附着碱与各种杂质构成的赤泥进行分离，分离出的粗液经叶滤机过滤 后制得精液，再送至分解车间与晶种混合，逐级进入各分解槽进行降温、搅拌，以充分析出

3、氢氧化铝，析出的氢氧化铝浆液经分级后，细料进种子过滤制备晶种，粗料送焙烧车间经过 滤后进行高温焙烧，最终制得成品氧化铝。蒸发车间用于对循环母液进行浓缩处理，以除去 在流程中进入母液中的多余水分，达到工艺要求的母液浓度。二、氧化铝生产对变频器的要求整个氧化铝生产过程对物料的运送由浆泵、进料泵、出料泵、母液泵、碱液泵、循环泵 等各种各样的泵承担。生产过程中，物料及反应容器的温度、压力、配料流量等指标的控制 非常严格；同时为保证分解槽搅拌等要求不间断运转设备的连续运行，以及隔膜泵、压煮器 等高温、高压、高碱设备和焙烧系统易燃易爆设备的安全运行，要求对运送物料的各种泵能 够在 DCS 的控制下变速运行

4、。氧化铝生产工序比较复杂，生产环境差，温度高，粉尘多， 对变频器的主要要求有：1、浆泵、进料泵、出料泵等的工作介质是非常粘稠的矿浆，其负载特性接近恒转矩负载特 性。由于某种原因使生产短时停顿，粘稠的矿浆会产生沉降，恢复生产再次起动时，这些泵 的起动力矩非常大，因此要求变频器有足够大的起动力矩和较高的过载能力。2、氧化铝生产线占地的面积很大，其电气控制设备和变频器均安装在配电房内，大部分的 电机与变频器的距离在100-300米，要求变频器的输出接上 100-300 米电缆能够正常工作。3、变频器的输出含有高次谐波，现场使用的变频器的数量多，必须考虑谐波对DCS控制系 统和现场控制仪表干扰，要求变

5、频的输出谐波含量较低，低于国家标准 GB12668-2.2002、 GB12668-3.2003 所要求的谐波含量。4、氧化铝生产具有连续性，生产过程中因某台设备故障引起全线停产，将带来极大的损失， 因此，对变频器的可靠性要求极高。年生产氧化铝120 万吨的电解铝厂变频器改造的电机，见下表：变频器功率（kw）设备名称450晶种泵250稀释泵、出料泵、过料泵、蒸发器进料泵、蒸发器出料泵、外排泵、单极双吸离心泵、精液泵220泥浆泵、过料泵200矿浆泵、过料泵、蒸发原液泵、粗液泵160液体碱储槽/合格碱液泵、合格碱液泵/母液泵、卧式循环水泵132热水站洗水泵、料浆调速泵110溢流泵、过料泵、沉没式变

6、速泵、中间降温泵90常压脱硅配电室循环泵、沉降送水泵、种分母液泵55强滤液泵、弱滤液泵、母液泵45热水泵37盐底流泵22盐底流泵三、某690V850kW变频器在隔膜泵上的应用1、概述隔膜泵，也叫气动双隔膜泵或气动泵，是一种新型输送机械，是目前国内最新颖的一种 泵类，采用压缩空气为动力源。对于各种腐蚀性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易 燃、剧毒的液体，均能予以抽光吸尽。隔膜泵其有四种材质：塑料、铝合金、铸铁、不锈钢。 隔膜泵根据不同液体介质分别采用丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、聚四六乙烯， 以满足不同生产工艺的需要。隔膜泵既能抽送流动的液体，又能输送一些不易流动的介质， 具有自吸

7、泵、潜水泵、屏蔽泵、泥浆泵和杂质泵等输送机械的许多优点。隔膜泵已经在石油、化工、有色金属、食品、电子、陶瓷、纺织等行业应用，安装在各 种特殊场合，用来抽取各种常规泵不能抽吸的介质。隔膜泵发展的应用潜力，还不为很多人 所知。隔膜泵正逐步侵入其他泵的市场，并占有其中的一部分。如：油漆、涂料等精细化工 行业和陶瓷业中隔膜泵已占有绝对的主导地位，而在其他的一些行业中，像环保、废水处理、 建筑、排污等行业中正在扩大它的市场份额，并具有其他泵不可替代的地位。2、隔膜泵的工作原理：隔膜泵靠压缩空气驱动。定向空气分配阀和导向阀，称为“气室”，都设置在泵的中心 部位。介质流动通过两个汇流管和外隔膜室，称为“介质

8、室”。通常止回阀（球型或片型）都 设置在每个外隔膜室的顶部或底部或共用一个汇流管。这两个外隔膜室靠吸口和出口接头连 接起来，泵是自吸的。在操作中，空气分配阀交替控制隔膜的增压。在每次冲程后，阀将自动变换位置，使空 气得以切换至另一隔膜室，使两边隔膜室形成交替的吸液和压送冲程，隔膜在平行路径里移 动，空气阀无润滑油需求，这就是首选的运行方式，洁净、干燥的空气更能提高泵的性能。 介质通过隔膜泵时，止回阀一开一关，这使得每个外隔膜室交替地填充和排出，止回阀对压 力差做出反应。球阀止回阀可处理含小颗粒的介质，而片阀止回阀可以处理含接近管径尺寸 大小软颗粒的介质。当空气分配阀让压缩空气进入左隔膜室，隔膜

9、受压往外推出，而形成压送冲程，在压送 部内的介质即受力离开左面外隔膜室、止回阀、汇流管，而后由泵的出口流出，排出口位置 可以是顶部、底部、或侧面。当左隔膜室受压推出时，隔膜连接杆在内部拖动右隔膜向内缩 回止回阀充满流体，在这一循环动作完成后，空气分配阀将自动地变换位置，使空气切换至 另一隔膜室，反向重复上述循环动作，即两边隔膜室将因此呈现交替性的压送及吸收液动作。3、氧化铝行业对隔模泵传动系统的要求生产氧化铝的前端工序是先将铝矾土粉碎制成原矿浆，将合格的原矿浆通过隔膜泵（喂 料泵）送至高压溶出器，在高压溶出器中，在一定的外部条件作用下，溶出铝土矿中的氧化 铝得到铝酸钠。当溶出时间一定时，溶出速

10、度越快，氧化铝的溶出率就越高，产能越大。但 溶出反应需在一定条件下进行，要保证氧化铝的高溶出率，就要保证各种物料的相对平衡， 在其他条件相对变化的情况下，要求料浆泵的喂料量也发生相应的调整，这样才能优化生产 工艺指标，进而优化氧化铝生产的技术经济指标。为实现生产工艺过程的优化进行，高压泥 浆隔膜泵是采用拜尔法生产氧化铝，尤其是采用管道化溶出工艺的氧化铝厂的重要设备，被 誉为拜尔法氧化铝厂的心脏部位，其运转率直接代表着氧化铝厂的投矿运转率。对电气传动 系统提出以下要求：（1）电动机和泵组等机械设备在使用原设备的基础上，通过改变电气控制系统的控制方法， 使电动机转速在10583rpm之间连续可调，

11、且能够带载起动隔膜泵；（2）设备起动平缓，运行稳定可靠。电气设备可运行率达95%以上；设置完善的保护装置， 包括管道超压自动保护和常规电气故障保护；（3）对泵采用三地操作，分别设置在机旁、变频器控制室、仪表室。泵组的开、停在机旁 和变频器控制室进行，仪表室只有在管道超压或其他紧急情况下进行设备紧急停车；当进料 量给定值确定后，系统能够自动跟踪给定值。喂料量的改变是通过隔膜泵（喂料泵）变频调速来实现的。因为对变频器的可靠性要求 极高，以前一般都采用国外知名变频器。4、变频器隔模泵上的应用近几年，国产变频技术有了极大的进展，国内厂家也能生产高性能的矢量控制变频器， 起动力矩可达2倍额定力矩，平均无

12、故障时间2万小时以上，像氧化铝这样连续性生产工艺， 也完全能够满足。隔模泵使用的是690V 780kW鼠笼异步电动机，电源频率为50Hz时转速为583rpm,转 速为10rpm时变频器输出频率不到1Hz，调速比接近60,且能够1Hz频率下带额定负载运 行。矢量控制变频器的调速比可达1:100、调速精度可到0.1%、且是无级调速，选用矢量控 制变频器能满足调速性能要求。对于当进料量给定值确定后，系统能够自动跟踪给定值的自 动控制方案，只需将矿浆电磁流量计输出的420mA反馈信号送到变频器的PI调节器的反 馈端口上实现闭环控制，使矿浆的流量在给定范围内变化，保证氧化铝的溶出率为最高。690V 850kW 矢量控制变频器在隔模泵上已经连续无故障运行了三年有余，实践证明，国产变频器无论是在质量上还是在性能上都表现极佳，并且在调速过程中有节能效果，给用 户带来了实实在在的效益，在用户中树立了很好的口碑。5、结语变频器投运以来，运行可靠平稳，控制灵活方便，控制准确，精度高，充分保证了隔膜 泵准确送料，大大优化了生产指标，提高了矿浆中的氧化铝溶出率和设备产能，取得了巨大 的经济效益。变频调速技术的应用，保证了调速平滑、连续，实现了节能；设备技术水平的 提高和优化，使得设备维护工作量和维护费用都大大降低，降低了单位产品的成本，产生了 较好的社会经济效益。