CN104611726A - 用于延长锤头寿命的节能型压壳系统 - Google Patents

用于延长锤头寿命的节能型压壳系统 Download PDF

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张久海
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Abstract

本发明公开了一种用于延长锤头寿命的节能型压壳系统，包括控制柜、组合阀、压壳气缸、锤头调整装置和锤头，组合阀安装在压壳气缸的顶部，组合阀的入口与控制柜各个阀的出口相连，组合阀的两个出口A口和B口分别与压壳气缸的A口和B口相连，压壳气缸安装在电解槽机架上，锤头调整装置安装在压壳气缸的活塞杆的伸出端且与活塞杆螺纹连接，锤头的上端与锤头调整装置铰接，锤头安装在电解槽机架的导管中。本发明在电解铝车间现场经过一年的实验证明，实现了锤头基本不粘包，锤头基本无损坏，减少阳极效应，节能效果明显，大大提高了锤头的使用寿命，降低了工人劳动强度，减少了工作量，降低了成本。

Description

用于延长锤头寿命的节能型压壳系统
技术领域
本发明涉及铝厂电解铝车间电解槽上生产电解铝的专用设备技术领域，尤其涉及一种用于延长锤头寿命的节能型压壳系统。
背景技术
铝厂电解铝车间电解槽上的压壳系统，是用来将电解槽内电解铝液表面的电解质硬壳打开，以便使氧化铝和氟化盐加入电解槽内进行电解。在电解铝生产过程中，锤头需按时打开壳面，以便定量加入物料(氧化铝和氟化盐)，由于锤头频繁(每分钟一次)接触高温下(960～1000℃)的电解质，并且锤头进入电解铝液的深度较深，时间较长，导致电解质粘连在锤头表面不脱落，经过一段时间后就形成了葫芦头状，葫芦头的形成阻碍了物料的定量加入，因此便产生阳极效应，使产量降低。另外由于锤头进入电解铝液的深度深，时间长，导致锤头磨损快，融化快，寿命低，融化在铝液中的锤头污染了铝液，影响产品质量。由于葫芦头的产生影响了物料的定量加入，需要经常地清理葫芦头，这样大大地增加了工人在高温下的劳动强度和工作量。另外现在电解槽上的压壳系统，不管壳面软硬，只能设定一种压力(0.6MPa)压壳，实际上有98％以上的壳面只要0.2MPa就可以打开，尽管如此，系统的压力也不能降低，因为还有2％的硬壳面需要高压才能打开,所以系统压力只能设定在0.6MPa。显然，这种设置是不合理的。总之，目前电解铝行业的槽上压壳系统存在着耗气量大、消耗能源多、阳极效应系数高，锤头使用寿命低，清理粘包锤头的劳动强度大、被融化锤头污染的电解铝质量低、费用高等诸多问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于延长锤头寿命的节能型压壳系统，解决压壳系统存在着耗气量大、消耗能源多、阳极效应系数高，锤头使用寿命低，清理沾包锤头的劳动强度大、被融化锤头污染的电解铝质量低、费用高等诸多问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：用于延长锤头寿命的节能型压壳系统，包括控制柜、组合阀、压壳气缸、锤头调整装置和锤头，组合阀安装在压壳气缸的顶部，组合阀的入口与控制柜各个阀的出口相连，组合阀的两个出口A口和B口分别与压壳气缸的A口和B口相连，压壳气缸安装在电解槽机架上，锤头调整装置安装在压壳气缸的活塞杆的伸出端且与活塞杆螺纹连接，锤头的上端与锤头调整装置铰接，锤头安装在电解槽机架的导管中。
本发明在电解铝车间现场经过一年的实验证明，实现了锤头基本不粘包，锤头基本无损坏，减少阳极效应，节能效果明显，大大提高了锤头的使用寿命，降低了工人劳动强度，减少了工作量，降低了成本。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明原理图。
其中：1.控制柜，2.组合阀，3.压壳气缸，4.锤头调整装置，5.锤头。
具体实施方式
如图1、图2所示，用于延长锤头寿命的节能型压壳系统，包括控制柜1、组合阀2、压壳气缸3、锤头调整装置4和锤头5，组合阀2安装在压壳气缸3的顶部，组合阀2的入口与控制柜1各个阀的出口相连，控制柜1独立地安装在电解槽附近合适的位置上，控制柜1向组合阀2输送压力气体与控制气体；组合阀2的两个出口A口和B口分别与压壳气缸3的A口和B口相连，组合阀2可将来自控制柜1的气源压力(0.6MPa)调整到0.2MPa，工作中可以自动判断被压壳面的软硬，如果壳面软，组合阀2向压壳气缸3输出0.2MPa的压力，如果壳面硬，组合阀2向压壳气缸3输出气源压力(0.6MPa)；压壳气缸3安装在电解槽机架上，压壳气缸3受组合阀2的控制，带动锤头5完成压壳或返回工作；锤头调整装置4安装在压壳气缸3的活塞杆的伸出端且与活塞杆螺纹连接，锤头调整装置4的作用是调整锤头5的入液深度；锤头5的上端与锤头调整装置4铰接，锤头5安装在电解槽机架的导管中，锤头5的作用是在压壳气缸3活塞杆的带动下，直接与高温电解质壳面接触，并将壳面打开，以便氧化铝或氟化盐加入电解槽；工作前，首先调整锤头调整装置4，将锤头5的入液深度调整合适(入夜深度10mm左右)；工作时，控制柜1发出工作指令后，组合阀2将压力气体输送到压壳气缸3的无杆腔，推动活塞杆带动锤头5开始低压(0.2MPa)压壳，如果壳面被打开，传感器发出讯号，锤头5迅速返回后结束工作(有98％以上的壳面都可以在低压下被打开)；如果壳面较硬，系统自动进入高压(0.6MPa)状态进行压壳，壳面在高压下被压开后，传感器发出讯号，锤头5迅速返回后结束工作。
以下为本发明的经济效益分析：
1、延长锤头的使用寿命
锤头因为经常接触高温下的电解铝液(960℃～1000℃)，普通压壳系统的锤头因接触铝液深度深，时间长，所以平均每个锤头使用寿命只有3个月，每台电解槽六个锤头，每台电解槽每年可消耗锤头24个，如果每个锤头制造费用为500元，那么每台电解槽每年消耗锤头费用500×24＝12000元；一个400kA电解铝车间一般有276台电解槽，那么每年每个电解车间消耗锤头的费用12000×276＝3312000元＝331.2万元。
采用本发明后，锤头的使用寿命至少为一年，一台电解槽每年只消耗六个锤头，那么400kA电解铝车间每年消耗锤头的费用只有500×6×276＝828000元＝82.8万元，每年每个电解车间可节约锤头费用为331.2-88.8＝248.4万元。
2、降低阳极效应系数43％
多数阳极效应的发生是因为下料不畅而发生的，以400kA电解槽为例，其电解槽效应电压为25V，工作电压为3.9V，持续时间按3分钟计，每发生一个效应需要消耗电量为422千瓦时,以往效应系数平均每日每槽发生0.07次，所消耗的电量为29.54千瓦时，276台电解槽每天消耗的电量8153.04千瓦时，如果电价按0.5元/度计算，每天因阳极效应消耗的电费为4076.52元，那么每年276台电解槽耗用的电费为1487929.8元＝148.8万元。
采用本发明后，其阳极效应系数每台每天只发生0.04次，所消耗的电量为16.88千瓦时，276台电解槽每天消耗的电量4658.88千瓦时，耗用的费用2329.44元，那么每年276台电解槽因阳极效应所耗用的费用850245.6元＝85万元，则每年每个电解车间因减少阳极效应节约的费用为148.8-85＝63.8万元。
3、节约效应棒
当阳极效应发生时,需要使用效应棒熄灭，熄灭一个效应需要四根效应棒，则每天每台槽所消耗的效应棒0.07×4＝0.28根，276台电解槽消耗的效应棒77.28根，每年276台电解槽消耗的效应棒28207.2根，如果效应棒按3元/根，则以往每年消耗的效应棒的费用84621.6元。
采用本发明后，其阳极效应系数每台每天只发生0.04次，则每年276台电解槽所，耗用的费用12088.8元，那么每年每个电解车间节约效应棒的费用是84621.6-12088.8＝72532.8元＝7.25万元。
4、节约人力
由于电解车间采用了本专利后锤头不粘包，锤头使用寿命延长了，清理锤头的工作量大大的减少，因此每个工区可减少员工8人，每个电解车间有六个工区，可减少员工48人，按每个员工月工资3600元，则一个电解车间每年可节约人工费3600×48×12＝2073600元＝207.36万元。
5、节能
目前国内所有电解铝厂的压壳系统，无轮壳面软硬，压壳系统压力均设定为0.6MPa，本发明解决了系统压力设定不合理的问题。该系统可以自动地判断壳面的软硬，并根据壳面的软硬采用不同的压力打击壳面。当壳面较软时，系统启动低压(0.2MPa)压壳(有98％以上的壳面只用0.2MPa的压力就可以将壳面打开)；如果壳面较硬，系统便自动进入高压(0.6MPa)状态压壳。对于同一气缸气体，压力为0.2MPa的气体所消耗的电量与压力为0.6MPa的气体所消耗的电量，显然是不同的。
现将本发明与普通压壳系统所消耗的用气量、用电量进行比较，数据见下表(气缸均为160/50-650)
6、总经济效益
采用本发明每年可节约费用为：
248.4+63.8+7.25+207.36+85.83＝612.64万元。
以上数据是能够统计和计算的，而另外还有一些费用很难统计合计算，如：
①锤头的使用寿命提高了，更换锤头的时间减少了，检修费与人工费降低了，停产的时间大大地缩减了，从而使产量提高了。
②锤头在电解铝液中的接触深度减少了，时间缩短了，那么锤头的溶化量减少了，从而使电解铝的产品质量提高了。
③锤头不粘包或少粘包了，清理葫芦头所用的人工费少了，工人的劳动强度大大地降低了，工作量减少了。
④阳极效应减少了，电解铝的质量与产量相应提高，熄灭阳极效应所用的时间与人工费降低了。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.用于延长锤头寿命的节能型压壳系统，其特征在于：包括控制柜(1)、组合阀(2)、压壳气缸(3)、锤头调整装置(4)和锤头(5)，组合阀(2)安装在压壳气缸(3)的顶部，组合阀(2)的入口与控制柜(1)各个阀的出口相连，组合阀(2)的两个出口A口和B口分别与压壳气缸(3)的A口和B口相连，压壳气缸(3)安装在电解槽机架上，锤头调整装置(4)安装在压壳气缸(3)的活塞杆的伸出端且与活塞杆螺纹连接，锤头(5)的上端与锤头调整装置(4)铰接，锤头(5)安装在电解槽机架的导管中。
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