真空抬包引射器安装位置优化设计
发布时间：2020-12-26
摘要：在本次研究中，我们分析了现有真空抬包引射器存在的问题，包括混合气体直接排放到空气中、进气快速接头安装困难等问题，能够针对这些问题提出优化措施，在现场使用后使用效果良好，值得推广。
关键词：电解铝 真空抬包 引射器 环保 优化
抬包引射器是电解铝生产线上的主要设备,用于将真空抬包包体内空气抽走，使真空抬包内形成负压，实现电解槽内铝液或者电解质液体的虹吸功能，其工作性能的好坏直接影响电解铝生产效益。某电解铝厂因原有引射器存在排气口、进气快速接头位置设置不合理现象，导致其存在以下问题：1.会将粉尘及烟气直接排入现场中，对大气造成污染，同时影响作业人员身心健康。2.引射器安装位置位于真空抬包大包盖上部，其快速接头位置距离地面过高，不利于操作工安装风源软管，需要操作工爬到包盖上进行安装风源，存在跌落安全隐患。我们分析了现有引射器存在的问题，对引射器进行了研究、改造，从而实现将混合气体引流至电解槽集气罩内，利用净化车间烟气净化装置系统对混合气体进行净化，最后排入大气内。该方法避免了环境污染，同时方便操作工安装风源软管，效果显著。
一、引射器工作原理及构造结构
真空抬包引射器是一种专用的流体工作机械。真空抬包吸取铝液原理主要是运用李文氏效应，在压缩空气通过引射器后，使包体内形成真空(虹吸原理)靠外部大气压使得铝液顺利进入包体内，完成吸铝作业。过程中压缩空气以很高的速度从喷嘴流出到接受室，形成射流,产生卷吸流动.由于空气流处于高速而出现一个负压区，被抽气体(引射流体也称二次气体)吸进接受室，压缩空气与引射流体在混合室内混合，进行动量交换，流动过程中速度场渐渐分布均匀，随后混合流体进入扩压室，压力因流速的降低而升高，在扩压室出口处，混合流体的压力高于进入接受室的引射流体的压力，混合流体经消音室消音与净化后排入大气。
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引射器主要由喷嘴、接收室、混合室、扩压室、消音室、被抽气体入口、混合气体出口等构成(设备组成：结构如下图所示)。其结构特点主要有：1、引射器无机械运动部分，不受摩擦、润滑、振动等条件限制;2、工作可靠，使用寿命长。3、结构简单、易拆装、重量轻，占地面积小;4、只要材料选择适当，对于排除具有腐蚀性高温气体、含有机械杂质的气体等场合极为有利。除用于吸铝真空抬包上外、也可用于化工、医药等工业部门。
二、使用现状介绍
某电解车间共计有9台真空抬包，每台抬包上均安装专用的引射器，引射器直接安装在抬包包体大包盖上方，排气口直接朝上空中，进气软管连接快速接头距离地面2米左右。在抽铝前，操作工需攀爬到大包盖上安装风管，因正常使用的抬包温度一般均在270℃左右，站立在包盖上操作工的劳保靴底经常被熔化变软，存在跌伤、炙烤等危害。抽铝过程中，因引射器直接朝向空气中，其从包体带出的混合气体内大量粉尘、HF、CO等物质均直接排放到现场空气中，造成环境污染，危害操作人员身心健康，同时也会导致企业环保不达标。
三、引射器优化与可行性分析
为了解决抬包引射器距地面太高，排气口朝向空中的问题。我们尝试根据引射器消音室外形尺寸，采用5mm厚钢板制作了引射器托架，引射器放置在托架U型槽内，托架上部直接焊接安装在包管安装孔正下方法兰处，使引射器悬挂在包管与包体之间的空间内。为避免引射器在U型槽内旋转，影响排气方向。建议在将引射器位置确定后，采用焊接方式将引射器与U型槽焊接固定。引射器的位置确定原则，必须保证排气口正朝电解槽集气罩方向，同时保证连接抬包包盖法兰角度易与包盖预留法兰连接。U型槽距离地面包底距离建议设置成1.2米左右，既能保证在抽铝过程中，混合气体能顺利流过引射器排气口排入电解槽集气罩内，使其共同与电解槽生产过程产生的烟气一并吸入净化脱硫设备内进行烟气净化。1.2米高度又能同时保证现场出铝作业人员站立在地面上即可实现进气软管快速接头的安装及引射器喇叭口杂物的清理工作，达到提升工作效率及消除安全隐患的目的。引射器与大包盖法兰之间的连接，可使用1.5米长两头带法兰的DN40的金属波纹管连接，也可选用钢管进行代替。安装时，法兰与法兰之间要垫上石棉垫密封垫，保证密封性，避免虹吸过程中漏风影响抬包抽铝效果(示意图如下)。
因引射器与抬包之间增加了1.5米长DN40的金属波纹管(或钢管)，肯定会导致吸铝过程中虹吸气体量增加，由原来的真空抬包空腔体积变为真空抬包空腔体积+金属波纹管内体积，所以理论上从开始打开风源到虹吸到铝液的时间会较改造前有所增加，但因1.5米DN40的金属波纹管内腔体积与12T抬包包内体积相比几乎微乎其微，因此几乎可忽略不计。
另外，因引射器固定到大包盖法兰位置，在进行拆除大包盖进行真空抬包大清包(包内杂质清理)过程中，需要将大包盖吊放在抬包座或者专用支架上，避免损坏引射器支架。
小结
经过对目前电解铝厂的抬包引射器进行优化改造之后，能够解决混合气体直排到空气中、进气快速接头安装困难等问题，为企业环保达标，提升职工工作效率，减少安全隐患起到一定的作用。另外抬包引射器在长时间使用后，引射器消音室内会积累大量粉状物料，影响虹吸效果，导致出铝速度慢或者堵塞吸铝管等问题，各生产企业需定期安排职工，将引射器从抬包上拆下并进行分解，清理内部粉状物料，减少粉状物料被排出气体带入空气中造成的环境污染，该设计也便于了引射器的拆卸及安装工作。——论文作者：袁艳强
