300KA大型預(yù)焙槽鋁水平保持探索與實(shí)踐.doc

300KA大型預(yù)焙槽鋁水平保持探索與實(shí)踐四川其亞鋁業(yè)集團(tuán)公司 劉世文摘要：通過(guò)了對(duì)目前300KA槽存在的針振頻繁、爐幫伸腿形成差、能耗高和效率低等現(xiàn)狀的分析，提出以提高鋁水平，同時(shí)通過(guò)減少外部散熱、提高分子比等配套參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡磁場(chǎng)、增強(qiáng)熱穩(wěn)定性和降低爐底壓降，達(dá)到既解決了存在的問(wèn)題，又達(dá)到了節(jié)能降耗、提高了效率的目的。關(guān)鍵詞：鋁水平；探索；實(shí)踐一、目前國(guó)內(nèi)300KA槽存在的問(wèn)題 我國(guó)電解鋁工業(yè)得到了飛速發(fā)展，技術(shù)裝備和技術(shù)水平都有了很大提高，但是與國(guó)際先進(jìn)水平相比，還是存在一些問(wèn)題，以國(guó)內(nèi)某廠300kA級(jí)大型預(yù)焙槽為例，主要存在的問(wèn)題體現(xiàn)在電流效率不高，槽壽命短，電解槽不能保持最佳的熱平衡，電壓擺動(dòng)較為普遍，特別是保護(hù)側(cè)壁的上口爐幫和鋁液以下的伸腿較薄，電解質(zhì)分子比越低，問(wèn)題越嚴(yán)重，許多鋁廠反映槽殼發(fā)紅，被迫使用壓縮空氣吹發(fā)紅的槽殼或頻繁邊加工作業(yè)，以防止漏爐，這與國(guó)際上大型電解槽開(kāi)發(fā)初期發(fā)生大批電解槽側(cè)部漏爐的現(xiàn)象有些相似。 根據(jù)筆者對(duì)目前300KA級(jí)電解槽的了解，上述問(wèn)題主要存在兩方面的原因。一是電解鋁工業(yè)的大規(guī)模擴(kuò)張與飛速的技術(shù)升級(jí)，導(dǎo)致生產(chǎn)線的中、基層管理人員素質(zhì)參差不齊，生產(chǎn)管理脫節(jié)而出現(xiàn)上述不穩(wěn)定現(xiàn)象；二是國(guó)內(nèi)的原料如陽(yáng)極、氧化鋁質(zhì)量的參差不齊出現(xiàn)生產(chǎn)波動(dòng)較大而導(dǎo)致不穩(wěn)定現(xiàn)象；三是設(shè)計(jì)上與國(guó)際先進(jìn)槽型還有一定的差距，熱穩(wěn)定性和磁場(chǎng)分布相對(duì)差一些。后二者是我們的國(guó)情，短期內(nèi)是無(wú)法改變的，但是第一條生產(chǎn)管理水平的提升我們還是可以努力改變的。下面筆者就通過(guò)以鋁水平保持為主對(duì)目前存在的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)進(jìn)行了摸索和實(shí)踐。二、300KA槽鋁水平保持現(xiàn)狀 從設(shè)計(jì)上看，目前國(guó)內(nèi)300KA級(jí)電解槽設(shè)計(jì)的鋁水平基本上在17-21cm之間，而在此參數(shù)條件下的實(shí)際生產(chǎn)中，由于多方面的因素出現(xiàn)了爐幫形成差、針振時(shí)間長(zhǎng)以及小窗口發(fā)紅等現(xiàn)象。筆者在近兩年的觀察中發(fā)現(xiàn)，在眾多關(guān)聯(lián)參數(shù)中，鋁水平的保持是其影響的最大因素之一。三、適當(dāng)高鋁水平的應(yīng)用與實(shí)踐 眾所周知，鋁水平的作用主要是穩(wěn)定磁場(chǎng)、減少對(duì)陰極的侵蝕和調(diào)節(jié)槽溫等，也就是說(shuō)，其對(duì)我們上述所列舉的問(wèn)題有所抑制或消除。對(duì)此，筆者對(duì)幾組不同鋁水平下的參數(shù)組合進(jìn)行了探索和實(shí)踐。 1、按設(shè)計(jì)要求鋁水平保持的參數(shù)組合 我公司在首批300KA電解槽啟動(dòng)向正常過(guò)渡的過(guò)程中，當(dāng)各項(xiàng)參數(shù)按設(shè)計(jì)要求逐步趨于正常時(shí)（電壓與鋁水平的調(diào)整如圖1），出現(xiàn)了以下現(xiàn)象： 在鋁水平達(dá)到設(shè)計(jì)值20cm左右時(shí)，設(shè)定電壓降至設(shè)計(jì)值左右一段時(shí)間后，出現(xiàn)了槽溫偏高，爐幫形成較薄且不均勻，并出現(xiàn)頻繁針振和小窗口發(fā)紅現(xiàn)象現(xiàn)象。鋁水平曲線電壓曲線時(shí)間0圖1、啟動(dòng)-正常電壓和鋁水曲線 在啟動(dòng)三個(gè)月后對(duì)某月的參數(shù)和指標(biāo)統(tǒng)計(jì)也對(duì)以上現(xiàn)象進(jìn)行了印證。 表1：某批300KA槽啟動(dòng)三個(gè)月后部分月平均參數(shù)和指標(biāo)針振時(shí)間平均設(shè)定電壓平均工作電壓效應(yīng)系數(shù)鋁水平電流效率15分鐘/臺(tái).天4.175V4.233V0.4819.5cm0.91以上現(xiàn)象表明，槽子本身內(nèi)熱較大，其原因是設(shè)定電壓偏高，加上電壓波動(dòng)引起二次反應(yīng)劇烈而導(dǎo)致局部過(guò)熱。而在目前針振頻繁的狀況下電壓已經(jīng)不能再下降了。鑒于上述情況，我們采取了減薄保溫料的方式來(lái)來(lái)克服槽子內(nèi)熱過(guò)大的局面，并對(duì)電壓波動(dòng)頻繁的槽子適當(dāng)提高了設(shè)定電壓。保溫料由原來(lái)的18cm減至1214cm，降溫起到了較好的效果，平均溫度前后降低了3.5。表2為減薄保溫料后的部分參數(shù)和指標(biāo)情況。表2：減薄保溫料后的部分月平均參數(shù)和指標(biāo)針振時(shí)間平均設(shè)定電壓平均工作電壓效應(yīng)系數(shù)鋁水平電流效率10分鐘/臺(tái).天4.190V4.235V0.5619.8cm0.913從表可以看出，情況較之前有所好轉(zhuǎn)，電流效率小幅上升，但是電壓波動(dòng)仍然較頻繁，并且效應(yīng)系數(shù)也一定幅度增加，工作電壓較高。從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)看，爐膛的上口爐幫增厚，鋁水下伸腿仍然較小且不均勻，并且反應(yīng)出溫度波動(dòng)較大，沉淀也一定程度增加。這些現(xiàn)象也在一定程度上對(duì)降低電耗和進(jìn)一步提高電流效率作出了限制。 2、適當(dāng)高鋁水平和高電壓的參數(shù)組合 根據(jù)上述工藝摸索情況，我們認(rèn)為現(xiàn)有300KA槽型熱容量大，磁場(chǎng)平衡能力相對(duì)較差，并且采取薄保溫料散熱的方式只是大幅度降低了電解質(zhì)表面的溫度，而對(duì)電解槽的整體溶液溫度降幅不平衡，從而出現(xiàn)了伸腿形成差且沉淀多的現(xiàn)象，因此在該鋁水平情況下不適宜現(xiàn)有電解槽的經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)運(yùn)行。對(duì)此，我們打破了“四低一高”的常規(guī)，進(jìn)行了高鋁水-高電壓參數(shù)組合的探索。我們知道，鋁水平有維持熱平衡的作用，鋁水平越高，散熱越容易，越容易形成爐幫伸腿，故從理論上來(lái)說(shuō)可以解決爐膛的形成問(wèn)題。 在前面的基礎(chǔ)上，我們把鋁水平逐步調(diào)整至22cm左右（鋁水平高低的確定以電壓穩(wěn)定為基準(zhǔn)），并相應(yīng)將電壓提升。詳見(jiàn)圖2。鋁水平曲線電壓曲線0時(shí)間圖2、調(diào)整前后電壓和鋁水曲線 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，在參數(shù)和指標(biāo)上有了大幅度的改善。針振時(shí)間明顯縮短，伸腿長(zhǎng)大，溫度下降，電流效率也大幅度提高。表3為該參數(shù)組合的部分參數(shù)和指標(biāo)。 表3：高鋁水-高電壓組合下的部分月平均參數(shù)和指標(biāo)針振時(shí)間平均設(shè)定電壓平均工作電壓效應(yīng)系數(shù)鋁水平電流效率5分鐘/臺(tái).天4.25V4.292V0.5222.1cm0.925 從表中看出，電流效率大幅度提高，其得益于針振時(shí)間的大幅減小、溫度降低和爐膛收縮規(guī)整等的結(jié)果，但是，其也付出了高電壓的代價(jià)。同時(shí)在長(zhǎng)期生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，由于保溫料較薄，加之分子比等綜合因素，溫度波動(dòng)較大的問(wèn)題仍然較為突出，單槽日溫差大的可高達(dá)10左右，出鋁后電解質(zhì)嚴(yán)重萎縮，效應(yīng)后電解質(zhì)大副上升等現(xiàn)象明顯。并出現(xiàn)一些槽沉淀較多，伸腿過(guò)大等現(xiàn)象，故針振現(xiàn)象仍然不能完全杜絕，噸鋁電耗較高且有持續(xù)上升趨勢(shì)。3、適當(dāng)高鋁水平的綜合參數(shù)組合 根據(jù)高鋁水-高電壓的探索情況，我們對(duì)該批槽的極距進(jìn)行了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)極距都比較高，基本上都在5cm左右，因此，我們認(rèn)為，在鋁水能夠平衡磁場(chǎng)的情況下，通過(guò)減少散熱（加強(qiáng)保溫）來(lái)抵減電壓。這樣不僅可以降低能耗，還可以保持更加穩(wěn)定的熱平衡，以減少由于溫度的劇變導(dǎo)致沉淀的增加。同時(shí)，采取適當(dāng)提高分子比來(lái)增加氧化鋁的溶解性能和保持溫度的平穩(wěn)性，從而減少沉淀的產(chǎn)生。對(duì)此，我們制定了一套基于加強(qiáng)保溫、減少沉淀來(lái)降低電壓（降低能耗）的綜合工藝參數(shù)。如圖3和表4。鋁水平曲線圖2、調(diào)整前后電壓和鋁水曲線時(shí)間電壓曲線 表4、：綜合調(diào)整前后的部分參數(shù)和指標(biāo)比較比 較項(xiàng) 目分子比保溫料厚 度針振時(shí)間平均設(shè)定電壓平均工作電壓效應(yīng)系數(shù)鋁水平電流效率調(diào)整前2.2812cm5分鐘4.25V4.292V0.5222.1cm0.925調(diào)整后2.4018cm1分鐘4.12V4.141V0.2522.340.934從圖3和表4中可以看出，隨著保溫料厚度的增加，電解槽的散熱量大幅度減小，最為重要的是電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性大大加強(qiáng)，避免了薄保溫料時(shí)的熱量大收大支現(xiàn)象，同時(shí)隨電壓的同步降低，使得電解槽保持合適的熱平衡。再有，保持適當(dāng)高的分子比，增加了氧化鋁的溶解性能。這兩者都在一定程度上減少了沉淀的產(chǎn)生，逐漸潔凈了爐底，降低了爐底壓降，同時(shí)也為保持高鋁水創(chuàng)造了條件。事實(shí)也證明，在此綜合參數(shù)下，爐膛形成較為規(guī)整，沉淀較少，并且溫度波動(dòng)較?。ɑ旧显?以內(nèi)），除了極個(gè)別槽（基本上出現(xiàn)在破損槽上）出現(xiàn)針振外，其他槽針振時(shí)間基本上為0。同時(shí)在槽穩(wěn)定性提高的情況下，效應(yīng)系數(shù)也大幅度下降。該組參數(shù)的組合，通過(guò)減少散熱和減小爐底壓降大大降低了電壓（前后平均降低了0.15V左右），提高了電流效率，增加了生產(chǎn)的穩(wěn)定性，并對(duì)槽壽命也起到了較好的改善作用。四、結(jié)論 從上述探索中知道，適當(dāng)高鋁水可以克服現(xiàn)有電解槽存在的針振頻繁、爐幫伸腿形