第一章 常用阀门的工作原理
闸阀也叫闸板阀, 是一种广泛使用的阀门。它的闭合原 理是闸板密封面与阀座密封面高度光洁、平整一致, 相互贴合, 可阻止介质流过, 并依靠顶模、弹簧或闸板的模形, 来 增强密封效果。它在管路中主要起切断作用。 它的优点是 : 流体阻力小, 启闭省劲, 可以在介质双向 流动的情况下使用, 没有方向性, 全开时密封面不易冲蚀, 结构长度短, 不仅适合做小阀门, 而且适合做大阀门。 闸阀按阀杆螺纹分两类 , 一是明杆式 , 二是暗杆式。按闸板构造分 , 也分两类 , 一是平行 , 二是模式。
截止阀, 也叫截门, 是使用最广泛的一种阀门, 它之所以广受欢迎, 是由于开闭过程中密封面之间摩擦力小, 比较耐用, 开启高度不大, 制造容易, 维修方便, 不仅适用于中低压, 而且适用于高压。 它的闭合原理是, 依靠阀杠压力使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合, 阻止介质流通。 截止阀只许介质单向流动, 安装时有方向性。它的结构长度大于闸阀, 同时流体阻力大, 长期运行时, 密封可靠性不强。 截止阀分为三类 : 直通式、直角式及直流式斜截止阀。
蝶阀也叫蝴蝶阀, 顾名思义, 它的关键性部件好似蝴蝶迎风, 自由回旋 。 蝶阀的阀瓣是圆盘, 围绕阀座内的一个轴旋转, 旋转角的大小便是阀门的开闭度。 蝶阀具有轻巧的特点 , 比其他阀门要节省材料, 结构简单, 开闭迅速, 切断和节流都能用, 流体阻力小, 操作省力。蝶阀, 可以做成很大口径。能够使用蝶阀的地方, 最好不要使闸阀, 因为蝶阀比闸阀经济, 而且调节性好。目前, 蝶阀在水管路得到广泛的使用。
4. 球阀 球阀的工作原理是靠旋转阀恋来使阀门畅通或闭塞。球阀开关轻便, 体积小, 可以做成很大口径, 密封可靠, 结构简单, 维修方便, 密封面与球面常在闭合状态, 不易被介质 冲蚀, 在各行业得到广泛的应用。 球阀分两类, 一是浮动球式, 二是固定球式。
旋塞阀是依靠旋塞体绕阀体中心线旋转, 以达到开启与关闭的目的。它的作用是切断、分田和改变介质流向。结构简单, 外形尺寸小, 操作时只须旋转90度, 流体阻力也不大。 其缺点是开关费力 , 密封面容易磨损, 高温时容易卡住, 不适宜于调节流量。 旋塞阀 , 也叫旋塞、考克、转心门。它的种类很多, 有直通式、 三通式通式。
6. 止回阀 止回阀是依靠流体本身的力量自动启闭的阀门,它的作用是 阻止介质倒流。它的名称很多, 如 逆止阀、单向阀、单流门等。按结构可分两类 (1) 升降式 : 阀瓣沿着阀体垂 直中心线移动。这类止回阀有两种 : 一种是卧式 , 装于水平管道 , 阀体外形与截止阀相似 , 另一种是立式 , 装于垂直管道 , (2) 旋启式 : 阀瓣围绕座外的销轴旋转, 这类阀门有单 瓣、双瓣和多瓣之分, 但原理是相同的。 水泵吸水管的吸水底阀是止回阀的变形, 它的结构与上述两类止因阀相同, 只是它的下端是开敞的, 以便可使水>进入
7. 减压阀 减压阀是将介质压力降低到一定数值的自动阀门, 一般阀后压力要小于阀前压力的50% 。减压阀种类很多, 主要有活塞式和弹簧薄膜式两种。 活塞式减压阀是通过活塞的作用进行减压的阀门。弹簧薄膜式减压阀, 是依靠弹簧和薄膜来进行压力平衡的。
8. 疏水阀 疏水阀也叫阻汽排水阀、汽水阀、疏水器、回水盒、回水门等。它的作用是自动排泄不断产生的凝结水, 而不让蒸汽出来。 疏水阀种类很多, 有浮筒式、浮球式、钟形浮子式、脉冲式、热动力式、热膨胀式。常用的有浮筒式、钟形浮子式和热动力式。
(1) 浮筒式疏水阀，浮筒式疏水阀，主要有阀门、轴杆、导管、浮筒和外壳等构件组成。 (2) 钟形浮子式疏水阀 (3) 热动力式疏水阀 当设备或管道中的凝结水流入阻气排水阀后 , 变压室内的蒸汽随之冷凝而降低压力, 阀片下面的受力大于上面的受力 , 故将阀片顶起。因为凝结水比蒸汽的粘度大、流速低 , 所以阀片与阀底间不易造成负压, 同时凝结水不易通过阀片与外壳之间的间隙流入变压室 , 使阀片保持开启状态 , 凝结水 流经环行槽排出。 当设备或管道中的蒸汽流人疏水阀后, 因为蒸汽比凝结 水的粘度小、流速高 , 所以阀片与阀座问容易造成负压, 同时部分蒸汽流入变压室 , 故使阀片上面的受力大于下面的受力 , 使阀片迅速关闭。这样周期性地工作 , 既可自动排出凝结水 , 又能阻止蒸汽外逸。
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第二章 轴承
1、深沟球轴承的特点
1.1在结构上深沟球轴承的每个套圈均具有横截面大约为球周长的三分之一的连续沟型滚道。它主要用于承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷。
1.2在轴承的径向游隙增大时，具有角接触球轴承的性质，可承受两个方向交变的轴向载荷。
1.3摩擦小，转速高。
1.4结构简单，制造成本低，容易达到较高的制造精度。
1.5一般采用冲压浪形保持架，内径大于200mm或高速运转的轴承，采用车制实体保持架。
深沟球轴承的变型结构多达60多种。
2、角接触球轴承的特点
可同时承受径向负荷和轴向负荷，转速较高，接触角越大，轴向承载能力越高。
单列轴承只能承受一个方向的轴向负荷，在承受径向负荷时，将引起附加轴向力。
并且只能限制轴或外壳在一个方向的轴向位移。若是成对双联安装，使一对轴承的外圈相对，即宽端面对宽端面，窄端面对窄端面。这样即可避免引起附加轴向力，而且可在两个方向使轴或外壳限制在轴向游隙范围内。角接触球轴承的变型结构多达70多种。
2.1名义接触角有15°、 25°、 40°三种，接触角越大轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取15°接触角，在轴向力作用下，接触角会增大。
2.2一般为内圈或外圈带锁口，内、外圈不可分离。外圈加热膨胀后与内圈、滚动体、保持架组件装配。装球数比深沟球轴承多，额定负荷在球轴承中最大，刚性强，运转平稳。
2.3可以利用内、外圈相互位移调整径向游隙。常成对使用，并施加预负荷，以提高轴承刚性。
3、圆柱滚子轴承的特点
3.1 滚子与滚道为线接触，径向承载能力大，适用于承受重负荷与冲击负荷。
3.2 摩擦系数小，适合高速，极限转速接近深沟球轴承。
3.3 N型及NU型可轴向移动，能适应因热膨胀或安装误差引起的轴与外壳相对位置的变化，可作自由端支承使用。内圈或外圈可分离，便于安装和拆卸。
3.4 对轴和座孔的加工要求较高，轴承安装后内外圈轴线相对偏斜要严加控制，以免造成接触应力集中。
3.5 内孔带1：12锥度的双列圆柱滚子轴承，径向游隙可以调整，径向刚度高，适应于机床主轴。
4、圆锥滚子轴承的特点
属分离型轴承，轴承内、外圈均具有锥形滚道，滚子为圆台形。滚子与滚道为线接触，可承受较重的径向和轴向联合负荷，也可承受纯轴向负荷。接触角越大，轴向承载能力越高。
圆锥滚子的设计应使滚子与内外滚道的接触线延长后交于轴承轴线上同一点，以实现纯滚动。
新设计的圆锥滚子轴承采用加强型结构，滚子直径加大，滚子长度加长，滚子数目增多，采用带凸度滚子，使轴承的承载能力和疲劳寿命显著提高。滚子大端面与大挡边之间采用球面与锥面接触，改善了润滑。
该类轴承按所装滚子的列数可分为单列、双列和四列圆锥滚子轴承等不同的结构型式。该类轴承还多使用英制系列产品。
5、推力球轴承的特点
属可分离型轴承，接触角90°，可以分别安装，只能承受轴向负荷。极限转速低。钢球加离心力挤向滚道外侧，易于擦伤，但不适于高速运转。单向轴承可承受单向轴向负荷，双向轴承可承受双向轴向负荷。带球面座圈的推力球轴承具有调心性能，可消除安装误差的影响。
6、推力圆柱滚子轴承的特点
属分离型轴承。可承受单向轴向负荷，不能限制轴的径向位移。轴承刚性大，占用空间小，轴向负荷能力大，对冲击负荷的敏感度低。适用于低转速，常用于推力球轴承无法适用的工作场合。安装时不允许轴与外壳的轴线有倾斜。
7、推力调心滚子轴承的特点
属分离型轴承，其负荷作用线与轴承轴线形成一定角度，轴向负荷能力大，在承受轴向负荷的同时还可承受一定的径向负荷。该类轴承球面滚子倾斜排列，座圈滚道面呈球面，具有调心性能，因此可允许轴有若干倾斜。能够在极重的负荷场合使用，允许的转速较高。使用时一般采用油润滑。
8、调心球轴承的特点
8.1 外圈滚道面为球面，具有调心性能。因加工安装及轴弯曲造成轴与座孔不同心时适合用这种轴承。调整的偏斜角可在3°以内。
8.2 轴承接触角小，在轴向力作用下几乎不变，轴向承载能力小。
主要承受径向负荷，在承受径向负荷的同时，也可承受少量的轴向负荷，极限转速比深沟球轴承低。
9、四点接触球轴承的特点
可分离型结构，可以承受径向负荷、双向轴向负荷，能限制两个方向的轴向位移，但比现规格的双列角接触球球轴承占用的轴向空间少。单个轴承可代替正面组合或背面组合的角接触球轴承。由于是双半内圈(或外圈)，装球数量增多，具有较大的承载能力。四点接触球轴承适用于承受纯轴向负荷或以轴向负荷为主的轴向、径向联合负荷。该种轴承与其它球轴承相比，当径向游隙相同时，轴向游隙较小，极限转速较高。在正常工作状况下，该类轴承承受任何方向的轴向负荷时，都能形成一个接触角，钢球与内、外滚道各接触于一点，避免接触区发生大的滑动摩擦。因此，轴承不宜承受以径向力为主和负荷。
10、调心滚子轴承的特点
外圈滚道是球面一部分，轴承具有内部调心性能，以适应轴与座孔的相对偏斜。可以承受径向重负荷和冲击负荷，也能承受一定的双向轴向负荷。该类轴承可限制轴或外壳的轴向位移在轴承的轴向游隙范围内。该类轴承结构原理与特性和调心球轴承相同，在负荷容量和极限转速许可的情况下，可以相互代用。圆锥孔轴承通过使用紧固件或退卸可便于轴上的装折。
11、推力圆锥滚子轴承的特点
属分离型轴承。设计时使得轴圈和座圈滚道面以及滚子滚动面的各圆锥面的顶点相交于中心线上的一点。 单向轴承可承受单向轴向负荷，双向轴承可承受双向轴向负荷。12、滚针轴承的特点，将滚子长度（l）与滚子直径（Dw）之比L/Dw＞2.5及滚子直径（Dw）＜6mm的滚子轴承称为滚针轴承。
11.1滚针轴承径向尺寸小，但径向承载能力很高，不能承受轴向载荷，仅作为自由端支承使用。有利于设备的小型化、轻量化。
11.2使用不带内圈或不带外圈的滚针轴承，只有带保持架的滚针组件时，要求相配的轴颈或轴承座孔的加工精度、表面硬度应与轴承套圈滚道相同。
11.3滚针轴承的摩擦系数大，不适合较高的转速。
第三章 机械密封
一、 机械密封（机封）的基本概念：
机械密封(mechanical seal)是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。弹力加载机构与辅助密封是金属性纹管的机械密封我们称为金属波纹管密封。在轻型密封中，还有使用橡胶波纹管作辅助密封的，橡胶波纹管弹力有限，一般需要辅以弹簧来满足加载弹力。 “机械密封”通常被人们简称为“机封”。
机械密封的组成：
主要有以下四类部件。a.主要部件：动环和静环。b.辅助密封件：密封圈（有O形、X形、U型、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡胶O圈等）。c.弹力补偿机构：弹簧、推环。d.传动件：弹箕座及键或各种螺钉。
集装式机械密封
（一）、机封工作应注意问题：
1.安装时注意事项
a.要十分注意避免安装中所产生的安装偏差
（1）上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上支，防止压盖端面偏斜，用塞尺检查各点，其误差不大于0.05毫米。
（2）检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙（即同心度），四周要均匀，用塞尺检查各点允差不大于0.01毫米。
b.弹簧压缩量要按规定进行，不允许有过大或过小现象，要求误差2.00毫米。过大会增加端面比压，加速端面磨损。过小会造成比压不足而不能起到密封作用。
c.动环安装后，将动环压向弹簧后应能自动弹回来。
2.拆卸时注意事项
a.在安装、拆卸机械密封时要仔细，严禁动用手锤和扁铲，以免损坏密封元件。如果结垢拆卸不下时，应清洗干净后再进行拆卸。
b.如果在泵两端都用机械密封时，在装配，拆卸过程中互相照顾，防止顾此失彼。
c.对运行过的机械密封，凡有压盖松动使密封发生移动的情况，则动静环零件必须更换，不应重新上紧继续使用。因为松动后摩擦副原来运转轨迹会发生变动，接触面的密封性就很容易遭到破坏。
（二）、机封正常运行和维护问题：
1. 启动前的准备工作及注意事项
a.全面检查机械密封，以及附属装置和管线安装是否齐全，是否符合技术要求。
b.机械密封启动前进行静压试验，检查机械密封是否有泄漏现象。若泄漏较多，应查清原因设法消除。如仍无效，则应拆卸检查并重新安装。一般静压试验压力用2~3公斤/平方厘米。
c.按泵旋向盘车，检查是否轻快均匀。如盘车吃力或不动时，则应检查装配尺寸是否错误，安装是否合理。
2.安装与停运
a.启动前应保持密封腔内充满液体。对于输送凝固的介质时，应用蒸气将密封腔加热使介质熔化。启动前必须盘车，以防止突然启动而造成软环碎裂。
b.对于利用泵外封油系统的机械密封，应先启动封油系统。停车后最后停止封油系统。
c.热油泵停运后不能马上停止封油腔及端面密封的冷却水，应待端面密封处油温降到80度以下时，才可以停止冷却水，以免损坏密封零件。
3.运转
a.泵启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间。如连续运行4小时，泄漏量仍不减小，则应停泵检查。
b.泵的操作压力应平稳，压力波动不大于1公斤/平方厘米。
c.泵在运转中，应避免发生抽空现象，以免造成密封面干摩擦及密封破坏。
d.密封情况要经常检查。运转中，当其泄漏超过标准时，重质油不大于5滴/分，轻质油不大于10/分，如2-3日内仍无好转趋势，则应停泵检查密封装置。
二、 机械密封与软填料密封比较，有如下优点：
①密封可靠在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；
②使用寿命长在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间，在化工介质中通常也能达半年以上；
③摩擦功率消耗小机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；
④轴或轴套基本上不受摩损；
⑤维修周期长端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；
⑥抗振性好 对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；
⑦适用范围广机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。
⑧对现今许多工厂的“零泄漏”需要，盘根无法达到此要求；根本适应范围广，随意性更大，但对于在工厂，经常更换或维护将对工厂造成很大损失。
但其缺点有：
①结构较复杂，对制造加工要求高；
②安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水平；
③发生偶然性事故时，处理较困难；
④一次性投资高。
第三章 带式输送机
一、概述
带式输送机用于水平方向和倾斜度不大的运输。带式输送机运送各种块状、粒、粉状等散状物料和成件物品。它的输送量大（500～1000m3/h）、运转费低，适用范围广、运输距离长（可达数公里）。它的分类按支架结构有固定式和移动式两种，按输送带材料有胶带、塑料带和钢带等数种。目前以胶带使用最广，塑料带是一种新型材料，钢带是用于运送高温物料。本节只介绍固定式胶带输送机。
二、胶带输送机的结构
固定式胶带输送机的总体结构参见图11—1，一条无端的胶带1绕在传动滚筒回转时，由于胶带通过机身尾部的拉紧装置7张紧在两滚筒之间，便由传动滚筒与胶带间的摩擦力带
动胶带运行。物料由漏斗4加至带上，由传动滚筒处卸出，当然加料加卸料并不限于一\个地点。
图11-1 胶带输送机的总体结构 1-胶带；2-上托辊；3-缓冲托辊；4-漏斗；5-导料槽；6-改向滚筒；7-螺旋拉紧装置；8-尾架；
9-空段清扫器；10-下托辊；11-中间架；12-弹簧清扫器；13-头架；14-传动滚筒；15-头罩 固定式胶带输送机的主要结构由胶带、托辊、驱动装置、改向装置和拉紧装置组成。
三、胶带输送机的应用范围
1、适用于输送容积密度为1.0~2.5吨/米3的各种块、粒、粉状散状物料，也可用于输送成件物品。
2、适用于工作温度－10~＋40℃之间，物料温度不超过70℃。对于高温物料（120℃以下）应采用耐热橡胶带。
3、可用于水平或倾斜输送。目前我国使用的胶带输送机的型号为TD75型。带宽有500、650、800、1000、1200及1400毫米6种。
第四章 螺旋输送机
一、概述
螺栓输送机是氧化铝生产常用的水平或小于20°倾斜角的输送设备，用来输送粉状和粒状物料，输送物料的温度要求不大于200℃。螺旋输送机固定地安装在基础上，它的进口在料槽的上部，它的出料口在料槽的下部，出料口可以垂直向下，也可以倾斜，但其仰角要大于物料静止角。
螺旋输送机料槽盖板为可拆卸的。为了经常清理检查及更换的方便，拆卸时要求方便、迅速。为了密封防止粉尘飞扬，盖板彼此之间的压缝及盖板和料槽的压紧面均采用石棉绳填料压紧密封。
螺旋输送机按驱动方式可分为单端驱动（即螺旋输送机只在机身的一端有伸出的轴端，螺旋输送机可在此端被传动）和双端驱动（即两端都有伸出的轴端，螺旋输送机可在两端同时被驱动）。双端驱动的螺旋输送机内的螺旋是分成两段的。驱动装置各自驱动一段。
二、螺旋输送机的结构
螺旋输送机主要由螺旋轴、料槽和驱动装置组成。的下部是半圆柱形，螺旋轴上有螺栓旋叶按一定螺距固定在轴上，螺旋轴沿纵向放在槽内，螺栓轴转动时，物料由于其重力及它和槽壁间摩擦力的作用，不跟着螺旋一起转动，这样由螺旋轴旋转而产生的轴向推力就直接作用到物料上，推送物料向前运动到出料口排出。
螺旋轴的前槽端和后槽端分别由止推轴承和径向轴承所支承。止推轴承一般均采用圆锥
滚子轴承，用以承受螺旋轴输送物料的轴向力。当螺旋输送机的长度超过3~4米时，除在槽端设轴承外，还需要在中间安装悬挂轴承（亦称吊轴承），以承受螺旋轴的一部分重力和旋转时所产生的力。悬挂轴承不能装的太密，因为螺旋叶片在悬挂轴承处要中断，这样将造成物料在此处堆积，增加旋转推送物料的阻力。料槽常用3~6毫米的钢板卷制，料槽上方有可以快拆快装的盖板，它需要保证螺旋输送机的密封，物料由料槽上部加入，由底部排出。开口位置可以根据工艺要求决定，但不能开在悬挂轴承和旋料槽接口的位置上。驱动装置包括电话同、减速器，电动机和减速器以及减速器和螺旋之间都有联轴器联接。
氧化铝生产所用的螺旋输送机的叶片是全叶式叶片。它焊接在轴上，并且一片片地都采用电焊联接起来。螺旋轴一般是管状的，螺旋轴和螺旋轴之间的联接采用法兰联接。螺旋和料槽之间的间隙为5~15毫米，太大将降低输送效率，太小则增加阻力。
1-电动机；2-联轴器；3-头节；4-中节；5-尾节；6-减速机
三、螺旋输送机的应用范围及优缺点
1、应用范围
（1）适宜于输送机各种粉状、粒状和小块状的物料。易密封操作，防止粉尘飞扬。
（2）不宜输送易变质的、粘性大的、易结块的物料，因为这类物料在输送时会粘结在螺旋叶片上，造成物料挤塞而使螺旋输送机无法工作。
（3）功率消耗大，多用于较低或中等输送量和输送长度不大的情况（小于70米、50米以下较佳）
（4）水平及倾斜输送（倾角小于20°）单向输送。
（5）工作环境温度在－20℃~＋50℃范围内，输送物料的温度应低于＋200℃。
2、优缺点：优点是结构简单，占地面积小，容易密闭，管理操作简单。缺点是运行阻力很大，动力消耗大，机件磨损快，运转中应防止卡料，否则将损坏机件。
第五章 斗式提升机
一、概述
斗式提升机一般用来垂直或倾斜输送经过破碎的块状物料和粉状物料。斗式提升机由于本身重力的限制，提升高度一般不超过30米。超过30米时，以二段提升为好。
根据料斗运行速度的快慢不同，斗式提升机可分为离心卸料和重力卸料两种型式。离心卸料适用于输送粉状、粒状、小块状的无磨琢性和半磨琢性的物料；重力卸料适用于输送块状的、密度较大的、磨琢性的物料。
斗式提升机料斗的牵引构件有环链、板链和胶带等几种。最常用的是环链，它的结构和制造比较简单，与料斗的连接也很牢固。氧化铝生产中的斗式提升机多采用环链的。环链和板链输送物料温度输送物料温度可达250℃。
二、斗式提升机的结构
图11—3所示为直立链斗式提升机，主要部件有扁环式链条10，联接手链条上的料斗6驱动链轮2及张紧链轮11全部装在机壳内。
机壳的上部有驱动链轮和传动装置以三角皮带或套筒滚子链形式联接驱动，这一部分统称为机头。机尾由机壳下部和张紧装置8、链轮11所组成。机壳的部由若干段联接而成。
输送的物料由机尾进料口9进入后，被连续向上运动的料斗舀取、提升，由机头出料口5卸出。
1、牵引构件
链斗式提升机用的链条通常是锻造扁环链和板链。锻造扁环链由A3圆钢锻造而成，并经渗淬火处理。环链和料斗的联接采用45号钢锻制并经渗碳淬火的链环构，将其用螺帽固定在料斗上。
板链由内、外链板、套筒、滚筒及销轴等组成。板链有注油式及非注油式两种结构。内外链板由钢A5制成。销轴为铬钢15，套筒为钢15，均作渗碳淬火处理。倾斜式斗式提升机是板链式加滚轮的结构。
2、料斗
料斗是提升机的承载构件，根据物料特性不同以及装载、卸载的不同，有三种型式：深斗、浅斗和鳞式（三角式）斗。料斗通常是由厚度2~6毫米钢板焊接成或冲压而成。
3、传动装置
斗式提升机的传动装置是电动机通过减速器减速后再以三角皮带传动或链传动形式带动驱动链轮回转。驱动链轮和扁环形链条之间是通过摩擦传动，因此链轮只有槽而无齿。板链传动的链轮有齿。链轮的齿数Z=6~20以偶数这宜。
传动装置中的逆止制动装置通常采用逆止联轴器。它可以防止在断链条时，传动装置反向回转。
4、张紧装置
和胶带输送机张紧装置相同，张紧装置有螺旋式、弹簧式及重锤式三种。
5、机壳
机壳一般由厚2~4毫米钢板焊成。以角钢为骨架制成标准段节和非标准段节。
6、斗式提升机的进料和出料
（1）进料
进料有两种方法：掏取式和流入式，见图3—4。①掏取式：即运行的料斗在斗式提升机下部将入加在机壳内的物料掏取装入料斗内。主要用于输送粉末状、粒状、小块状的无磨琢性或半磨琢性的散状物料。当掏取这样物料时，不会产生很大的阻力。掏取式料斗运行速度可达到0.8~2m/s。②流入式：物料直接流入料斗装载。主要用于输送大块和磨琢性大的物料。料斗是紧密相连排列的，而且料斗的运行速度不超过1m/s。实际进料是两种方法同时兼用，而以一种方法为主。
（2）出料 出料方法分三种型式：离心式、离心-重力式、重力式。
第六章 流体输送设备
氧化铝生产中要用流体输送机械驱动流体，流体从输送机械获得机械能后，静压头增大，并在输送过程中转变为其它压头或消耗于克服流动阻力。所以，流体输送就是向流体作功以提高其横械能的装置。
泵在氧化铝生产中使用得非常广泛。但从分类来说，它不属于化工机械，而是通用机械。泵的种类很多，有离心泵、往复泵、旋转泵、油隔离泥浆泵和真空泵等，其中以离心泵用途最广泛。
一、离心泵
1、离心泵的构造
离心泵有泵体、电动机以及泵体和电动机联接在一起所用的联轴器。泵体由叶轮、叶轮轴及泵壳所组成如图（12—1）。叶轮轴穿过泵壳的部位有密封（轴封）。叶轮是离心泵最主要的部件，叶轮内有6～12片弯曲的叶片。叶片的两侧都有侧板的称为闭式叶轮。叶轮中央有液体的吸入口，液体从叶轮中央的吸入口进入后，由于叶轮是旋转的，将液体顺着叶片甩向叶轮的边缘，这时，在离心力的作用下，液体在从叶轮中心抛向边缘的过程中获得了能量，使叶轮边缘的液体静压强提高，同时也增大了流速。吸入口这一侧无侧板的叶轮叫做半闭式叶轮。叶轮二侧都无侧板称做开式叶轮。半闭式和开式叶轮适用于输送料浆或含有固体悬浮物的液体，因没有侧板，叶轮不易堵塞；但由于没有侧板，液体在叶片间运动容易造成倒流，故效率也较低。当液体离心叶轮进入泵壳后，由于泵壳内流道逐渐变宽，液体的流速逐渐降低，又将一部分动能转变为静压能，使泵出口处液体的压强进一步提高，于是液体以较高的压强，从泵的排出口进入排出管送至需要的场所。
当泵内液体从叶轮中心被抛向边缘时，中心处形成了低压区，由于进泵前的液体压强大于泵吸入口的压强，在压强差的作用下，液体便经吸入管路连续地吸入泵内，以补充被排出液体的位置。只要叶轮不停地旋转，液体就不断地吸入和排出。
泵壳内液体从叶轮中心被抛向边缘时，中心处形成了低压区，由于进泵前的液体压强大于泵吸入口的压强，在压强差的作用下，液体便经吸入管路连续地吸入泵内，以补充被排出液体的位置。只要叶轮不停地旋转，液体就不断地吸入和排出。
泵壳又称蜗壳，因为泵壳内部有一个截面逐渐扩大的蜗牛壳形通道，液体是从截面小处向截面大处流动的。流动时，流动速度逐渐减小，降低了能量消耗；同时又将动能转变成静压能。所以泵壳不仅仅是一个汇集由叶轮抛出液体的部件，而且是一个转能装置。
密封又称轴封装置，是离心泵中重量的部件，它直接关系到离心泵是否能工作。由于泵壳和转轴接触处可能是泵内低压区，空气由密封处泄入就要严重影响泵的流体输送。如果轴封处液体为高压，就要防止液体自轴封处喷出。
轴封装置有填料密封和机械密封两种。填料密封（图12—2）又称盘根箱。填料函壳是和泵壳连在一起的。填料是浸油或涂石墨的石棉绳也称石墨盘根，填料以螺旋状填料函壳和泵轴之间，外面有填料压盖，它可用螺钉拧紧，使填料压紧在填料函壳与转轴之间，以达到密封的目的。填料函底部还有内衬套以防止填料被挤入泵内。
对于输送酸、碱、易燃、有毒的液
体，密封的要求就比较高，既不许漏入空气，又不让液体渗出。机械密封（图12—3）可以做到以上要求。它由一个装在转轴上的动环和另一个固定在泵上的静环所组成，两环的端面利用弹簧力作用而互相贴紧，起到了密封的作用，故称端面密封。
2、离心泵的性能
离心泵的主要性能参数有流量、压头、效率和轴功率。这些参数在泵的铭牌上都有明确的标记。
①流量。离心泵的流量又称为泵的送液能力是指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，以Q表示，单位1/s或m3/h。离心泵的流量取决于泵的结构、尺寸（主要为叶轮的直径与叶片的宽度）和转速。
②压头。离心泵的压头又称为泵的扬程，是指泵对单位重量的液
体提供的有效能量，以H表示，单位为N*m/N=m。离心泵的扬程取决
于泵的结构（如叶轮的直径、叶片的弯曲情况等）、转速和流量。对于一定的泵，在指定的转速下，场程和流量之间具有一定的关系。
由于液体在泵内的流动情况比较复杂，目前尚不能从理论上对扬程作精确的计算，一般以实验确定。
③效率。在输送液体过程中，外界能量通过叶轮传给液体时，不可避免地会有能量损失，故泵轴转动所做的功不能全部都为液体所获得，通常用效率η来反映能量损失。能量损失包括：
容积损失。容积损失是由于泵的泄漏造成的高压液体有部分漏回吸入口、漏至泵外或漏入低压区，致使排出液体量小于吸入量。容积损失与泵的结构、液体在泵进出口的压强差及流量有关。
水力损失。一是由于粘性液体流过叶轮和泵壳时的流速和方向都在改变，产生流动阻力而引起的能量损失；一是由于输送流量和设计流量不一致，液体在泵体内产生冲击而损失能量，总称水力损失。
机械损失。泵在运转时，泵轴和轴承之间、泵轴和填料函之间、叶轮侧板外表面与液体之间的摩擦均引起能量损失。
泵效率也称总效率。离心泵的效率和泵的大小类型、制造精密程度和所输送液体的性质有关。一般小型泵的效率为50～70%，大型泵可达90%。
④轴功率。离心泵的轴功率是泵轴所需的功率。当泵直接由电动机带动时，也就是电动机传给泵轴的功率，以N表示，单位为J/s、W或Kw，有效功率是排送到管道的液体从叶轮所获得的功率，以Ne表示。
3、离心泵的类型和选择
①水泵（B型、D型、Sh型），凡是输送清水以及类似清水性质的液体，都可用水泵。
应用最广泛是B型水泵好单级单吸悬臂式离心水泵。泵体和泵盖为铸铁制成，全系列扬程范围为8～98m，流量范围4.5～360m3/h。
多级泵即D型水泵，扬程高，流量中等。一般自2级到9级，最多到12级，全系列扬程范围为4～315m，流量范围10.8～850m3/h。
Sh型水泵适用于流量大而压头并不高的情况，为双吸泵即有二个吸入口。全系列扬程范围为9～140m，流量范围120～12500m3/h。
②耐腐蚀泵（F型），适用于输送酸、碱等腐蚀性液休。和液体接触的部位用耐腐蚀材料制造，在F后面加一个字母表明材料代号。
如FH，H表示灰口铸铁。FH泵用于输送浓硫酸。
FG，G表示高硅铸铁。FG泵用于输送压强不高的硫酸和以硫酸为主的混酸。
FB，B表示铬镍合金钢。FB泵用于常温输送低浓度的硝酸、氧化性酸液、碱液等。
耐腐蚀泵要求密封性能好，采用机械密封。
③油泵（Y型），用于输送石油产品，要求密封好。当输送200℃以上的热油时，还要求对轴封装置和轴承等进行完善的冷却。
④杂质泵（P型），用于输送悬浮液及稠厚的浆液。分为污水泵PW、砂泵PS、泥浆泵PN等。要求不易被杂质堵塞，耐磨，容易拆洗。它的特点是叶轮流道宽，叶片数目少，常采用开式或半闭式叶轮。
离心泵的类型表示法举例如下。
例：8B29A
8—吸入口直径（时），即8×25=200mm；
B—单级单吸悬臂式离心水泵；
29—泵的扬程，m；
例：40FM1—26
40—吸入口直径，mm；
F—悬臂式耐腐蚀离心泵；
M—和液体接触部件材质代号（M—铬镍钼钛合金钢）；
26—泵的扬程，m。
例：100Y—120×2
100—泵吸入口直径，mm；
Y—单级离心泵油泵；
120—泵的单级扬程，m；
二、往复泵
往复泵是一种容积式泵，应用很广。它依靠作往复运动的活塞依次开启吸入阀和排出阀，从而吸入液体后加压再排出。
当活塞杆和活塞自左右运动时，工作室的容积增大，形成低压，贮池中的水顶开吸入阀进入泵体内。在吸水时，排出阀受排出管内水的压力压紧而关闭。当活塞移动右端时，此时工作室的容积最大，使吸入阀关闭而排出阀顶开，水由排出阀排出，活塞移动左端时，排液完毕。这是一个工作循环。活塞再左右向运动，开始第二个工作循环。
活塞往复一次时，只吸入和排出液体各一次的泵称为单动泵。它的缺点是排液不连续，同时，活塞由连杆和曲轴带动，活塞在其左右两端点之间的往复不是等速度，所以排液量也就随着活塞的移动有相应的起伏。
往复泵的特点：
①往复泵的流量只与泵本身的几何尺寸和活塞的往复次数有关，而与泵的压头无关。理论上认为流量为
单动泵 Qr=ASnr
双动泵 QT=（2A-a）Snr
式中QT—往复泵的理论流量，m3/min；
A—活塞的截面积，m2；
S—活塞的冲程，m
nr—活塞每分钟的往复次数，1/min
a —活塞杆的截面积，m2。
实际上，由于活塞填衬不严，吸入阀和排出阀启闭不及时，以及随着压头的增高，液体漏损量加大等原因，往复泵的实际流量小于理论流量。
②往复泵的压头只和泵的机械强度和原动机的功率有关。由于活塞环、轴封和阀门等处的泄漏，往往降低了往复泵可能达到的压头。
③往复泵的吸入高度有一定限制，但往复泵不需在开动前灌引水，即往复泵有自吸作用。
④往复泵不能简单地用排出管路阀门来调节流量，一般采用回路装置。
三、旋转泵（齿轮泵）
旋转泵是靠泵内一个或一个以上的转子的旋转来吸入和排出液体。
图12—4齿轮泵是旋转泵的一种。它的泵体内有一对齿轮，一个是靠驱动装置带动来旋转的，另一个则是从动齿轮。当主动齿轮按图示箭头方向旋转时，吸入空间内的二轮的齿轮转动时给油以一定的动能，到排出口时速度减慢，动能转化为静压能，压头就增高。
四、油隔离泥浆泵
油隔离泥浆泵是氧化铝生产中长距离输送泥浆（赤泥、白泥）的设备。它不但能输送高压力、高浓度的泥浆，而且借助于油介质使活塞缸避免和泥浆接触，从而大大减少备件的损耗和维修费用，在经济上取得显著的效果。
YNB型油隔离泥浆泵是一种双缸双向作用往复泵。减速箱采用人字齿轮传动。大齿轮上两个互成90°的偏心带动连杆、十字头和活塞杆，推动活塞在缸内往复运动。其特点是：在活塞缸与阀箱之间设“油水分离罐”，利用油和泥浆的密度差异和不融合性，使油和泥浆自动分隔，罐上部是油，和活塞缸相通，下部是泥浆，通过弯管和乙形管与阀箱相通。运转时，活塞在充满油的缸中运动，不和泥浆接触，活塞磨耗小。油水分离罐顶部装有排气阀和供油阀，用来排气和供油。罐侧壁有三个观察阀，供观察油和泥浆分界面位置之阀箱下面的弯管设有排污口，当弯管堵塞时，拧开排污口的螺母或阀门，打开高压水阀进行冲洗。
排料管上装有空气室，由空压机注入压缩空气，使泵在运转中压力稳定。空气室上部装有安全爆破片起保护作用。
泵的吸入水压头应控制在2米水柱以下。即使在正压给泥浆情况下，如果吸入管非常长或正压给泥浆高度非常高时，必须装设吸入空气室。
泵的工作原理：由电机经三角皮带、齿轮减速、偏心杆、十字头和活塞杆，推动活塞在缸中作直线往复运动。活塞从左死点向右运动时，与活塞缸活塞左侧相连的缸内及油水分离罐内形成负压，油被吸入活塞缸中，此时吸入阀打开，排出阀关闭，泥浆经吸入管、阀箱、乙形管、弯管进入油水分离阀打开，将油推回水分离罐上部，油推压泥浆，使泥浆经弯管、乙形管、阀箱进入排出管。当活塞回到左死点时，推出过程完成，组成一个工作循环。而当活塞左侧进行上述循环时，在活塞右侧罐腔内及油水分离罐内进行着相反的动作（即左侧吸油时，右侧为高压输出油；左侧回程输出油时，右侧则进行吸油），故活塞每一往返循环中，分别吸油两次和排油两次，形成双作用的工作循环。
五、隔膜泵
隔膜泵属于高压往复式泥浆泵，它是目前世界上较先进也是自动化程度较高的一类往复泵，同时它的结构比较复杂，连锁系统多，辅助设备也多。一般地，隔膜泵是由几个活塞缸组成的多缸双作用往复泵，各个缸的结构、工作原理都相同，为了避免多个活塞同时向一个方向运动，造成不必要的过大负荷，同时为了消除死点，所以曲轴上的各曲径做成互成90°。所以对操作人员的要求也比较高，为了使大家更好地了解隔膜泵，现主要介绍隔膜泵的工作原理及主要组成。
1、工作原理：
隔膜泵是一种往复式双缸双作用的液压活塞泵。它的工作原理是通过活塞在活塞缸里的往复运动使隔膜室里产生压力变化，从而达到吸料和排料的功能。
它的特点是：通过隔膜将料浆与活塞缸完全隔离，避免了料浆与活塞缸及液压油直接接触而产生磨损和污染。从而延长了备件的使用寿命，也降低了备件费和材料费。
每个双作用活塞向两个膜体供油，每个膜体有两个端板，其中一个在油路侧，另一个料浆侧，两个端板由橡胶隔膜隔开。
橡胶隔膜固定池路两侧的端板上，隔膜中央又与一根可洞运动方向来回运动的导杆相连接，这根导杆在运动中通过一个磁感应装置控制液力端油系统的填充和排出。
在出料管上有一个带隔膜的脉冲阻尼器以避免运行过程中出料阀动作所引起的振动。通过活塞在活塞缸内的往复运动，形成压差来完成泵的输送功能。
2、主要组成：
隔膜泵主要由机架装置、润滑装置、推进液装置、料浆端、传动装置、进出料补偿器组成。（见图12-5）
3、隔膜泵的主要技术数据（以ZPM11×20×1250型泵为例）：
㈠、操作特性：
工作位置：室内泵站
输送液体：铝土矿悬浮液
重量百分比固含：14—20%
料浆比重：1.5kg/cm3
流量：最小49m3/小时（每双系统）；最大490m3/小时（每双系统）
冲程速率：最小3.7次/分钟；最大37次/分钟
进料压力：最小1.2bar；最大2.5bar
料浆温度：90℃；最大100℃
㈡、规格型号
泵型号：EPM11×20×1250
活塞直径：280mm（11″）
活塞冲程：500mm（20″）
主电机功率
图12-5 隔膜泵结构组成
六、真空泵
生产中常常使用真空泵来造成某种程度真空，例如溶液的过滤，蒸发过程，氧化铝生产中使用湿式真空泵，其真空质可达80~85%，一般选用水环泵。
水环泵是液体泵的一种。所谓液环泵，是工作时，液体在泵体体内形成液体，即与泵体同心的圆环，并通过此液体完成能量的转换以形成真空压力的泵。在一般情况下，能量转换的价质是水，所以称为水环泵。图12—6为一水环泵工作原理图。叶轮（2）偏心地装在圆形的泵壳（1）中，当叶轮旋转时，将事先灌入泵中的水，抛到泵壳周围，形成一个水环。叶轮叶片与水环之间的小室容积，随叶片位置而变，自1′至4′不断增大；而自5′至8′则不断缩小。在扩大过程中，小室中形成真空，于是将气体从吸入孔（4）吸入。而在小室容积缩小过程中，其中气体受到压缩。在小室与排出孔（5）连通时，就将压缩后的气体排出。
综上所述，水环泵中液体随叶轮而旋转，小室容积作周期性的变化，水环泵就是靠这种容积的变化来吸气和排气的。故水环泵也是容积型泵。
水环泵具有以下特点：
（1）工作时要不断抛向泵内供水。因为水环泵在排气时，不可避免地有部分液体随之排走，为了保持恒定的水环，必须连续不断抛向泵内供水。另外，水环泵压缩气体时所产生的压缩热，叶片搅动水环所产生的热，都会使水温上升，导致泵的真空度和气量下降，为了排除这些热量，也必须不断向泵内供水以作冷却用。向水环泵补充冷却水，可由自来水通过填料函处送入或通过冷却器的气水分离器由泵体下面送入泵内。
补充水的温度越低越好，这样有利于降低水环温度，从而有利于提高气量和真空度。
（2）水环是等温压缩气体的。由于不断向泵内加水，故能及时排走泵在压缩气体时所产生的压缩热。
（3）因泵内无金属摩擦表面，不需要润滑。
（4）泵内结构简单、紧凑、无阀门，故经久耐用。
（5）压缩比低，产生的最大真空度百分数可达85%，最大排气压力很低，效率不高，一般为30~45%。
由于上述特点，水环泵在低真空和低排气压力范围内得到广泛应用，作压缩机用时，排气压力为0.1~0.12MPa，尤其适用于输送易燃、易爆气体；作真空泵用时，极限真空可达73.326×102~162.65×102MPa，适用抽吸带液体的气体。
SZB型水环泵主要由铸铁的泵盖、铸铁泵体、青铜叶轮、泵轴及支托部分组成。泵盖与泵体用螺栓紧固形成泵室，在泵室中偏心安装具有12个径向叶片的叶轮，叶轮悬臂套在泵轴上，用键连接。叶轮上开有6个平衡孔，用来平衡轴向推力。叶轮的旋转方向是不应改变的，所以泵盖外面一般有箭头指明。泵体上部有进气口和排气口。
轴的密封部分由密封圈、软棉纱填料环及铸铁压盖组成。
为了使泵内的水温不超过40~50℃，并节约用水，在泵体上附有气水分离器，使水可循环使用。并且在吸入管线上装有滤清器，以防杂物进入泵内。
在化工上普遍使用纳氏泵，它是单级双作用水环泵中的一种，即指一个叶轮在旋转一周中，吸气、排气各两次。纳氏泵主要由泵体、中轮、大盖、小盖。轴和轴承等零件组成。
第七章 气体输送设备
气体输送是氧化铝生产过程中的重要环节，最常用的气体输送机械有离心式、旋转式和往复式三大类。
1、压缩机——压缩并输送气体的机械统称为压缩机。从能量观点来讲，压缩机是一种把原动机的机械能转换为气体压力能和动能的一种机械。
2、风 机——叶片式气体压缩和输送机械简称风机。按其压力高低可分为：通风机、透平鼓风机、透平压缩机。
3、透平机械——是指高速旋转的叶片机械，又称涡轮机械。透平机械包括蒸汽轮机、燃气轮机、水轮机、透平压缩机等。
二、压缩机的分类
压缩机常用的分类方法有以下三种：根据工作原理分类，根据出口压力高低分类，根据用途分类。
1．根据工作原理分类
根据工作原理压缩机可分为速度式压缩机和容积式压缩机两大类，速度式（也称透平式）又分为离心式、轴流式和混流式，容积式分为回转式和往复式。
⑴速度式（即透平式）压缩机
速度式（即透平式）气体压缩和输送机械是一种高速旋转的叶片机械，它是借工作叶片和气体的相互作用来提高气体压力的，即通过提高气体速度从而提高气体压力，也称增加速度法。它的优点是可以连续供气，流量大。缺点是压力的提高受到限制。根据气流在叶轮中主要流动方向的不同可分为：
①离心式——气流主要沿叶轮径向流动，气流方向与风机主轴线垂直。例如：G4—73—11№8D离心通风机；C400—2.15离心鼓风机；EI350—9/o.97离心压缩机等。
②轴流式——气流主要沿着圆柱面作轴向流动，气流方向与风机主轴线平行。
例如：30E2—11№47轴流通风机；AV45—12；AV80—14轴流压缩机。
③混流式——气流在叶轮间流动情况介于离心式和轴流式之间，这种结构很少使用。
⑵、容积式压缩机
容积式压缩机是依靠缩小气体所占据的容积使气体分子彼此接近提高压力，即缩小容积法。按其容积缩小的方式不同又可分为两种。
①往复式——在静止的气缸中移动活塞减小气体所占据的空间，使气体压力提高。例如：L5.5—40/8 活塞压缩机
②回转式——在静止的气缸中转动风叶使气体占据的空间缩小，提高气体压力。
例如：D41×50—40/5000罗茨鼓风机， MLG63干式螺杆压缩机。
2、根据出口压力高低分类
根据出口压力高低，压缩机可分为通风机、鼓风机、压缩机。
⑴通风机——大气压力为101.325Kpa，气温为20℃时，出气口全压值低于15Kpa。
⑵鼓风机——大气压力为101.325Kpa，气温为0℃时，压缩比小于或等于3或出气口静压小于或等于3个绝对大气压（即3ata）。
⑶压缩机——大气压力为101.325Kpa，气温为0℃时，压缩比大于3或出气口静压大于3个绝对大气压（即3ata）。
3、根据用途分类
根据机器用于某种装置的名称或者以通过压缩机的特殊气体名称来命名分类。例如：二氧化碳压缩机就是在氧化铝生产中用来压缩输送二氧化碳气而得名的。又如：煤气排送机、窑前鼓风机、锅炉引风机、氧气压缩机等。
在用途方面，各种类型的压缩机都有自己的最佳使用场合；一般回转式压缩机宜用于低压力，中、小流量的场合；活塞式压缩机宜用于高压力，中、小流量的场合；相反，速度式压缩机宜用于低、中压力，大流量的场合。
三、压缩机主要技术参数和术语
1、 流量——压缩机的流量又叫风量，是在单位时间内通过机组进口的气体容积或重量。即流量有容积流量和重量流量，常用流量一般指的是容积流量。
进口（出口）容积流量：单位时间内通过机组进口（出口）的气体容积，以Qj（Qc）表示，单位为m3/min。
2、 压力——气体作用在单位面积上力的大小。
压力分相对压力（表压和真空压）和绝对压力。相对压力也称表压力，是容器内的实际压力与周围大气压的差值。在压力测量中，所测到的压力都是相对压力,而在理论计算时，往往要用绝对压力，绝对压力是指实际作用在容器器壁上的压力，是气体的真实压力。其关系可表示为：绝对压力=相对压力+大气压
压力的常用单位有 帕（Pa ）、兆帕（MPa ）、公斤力/厘米2（kgf/cm2 ）、标准大气压（atm ）、工程大气压（at ）、毫米汞柱（mmHg ）、毫米水柱（mmH2O ）等，上述各压力单位之间的换算关系为：
1 Mpa=103kPa=106Pa=10 kgf/cm2
1 atm=1.033 kgf/cm2=760 mmHg
1 at=1 kgf/cm2 =104 mmH2O=735.6 mmHg
3、效率——对压缩机来说，它表示气体经过压缩机压缩后，气体所获得的有效能量与实际耗功的比值，以η表示。压缩机属高能耗设备，一台机组效率的高低是评价压缩机的重要技术经济指标之一。
四、压缩机的结构原理
氧化铝生产中主要使用的压缩机有离心式压缩机、活塞式压缩机、螺杆式压缩机，这里对以上三种压缩机的结构原理做以举例说明。
1、离心压缩机结构原理
离心压缩机通过联轴器连接电机、变速器、压缩机做增速传动，气体在压缩机转子叶轮叶片的作用下被加速加压。经多级叶轮串级串段压缩及中间冷却，原动机的机械能不断转化为气体的动能和压力能送入流程。
离心压缩机由定子和转子组成内部的连续流道，由进气口吸入的气体流经旋转着叶轮，提高了气体的动能，为进一步将气体的动能转换为压力能以提高气体压力，并使气体进入下一级叶轮时流动均匀，气体在叶轮出口后，导入由扩压器、弯道、回流器组成的隔板中，而后进入下级叶轮，继续提高气体压力，如此串级进行压缩，气体经二级叶轮压缩后汇集蜗室由中间出气口进入中间冷却器进行冷却，冷却后的气体再由中间进气口进入第二段第一级继续压缩，如此串段压缩气体。气体经末段末级叶轮压缩后汇集蜗室，由蜗室后的圆形出风口送入流程。
2、活塞压缩机结构原理
活塞压缩机为复动式，活塞的往返行程均压缩气体，当电机拖动曲轴转动时，曲柄连杆机构便带动活塞作往复运动，在借助于气体的压力差而自动启闭的吸气阀和排气阀的作用下，气体经吸气阀吸入气缸，在气缸中被压缩后，其容积缩小，压力升高，自排气阀排出缸体，为使气体温度不致升得太高，同时节省功耗，气体在进入二级缸前，需进入中间冷却器进行冷却。气体经二级压缩后，通过排气支座，逆止阀进入储气罐。
活塞压缩机的详细工作过程分为吸气、压缩、排气三个过程，利用动力带动曲轴连动活塞在气缸内做往复运动，利用气阀的开闭通过这三个过程，将压缩空气移进风包里去。
生产中所用大部分是复动〈双动〉活塞式压缩机，气缸两端都有吸气阀和排气阀，因此活塞在往复过程中，气缸左右两端各有吸气、压缩、排气三过程。
3、螺杆压缩机结构原理
螺杆压缩机的气缸截面呈"∞"字形，其中配置两个转子，一个为具有凸齿的螺杆，称为阳转子或阳螺杆，另一个为具有齿槽的螺杆，称为阴转子或阴螺杆。一般前者为四个齿，后者为六个槽。工作时两转子反向旋转，每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环，气体便自一端进入，经过压缩机后由另一端排出。
螺杆压缩机属容积型压缩机，工作原理和往复式压缩机相同，其工作循环可分为吸气、压缩和排气三个过程。
第八章 除尘设备
氧化铝生产中有很多能产生粉尘的场所。如矿石破碎，煤粉制备，熟料烧结及破碎，氧化铝焙烧输送等场所都存在着大量的粉尘，粉尘粒度约在100μm以下，有一定数量的粉尘粒度在10μm以下。这些粉尘如不采取一定的措施加以回收，而让其到处飞扬，不仅增加了原料、燃料和动力消耗，提高产品成本，加速机械设备的磨损，而且污染环境，影响人民身体健康，为此，必须加强通风防尘工作，正确造择和使用收尘设备，做到技术上先进可靠，经济上合理，从而保护环境、造福人类。
旋风除尘器是利用高速旋转的含尘气流的离心力将粉尘从空气中分离出来的干法除尘设备。旋风除尘器可以将高浓度固、气混悬物中的粉粒从空气中分离出来，以供生产使用。如煤粉制备中的粗粉和细粉分离和气力输送中的分离器，此时亦可叫旋风分离器。烧结窑的悬浮预热装置也需使用旋风分离器。在氧化铝生产中旋风除尘器是一种应用广泛、结构简单、效率较高的除尘设备，收尘效率可达60～90%。
袋式除尘器是用过滤的方法将含尘气体中的尘粒阻留在纤维织物上，因而使气体得到净化的收尘设备。过滤织物做成袋状，故称为袋式除尘器。
袋式除尘器用于收集非粘结性，非纤维状粉尘。和旋风除尘器相比，它的收尘效率高，可稳定在98%，能收集的最小颗粒为1μm。和同样收尘效率的电收尘器相比，袋式除尘器结构较简单，投资费低，操作简单可靠。缺点是阻力损失大；纤维织袋易破损需经常检查更换；由于使用合成纤级织物，气体温度不能过高，合成纤维织物允许气体温度不超过160℃，无机纤维织物温度可达260℃；另外，气体若湿含量高则容易堵塞滤布孔眼，造成收尘阻力加大，净化能力降低。
一、袋式除尘器的机理
1、袋式除尘器机理
气体中大于滤布孔眼的尘粒被滤布阻留，空气则通过滤布纤维间的孔眼排出。在空气排出时，小于孔眼的1～10μm的尘粒随着气流外逸时，尘粒由于本身的惯性作用，撞在纤维上失去能量贴附于滤布上。小于1μm的微粒，则由于尘粒本身的扩散作用及静电作用，通过孔眼时，因孔径小于热运动的自由径，使微粒与滤布纤维相撞而粘附于滤布上，因此微小尘粒也能收下来。
过滤过程中，由于滤布表面及内部粉尘不断疏松堆积，形成一层由尘粒组成的粒尘料层，显著地改善了过滤作用，气体中粉尘几乎全部被过滤下来，但过滤阻力也增加了。随着粉尘的加厚，滤布阻力增加，使处理能力能低。为了保证稳定的处理能力，必须定期彻底清理滤布上的部分粉尘层。因为滤布绒毛的粘附作用，滤布上总有一定厚度的粉尘层清理不下来，成为滤布外的第二过滤介质。
2、袋式除尘器的过滤阻力
袋式除尘器的阻力可以看作是滤布本身阻力和粉尘堆积层阻力两者之和，即：
△p=△p0+△pd(kg/m2)
式中△p——袋式除尘器的总阻力，kg/m2
△p0——气体通过滤布的阻力，kg/m2
△pd——气体通过粘附粉尘层时的阻力，kg/m2。
因滤布本身阻力△p0只有十多个毫米水柱，在没有清灰前由于料层很厚，物料层阻力△pd成为主要阻力。由此可知，粉尘愈细，粉尘层的阻力△pd愈大。如果粉尘层孔隙率愈小，阻力△pd也愈大。例如当孔隙率ε由0.85降至0.80，△pd的值增大1.6倍，也就是说ε仅减少了5%，而阻力却境大了60%。
三、过滤收尘装置
（一）布袋收尘器结构 如图17-4所示，布袋收尘器的结构主要包括下列几部分：布袋及其骨架、清灰装置、滤袋吊架、滤袋支撑板、进气管、排气管、灰斗、排灰阀、排灰口。下面将重点分别介绍布袋和清灰装置。
1、布袋 是布袋收尘器的主要部分，有色冶炼厂常用的布袋，一般长为2000～3500毫米，直径为120～300毫米。采用布袋的个数决定于过滤面积，布袋一般为圆形。
2、清灰装置 清灰方式分间歇式与连续式两大类，前者是将布袋收尘器分为若干个清灰区，各清灰区间歇地轮流清灰，正进行清灰的清灰区暂停处理烟气，因此收尘效率较高；后者为不间断处理烟气，每隔一定时间进行清灰，适用于处理烟尘浓度较高的烟气。
清灰装置可分为四种类型：机械振动型、逆气流型、吹灰圈和脉冲反吹型，如图4-2所示。目前应用最多的是脉冲反吹型清灰装置。脉冲气源的发生，可用机械脉冲控制器、气动脉冲控制器或电气控制器，后者具有寿命长、体积小、重量轻、工作稳定、调节灵活和能远距离控制等优点。
（二）滤布 滤布的选择是布袋收尘关键的问题。滤袋寿命长，不仅能降低费用，而且可提高收尘效率和改善劳动条件，因此正确选择滤布非常重要。
滤布种类可分为：
1、天然纤维 如棉花、羊毛、柞蚕丝纤维。棉纤维对10微米以下的烟尘截留率低，故一般很少采用。毛织滤布一般作为绒布（呢料），它的透气性好，阻力小，容尘量大，收尘效率高，易于清灰，但造价高。柞蚕丝滤布透气性好，阻力小，但容尘量低，过滤速度大时效率低。天然纤维最高使用温度为80℃。
2、无机纤维 目前广泛采用的是玻璃纤维，它的过滤性能好，阻力小，化学稳定性好，耐高温，最高工作温度为250℃，不吸湿，价格不高，耐拉强度高，但较脆不耐磨，不抗折。用芳香基有机硅或氟树脂溶液浸洗处理后，能提高耐磨性、疏水性、柔软性，使表面光滑易清灰，延长使用时间。
3、合成纤维 已被广泛采用的有：
聚酰胺纤维（尼龙、锦纶），一般在80℃以下工作，耐磨性好，耐碱，但不耐酸。]
聚丙烯腈纤维（晴纶、奥伦），可在100℃下长期工作，耐磨性好，耐稀酸不耐碱。
聚脂纤维（涤纶），一般用于130℃以下，强度高，耐磨性好，仅次于聚酰胺纤维，耐稀碱而不耐浓碱，对氧化剂和有机酸定性较好，但不耐高浓度的硫酸，可用于冶金和水泥140℃以下的烟气净化。
氧化铝生产中，烟气中的尘灰粒度是极小的，粒径5μm以下的尘灰具有相当的数量，这样的粒径选用旋风除尘器是收集不下来的。由于烟气量大而且温度高，采用袋式除尘器也是不行的。为此，捕集烟气中的尘灰以采用电除尘器为较适宜的设备。
一、电除尘的机理
1、电除尘的机理
1立方厘米的空气中有1500对离子，而1立方厘米空气中气体分有2687亿亿个，相比之下，离子数太多了。若在空气中加上电场，这1500对正负离子依电场作用力的方向向电极运动形成极微量的电流。当电压升高，离子加速，能量增大。离子加速到临界速度——即此时能碰撞中性分子打出新的电子来，造成气体的新的电离，这称为碰撞电离。电压继续升高，电离现象连续发生，使气体的电离区域里充满了自由电子和正负电子。这就是绝缘气体在强电场下电离的情况，如果将电收尘器做成一个强电场，将含尘气体通过这样一个以高压直流电的正负两极间维持的、足以使气体电离的静电场时，气体电离所产生的正负离子作用于通过静电场的尘灰表面而使尘灰带电。按照库伦定律，带电尘灰分别向极相反的电极移动而沉积在电极上，达到尘灰和气体分离的目的。
2、电除尘工作时电晕放电的分析
电除尘器工作是依靠在强电场下气体放电而进行，这是一种不均匀电场下气体的局部放电——电晕放电。电晕放电的条件：①放电在大气压下0.1Mpa（1kgf/cm2）进行；②放电只能在不均匀电场中产生。
导线周围电场强度大，靠近平板附近电场强度要弱得多。这是因为直导线周围各点的电场强度只与该点到直线中心的距离成反比，在不均匀电场条件下升高电压，在细导线表面附近的空闸，电场强度首先达到电离的临界值。在这个小范围内，空气首先电离。电压升到更大值后，电离气体将由非自持放电转为自持放电。在导线周围这个不大的范围里，电离激烈进行，大量正负离子产生出来向正极运动，同时间生了发光现象和气体爆裂声（咝咝声），这种特定形成的气体放电称为电晕放电。气体产生电离和发光的区域称为电离区。电晕放电属于冷阴极发射，电晕极温度不超过140～150℃。
（一）按荷电形式分一段式电收尘器如图4-23（α）所示。
二段电收尘器如图4-23（b）所示，其颗粒在第一段（又称荷电段）。
（二）按收尘电极种类分 收尘电极的种类和材质多种多样，但可归纳为两大基本类型，即板式与管式。图4-33（α）为板式电收尘，图4-33（b）为管式电收尘。其电极形式见图4-34。
板式电收尘器多用于干法收尘，它的收尘电极接地，是由数个平行的平板（或网状物）组成。每两列平板间悬挂着一组阴极线。阴极线通过绝缘管由收尘器的顶部穿出而与供电设备相连。
管式电收尘器多用于捕集气体中的液体雾沫。它是在一个圆筒外壳内，安装许多管子作收尘电极。在管中心悬挂着放电电极的极线，此极线通过绝缘管穿过电收尘器顶盖而与供电设备连接。
（三）按清灰方式分 清灰方式分为干式和湿式。
湿式电收尘器，即通过喷雾淋水或溢流等方式，在收尘电极表面形成连续的水膜，将附于极上的烟尘带走。由于收尘电极保持非常清洁，所以能得到较高的电场强度，并且可避免反电晕和防止烟尘再飞散，处理的气体流速也可比干式的大。因此收尘效率高，气体处理量大，且放电电极与收尘电极都不需要振动。但增加了含尘污水的处理工序，所以只有当气流含尘浓度低而效率要求很高时才采用。
干式电收尘器收尘极上的烟尘靠振动打落入灰斗，因此得到的是干烟尘，它便于综合利用，虽然收尘效率不如湿法高，但仍被广泛采用，AO生产中就采用干式收尘器。
（四）按气流方向分 可分为卧式与立式，前者气流方向平行于地面（如图4-33（α）所示）占地面积大，但操作方便，故目前被广泛采用；后者气流方向垂直于地面，通常由下而上，目前管式电收尘均采用立式。卧式收尘器可根据收尘效率的要求增加收尘器的长度，目前从结构和供电的要求考虑，板式电收尘器通常每隔3米左右隔成单独的电场，一个电收尘器常由2～4个电场串联而成。
电收尘器是高效率的收尘设备。它的特点是：能有效地捕集小到0.1甚至小于0.1微米的烟尘；①收尘效率高，能达到99.99%以上；②处理烟气量大，能达每小时几十万甚至上百万立方米，能用于高温气体，通常可在400℃以下工作，采取专门措施，温度还可以提高；烟气湿度可大可小；③阻力损失小，有时还可小于100帕；可以回收干烟尘。其缺点是：一次投资费用高，但由于维护费少，所以总费用不算高；设备占地面积大，安装维护管理要求严格，一般的电收尘比电阻有一定要求。
