三门峡义翔铝业有限公司 河南三门峡 472000
摘要：近年来，国家大力推持可持续发展战略原则，而节能减排是贯彻落实可持续发展的重要措施。为了响应国家的号召，同时也降低企业的生产成本，许多生产企业通过电气节能设备的效能优化，来实现节能减排的战略目标。
关键词：氧化铝厂；电气节能设备；效能优化
前言
自从铝制品工业的问世以来，铝制品在金属市场的产出量一直位居首位。氧化铝融化后电解是分解铝元素最为直接的办法，随着有色金属市场对铝金属的需求量越来越高，氧化铝的生产同期也开始快速发展，氧化铝的化学表达式为Al2O3，由于工业制品对铝金属的纯度要求较高，氧化铝的含杂质程度与生产的工艺流程及技术方法有着直接的关系，氧化铝厂通常使用拜耳法工艺进行氧化铝的生产，产出氧化铝内所含杂质量低于煅烧电解法。以下针对氧化铝厂对氧化铝的生产工艺流程进行研究，同时对其生产设备进行改造，以提高生产出氧化铝产品的纯度。
1氧化铝厂的生产工艺流程
氧化铝的生产方法主要是在对应的铝土矿物中提取一定量的氧化铝，通过生产设备采取一定的方法除去氧化铝内部所含的杂质，以下将详细研究氧化铝厂在进行氧化铝的生产过程中所使用的生产技术。拜耳法生产氧化铝的工艺技术流程相对较简单，主要具有能耗较低、使用成本较低、提取纯度较高的特点，使用此种方法进行氧化铝的生产主要分为两个步骤：析出和分解。
1.1使用拜耳法生产氧化铝的析出流程
提取矿物中含金属铝元素较多的样本，进行加水溶解，使用搅拌棒进行充分溶解，将溶解后的液体静止10分钟～20分钟后，使用过滤网滤掉沉淀物，提取过滤后的饱和液体混合物。通常氧化铝混合溶液中所含硅化物相对较高，将饱和溶液进行蒸发提纯处理，多次提取铝土矿中含铝样本，重复上述过滤步骤，再将提纯后液体进行加水溶解，经沉淀后过滤沉淀物。析出纯度较高的氧化铝饱和液，析出步骤是拜耳法生产氧化铝的关键步骤，生产能力的高低及析出氧化铝溶液所处的指标等级直接影响到氧化铝厂的生产产量、产出质量。拜耳法生产氧化铝的详细步骤，对饱和氧化铝溶液进行高浓度提纯的主要工艺流程，通过蒸发等一列技术手段提纯的氧化铝晶体，便可进行生产氧化铝步骤中的晶体分解步骤。
1.2使用拜耳法生产氧化铝的分解流程
在将氧化铝高浓度饱和液提纯析出的基础上，对析出的晶体进行分解操作便是氧化铝产品的生产流程。在低苛性的铝酸溶液中以氢氧化铝作为结晶的晶种，经过不断的搅拌降温，铝酸钠溶液中的氧化铝以氢氧化铝的形式进行分解，持续析出，经过析出后的铝酸钠溶液的苛性比值不断升高。此时分解后析出的晶体为高纯度氢氧化铝，反复进行上述两个操作便可将大批量的铝土矿转换成氢氧化铝，氢氧化铝与氧化铝在指定的条件下存在一定形式的转换，拜耳法析出氧化铝的主要原理，在一定条件下，对氢氧化铝晶体进行高温加热处理，让氢氧化铝分解氧化铝及水蒸气，便可实现氧化铝与氢氧化铝之间的转换。
2对氧化铝厂变压器的效能优化
变压器是氧化铝厂设备中重要的电气设备之一，变压器使用的不合理会直接导致电能使用效率低，增加电耗。所以要实现氧化铝厂电气节能设备的效能优化，首先需要合理控制变压器，使变压器发挥出最大节能效率。
①根据氧化铝厂自身的电压情况，设置合理的变压器平均负荷率。由于变压器在运行过程中所承载的功率因数和负载容量是不断变化的，如果设置的平均负荷率过小，会出现变压器超载运行状况，影响变压器使用效率。反之如果设置的平均负荷率过大，氧化铝厂在生产过程中设备所消耗的电压远远不能达到变压器的平均负荷率，会出现“大材小用”的现象，会增加变压器的空载损耗率，所以要合理控制变压器的平均负荷率，根据氧化铝厂的设备特点，将变压器的平均负荷率设置为其定额容量的60%～70%之间。②其次影响变压器节能效率除了平均负荷率外，还有氧化铝厂电网设备的负载功率因数，负载功率因数的降低会直接影响到变压器的运行效率，导致变压器的耗损过大。氧化铝厂在生产过程中设备除了要消耗一部分有功功率之外，还要消耗一部分无功功率，无功功率的消耗会导致氧化铝厂电网系统功率因数损坏现象，从而使变压器消耗过大，增加了氧化铝厂电费成本。所以为了抑制无功功率的消耗，需要添设移相电容器与电压器搭配运行。移相电容器能将氧化铝厂在生产过程中消耗的无功功率转化为有功功率，对氧化铝厂的电网系统的负载功率因数具有修复作用，从而提高变压器的运行效率，减少氧化铝厂的电能消耗。③目前大多数氧化铝厂所使用的变压器为s9型变压器，该型号的变压器属于较为陈旧的机种，在运行过程中不仅产生的噪音特别大，同时所消耗的电能量还较多，许多氧化铝厂在电气节能设备的效能优化中并不重视变压器的使用，所以电气节能设备的效能优化成效不高。目前变压器电气节能设备已经发展到了s13型号，该型号的变压器是由合金材质构造的，具有运行噪音低、电能消耗量低、使用周期长的优点，完全符合氧化铝厂电气节能设备效能优化要求，所以氧化铝厂要想从根本上实现电气节能设备的效能优化，变压器的合理选用是很重要的。合理控制氧化铝厂变压器的平均负荷率，搭配移相电容器使用，以及选用节能变压器，实现了氧化铝厂变压器的效能优化，提高氧化铝厂的电能使用率。
3对氧化铝厂变频器的效能优化
在氧化铝厂，变频器的作用是用来控制电气设备运转速度的，而电气设备的运转速度与功率消耗成正比关系。通过对变频器的效能优化，来改变氧化铝厂电气设备的运转速度，实现节能效果，以下从两点实现氧化铝厂变频器的效能优化。
①根据氧化铝厂电气设备的负荷特性、正常负载率等情况，对变频器进行效能优化。大多数氧化铝厂的电气设备负载率在70%～75%之间，义翔铝业有限公司就供热站车间锅炉一次、二次、引风机由原先的液偶变速升级改造未目前的变频器变速，在不影响锅炉生产效率情况下，且使能量使用价值最大化，以此降低电气设备负载率，缓解电气设备在启动时对电源的冲击作用，同时也减轻了电气设备在运转过程中的冲击作用，实现既能保证氧化铝厂的生产质量和生产效率，同时也降低了电气设备能源消耗。②变频器在运行过程中由于始终处于高速运转状态，会产生一部分谐波电流，该电流会使氧化铝厂的电气设备在运行过程中温度增加，电气设备的使用寿命减少，并且还会额外增加电气设备的消耗功率。为了降低谐波电流对电气设备的影响，将变频器与动态跟随的谐波治理装置联合运行，来缓解谐波电流对电气设备的消耗，保证变频器的运行效率，达到最佳的效能优化效果。
结束语
从对变压器和变频器的合理使用，实现氧化铝厂电气节能设备的效能优化，减少了氧化铝厂的生产成本，符合国家节能减排的政策要求，同时也是贯彻落实可持续发展原则的需求，具有良好的社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]陈炎，王锡淮，肖健梅.基于粒子群优化的电气自动节能控制器设计[J].现代电子技术，2018，41（2）：68-70.
[2]穆杉.电气自动化控制中的节能控制器设计[J].现代电子技术，2017，40（24）：46-48.
[3]徐莉，岳萍.大型电气控制器的节能设计与实现[J].现代电子技术，2017，40（12）：184-186+190.