淺談全電流不停電啟、停槽技術(shù)的研究與應(yīng)用

1、淺談全電流不停電啟、停槽技術(shù)的研究與應(yīng)用    本文由收集整理。 論文 鍵詞：全電流啟停槽節(jié)能 論文摘要：針對(duì)電解鋁生產(chǎn)過程中新槽啟動(dòng)需要系列停電，超溫波動(dòng)，產(chǎn)量減少，陽極效應(yīng)增多等的缺點(diǎn)，研制開發(fā)出全負(fù)荷不停電啟動(dòng)裝置，起到節(jié)約資源，提高效益的目的。 0引言 電解鋁生產(chǎn)，一般都采           本文由收集整理。 論文 鍵詞：全電流 啟停槽 節(jié)能 論文摘要：針對(duì)電解鋁生產(chǎn)過程中新槽啟動(dòng)需要系列停電，超溫波動(dòng)，產(chǎn)量減少，陽極效應(yīng)增多等的缺點(diǎn)，研制開發(fā)出

2、全負(fù)荷不停電啟動(dòng)裝置，起到節(jié)約資源，提高效益的目的。      0 引言  電解鋁生產(chǎn)，一般都采用冰晶石氧化鋁熔鹽電解法。該法是以冰晶石為熔劑，氧化鋁為熔質(zhì)，以碳素體做兩極，然后在電解槽內(nèi)通入強(qiáng)大的直流電。在940960溫度下，在電解槽內(nèi)產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，在陰極上析出鋁，陽極上產(chǎn)生二氧化碳和一氧化碳的混合氣體。電解過程中還產(chǎn)生大量的煙氣及粉塵，直接排入大氣會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。電解槽煙氣采用干法煙氣凈化及氧化鋁超濃相輸送工藝。該工藝采用氧化鋁做吸附劑，吸附電解煙氣中的氟化氫以凈化有害氣體。吸附后的氧化鋁除一部分做為吸附劑循環(huán)使用外，其余全部通過氧化鋁

3、超濃相輸送系統(tǒng)輸送到電解槽的料箱中，供電解生產(chǎn)使用，凈化后的煙氣排入大氣。  1 陽極效應(yīng)及對(duì)電解槽的影響  陽極效應(yīng)是鋁電解生產(chǎn)過程中陽極上發(fā)生的現(xiàn)象，其效應(yīng)對(duì)鋁電解生產(chǎn)既有正面影響，也有負(fù)面影響。  1.1 陽極效應(yīng)的正面影響：有利于電解質(zhì)中炭渣的分離；可以使黏附在陽極表面上的炭渣得到清理；有利于熔化槽底的沉淀。  1.2 陽極效應(yīng)的負(fù)面影響：發(fā)生陽極效應(yīng)時(shí)，陽極上會(huì)產(chǎn)生碳氟化合物氣體CF4和C2F6，并進(jìn)入大氣。雖不對(duì)大氣的臭氧層有破壞作用，但他們是很強(qiáng)的溫室效應(yīng)氣體，CF4和C2F6溫室效應(yīng)分別是CO2氣體的6500

4、倍和9200倍；陽極效應(yīng)會(huì)熔化槽幫結(jié)殼，使電解質(zhì)分子比增加；陽極效應(yīng)會(huì)增加電能消耗，提高電解質(zhì)的溫度；陽極效應(yīng)會(huì)增加鋁的損失（特別是當(dāng)使用鼓入空氣或插入木棒的方法熄滅陽極效應(yīng)時(shí)）；陽極效應(yīng)時(shí)，使陽極底表面附近電解質(zhì)溫度大幅升高，從而大大增加氟化鹽的揮發(fā)損失。由以上可以看出，鋁電解槽發(fā)生陽極效應(yīng)對(duì)鋁電解槽的負(fù)面影響大于正面影響。因此，先進(jìn)的鋁電解生產(chǎn)技術(shù)是努力降低電解槽陽極效應(yīng)系數(shù)，一旦發(fā)生，要盡可能縮短效應(yīng)時(shí)間。  2 問題提出  生產(chǎn)中，所用電解槽采用低壓大電流直流電源供電，且多臺(tái)電解槽串聯(lián)，而電解鋁生產(chǎn)要求定期或不定期將一臺(tái)或多臺(tái)槽停電大修。在一百多年的電解鋁

5、生產(chǎn) 歷史 中，目標(biāo)電解槽停電或通電時(shí)，只好將全系列斷電，即其他非目標(biāo)電解槽也需在這個(gè)時(shí)間內(nèi)停止供電。這不僅會(huì)影響整個(gè)系列電解槽的生產(chǎn)管理，降低槽壽命；這種大負(fù)荷波動(dòng)極易對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行造成危害。對(duì)于鋁電合一的電解鋁 企業(yè) ，還導(dǎo)致發(fā)電量降低、能耗大幅度增加；而且將目標(biāo)槽短路后再斷開和接入的方式，由于系列電流太大，直接短路操作會(huì)產(chǎn)生能量很高的直流電弧，甚至可能引起爆炸，威脅人身和設(shè)備安全。頻繁停、啟槽會(huì)使槽溫波動(dòng)，減少產(chǎn)量，隨之帶來的是槽內(nèi)條件變化，陽極效應(yīng)發(fā)生，使消耗增高。因此，尋求系列槽不停電停、啟槽技術(shù)的開發(fā)研究從來沒有停止過，但始終沒有找到很好的解決辦法。  3 可行

6、性分析  290kA電解槽以往通槽都將負(fù)荷壓到10kA后，再進(jìn)行短路口操作（操作時(shí)，短路口的電壓降到2V以下）。假如用兩個(gè)氣缸頂住短路口10個(gè)接觸面中的4個(gè)（相當(dāng)于4個(gè)大分流），同時(shí)再增加小分流的數(shù)量，這樣，短路口其余6個(gè)面的壓降就相當(dāng)小，人工操作即可將其打開，然后，用氣缸把壓住的4個(gè)面也打開，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)電解槽不停電通槽?？刹捎貌粔贺?fù)荷的通槽方法。  3.1 分流量的大小按50%進(jìn)行 計(jì)算 。  3.2 氣缸的選型：行程>100mm 拉力>1000kg/cm2工作壓力>0.6MPa。  3.3 將

7、裝置接上氣源、電源，在未接入母線回路的槽上進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn)，觀察動(dòng)作是否良好。      本文由收集整理。 3.4 在準(zhǔn)備通電的槽上加裝大分流，安裝好裝置，將負(fù)荷壓到200kA，觀察效果是否良好。如不打火花且沖擊電壓在2.5V以內(nèi)，則進(jìn)行第2次實(shí)驗(yàn)；將負(fù)荷壓到250kA，再次觀察，沖擊電壓在2.7V以內(nèi)；可以進(jìn)行第3次不壓負(fù)荷，沖擊電壓在2.8V以內(nèi)，短路口不再出現(xiàn)火花，即證明實(shí)驗(yàn)成功。  4 應(yīng)用后的效益分析  4.1 節(jié)能效果（減少效應(yīng)） 在應(yīng)用不停電啟動(dòng)電解槽技術(shù)前，電解槽啟動(dòng)和停槽

8、均需要系列停電或降低系列負(fù)荷（降至10kA）后再進(jìn)行操作，每一次操作需要30min。這不僅影響系列運(yùn)行的穩(wěn)定性，造成減產(chǎn)，又增加了陽極效應(yīng)。每次啟動(dòng)至少增加效應(yīng)30個(gè)。這里所謂效應(yīng)系數(shù)，定義為每天（24h）發(fā)生陽極效應(yīng)的頻率（次數(shù)）；每個(gè)效應(yīng)電壓升高30V；效應(yīng)時(shí)間為6min。電解槽設(shè)計(jì)壽命為15001800d，就是說，電解槽至少每5a需要重新砌槽一次。意味著每年有20%的電解槽要停槽大修重新啟動(dòng)。不停電通槽技術(shù)操作已經(jīng)作為一項(xiàng)工藝規(guī)程編入了公司技術(shù)規(guī)范，在以后的電解生產(chǎn)中熟練應(yīng)用。公司現(xiàn)有268臺(tái)電解槽，每年的停槽大修量有54臺(tái)，每年要進(jìn)行不停電操作108次，每年節(jié)約電耗：  單槽

9、啟動(dòng)節(jié)電：290×0.1×30×30=26100kWh  大修啟、停槽節(jié)電：26100×1082818800kWh（）  新槽啟動(dòng)節(jié)電，則：26100×184=4802400kWh（）   （）+（）7621200kWh  折合標(biāo)煤：7621200×0.35/1000=2667.42t  4.2 增產(chǎn)效益 如停電通槽或降負(fù)荷通槽的每天按30min 計(jì)算 ，平均電流按150kA，電流效率按93%計(jì)算，與不降負(fù)荷通槽相比，則少產(chǎn)鋁為：(290kA×0

10、.3356g/A.h×0.5h×184臺(tái)×0.93-150 kA×0.3356×0.5h×184臺(tái)×0.93)×46次=184.92t。  每噸按2萬元算，不降負(fù)荷通槽多出產(chǎn)值：  184.92×20000=3698400元  若把全電流不停電啟、停槽技術(shù)在全國進(jìn)行推廣普及應(yīng)用，其效益非常巨大。  5 結(jié)語  要使鋁電解生產(chǎn)取得很好的性能指標(biāo)，不僅要保持技術(shù)條件的平穩(wěn)性，而且要建立良好的熱平衡，同時(shí)，要最大限度減少無效電壓，提高電流效率，以有效