铝电解槽低电压下降低炉底压降提高电效措施分析与应用

甘　肃　冶　金ＧＡＮＳＵ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ

Ｖｏｌ.４１Ｎｏ.６Ｄｅｃ.ꎬ２０１９

文章编号:１６７２￣４４６１(２０１９)０６￣００３７￣０３

铝电解槽低电压下降低炉底压降提高

电效措施分析与应用

耿　晖

(兰州铝业有限公司ꎬ甘肃　兰州　７３００６０)

摘　要:预焙槽的平稳生产是以炉底为中心的ꎬ其炉膛状况的优劣是能否提高电流效率降低能耗的首要条件ꎮ从生产实际分析ꎬ分析优化炉膛、降低炉底压降、提高电流效率的措施ꎬ并给出了优化效果ꎮ关键词:炉底压降ꎻ电流效率ꎻ平均电压ꎻ沉淀ꎻ直流电耗中图分类号:ＴＦ８２１　　　　　文献标识码:Ａ

ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｅａｓｕｒｅｓｔｏＲｅｄｕｃｅＢｏｔｔｏｍＶｏｌｔａｇｅ

ＤｒｏｐａｎｄＩｎｃｒｅａｓｅＣｕｒｒｅｎｃｙＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｎＡｌｕｍｉｎｕｍ

ＲｅｄｕｃｔｉｏｎＣｅｌｌａｔＬｏｗＶｏｌｔａｇｅ

ＧＥＮＧＨｕｉ

(ＬａｎｚｈｏｕＢｒａｎｃｈｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａꎬＬａｎｚｈｏｕ７３００６０ꎬＣｈｉｎａ)

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｓｔａｂｌｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｅｂａｋｅｄｃｅｌｌｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｅｌｌｂｏｔｔｏｍꎬａｎｄｉｔｓｃｅｌｌｃａｖｉｔｙｉｓｔｈｅｋｅｙｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒａｃｔｉｃｅꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｇｉｖｅｓｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ.

ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｃｅｌｌｃａｖｉｔｙꎬｒｅｄｕｃｅｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｄｒｏｐａｔｔｈｅｃｅｌｌｂｏｔｔｏｍａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬａｎｄＫｅｙＷｏｒｄｓ:ｂｏｔｔｏｍｖｏｌｔａｇｅｄｒｏｐꎻｃｕｒｒｅｎｃｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎻａｖｅｒａｇｅｖｏｌｔａｇｅꎻｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎꎻＤＣｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ

１　引言

在正常铝电解的生产中ꎬ一个良好规整的炉膛是提高电流效率ꎬ降低平均电压的首要条件ꎮ规整的炉膛内型ꎬ沉淀生成率很低ꎬ好的炉膛使垂直电流增加ꎬ即使有少量的沉淀在垂直电流的作用下ꎬ能通过自身的能力熔化掉ꎬ始终能保持一个干净规整的炉膛ꎬ洁净了炉底ꎬ降低了炉底压降ꎬ从而提高了电流效率ꎬ降低了能耗[１]ꎮ针对个别炉膛状况较差电解槽ꎬ通过持续的人工辅助处理ꎬ调整技术条件ꎬ逐步改善炉膛状况ꎬ可达到比较理想的生产效果ꎮ本文分析了炉底压降增大的主要因素ꎬ提出了改进措施ꎬ并比较了改进效果ꎮ

他因素干扰的情况下ꎬ随着电解槽的槽龄的增加而提高ꎮ但是在正常生产过程中各项因素的影响也会２.１　技术条件因素造成炉底压降升高

技术条件的失衡影响电解槽的炉膛状况ꎬ主要表现为槽炉底生成大量沉淀或结壳炉膛状况恶化ꎬ炉帮化空或伸腿过长ꎬ造成炉底压降长高ꎮ其主要原因有以下几个方面ꎮ沉淀增多ꎮ

⑴长期电解质水平偏低或偏高ꎬ都会造成炉底电解质水平长期低于１３ｃｍ以下ꎬ电解质溶解氧化铝的能力迅速变差ꎬ沉降速度过快ꎬ没有溶解完氧化铝便沉入铝液中形成沉淀ꎬ另外氧化铝浓度不易控制ꎬ极易发生闪烁效应或氧化铝浓度过大ꎬ造成沉淀多ꎮ质水平偏高时ꎬ低残极壳面烧空严重ꎬ大量物料进入电解槽中形成沉淀ꎬ从而造成炉底压降对炉底压降造成升高ꎮ

２　生产管理中炉底压降增大的主要因素

电解槽炉底压降升高的原因有很多ꎬ在没有其

３８升高ꎮ结壳ꎮ

　　　　　　　　　甘　肃　冶　金　　　　　　　　　　　　　　　　第４１卷

⑵长时间槽温偏低ꎬ容易造成炉底产生沉淀长时间的槽温过低ꎬ不能得到恢复ꎬ电解质的熔

而实践证明ꎬ铝水平升高ꎬ虽然炉底温度会降低ꎬ但能稳定铝液的流动速度ꎬ减轻了铝液对炉帮的冲刷ꎬ增厚了炉帮ꎬ减少了散热ꎬ增加了垂直电流ꎬ为熔化炉底创造了条件ꎬ但是铝水平不易过高ꎬ过高适得其反ꎬ保持在２４~２６ｃｍ之间ꎬ可以根据具体槽况而定ꎮ

⑵加强精细化管理ꎬ提高各项工作的执行力ꎬ是在生产中ꎬ通过严格公平的管理制度ꎬ加强各项工作的落实力度ꎬ严格对各项工作的工作质量进行解能力大大降低ꎬ大量的氧化铝沉入炉底ꎬ边部沉淀逐渐结晶ꎬ形成结壳伸腿过长ꎬ从而造成炉底压降升高ꎮ

⑶病槽引起炉底压降升高ꎮ

降低炉底压降的保障ꎮ

在电解生产中ꎬ产生病槽ꎬ生产技术条件严重失衡ꎬ氧化铝熔解能力差ꎬ形成炉底沉淀或结壳ꎬ造成炉底压降上升⑷例如长时间降低电流负荷其它方面的影响ꎮ

ꎮ

ꎬ或停电造成炉底状况恶化ꎬ炉底压降升高ꎮ电解质成分的变化ꎬ造成氧化铝熔解能力变差ꎬ电解质中锂含量ꎬ钙含量过高ꎬ会严重影响氧化铝熔解度和熔解速度ꎮ槽温过低ꎬ２造成沉淀或结壳.２　操作管理中的过失造成炉底压降升高

ꎬ造成炉底压降长高等ꎮ

操作管理中的过失造成炉底压降升高ꎬ其主要表现在四个方面:第一、槽内出现壳头堵料时ꎬ个别员工责任心不强ꎬ将其打入槽内造成炉底大量沉淀ꎻ第二、在封阳极、封火苗时没有封实ꎬ造成阳极烧空多ꎬ物料大量进入槽内ꎬ形成沉淀结壳ꎻ第三、在换极过程中ꎬ捞取面壳块不干净ꎬ造成炉底沉淀结壳ꎻ第四、设备巡视点检不到位ꎬ造成槽上部漏氧化铝或氟化铝下漏严重ꎬ大量物料进入槽内ꎬ形成沉淀结壳等方面ꎮ

３　优化炉膛、降低炉底压降措施

降低炉底压降主要有两个方面的工作ꎬ针对炉膛状况较好的炉底压降较小的槽ꎬ不能放松警惕ꎬ加强日常管理ꎬ不能因为人为管理因素ꎬ造成炉膛破坏ꎬ炉底压降升高ꎻ另一方面就是针对炉膛较差ꎬ炉底压降大ꎬ运行不稳定的电解槽ꎬ通过人工辅助处理逐步ꎬ调整技术条件ꎬ缓慢地把炉底压降降下来ꎮ低炉底压降的前提⑴保持稳定的电解生产和稳定的技术条件是降ꎮ

在正常的生产中ꎬ各项技术条件的稳定是保持

炉底压降降低的前提[２]不会给炉底创造产生沉淀的机会ꎬ只有稳定的技术条件ꎮ特别注意铝水平ꎬ才不能大起大落ꎮ较高铝水平是保证形成一个较好炉帮的前提ꎮ以前以为铝水平较高炉底压降会升高ꎬ

把关ꎬ考核奖励并重ꎬ使生产中的每一名员工都按照工作标准进行生产与管理[３]理ꎬ通过管理人员每天的深入生产槽间进行帮扶ꎮ同时强化人性化管ꎬ解决生产中的实际难题ꎬ提高工作积极性和自觉性ꎮ自然使各项工作指令得到很好的落实ꎬ保证了电解槽向好的方面进行转变⑶人工辅助处理炉底ꎮ手段ꎮ

ꎬ是降低炉底压降的重要在换极打开炉面时ꎬ用长钩摸好炉底ꎬ发现下料点处或炉帮边部有沉淀时ꎬ使用专用的大铁铲将炉底的沉淀挖出来ꎬ保障每一次换极将炉底处理干净ꎬ从而大大降低炉底压降ꎮ发现炉底伸腿过长或结壳时ꎬ用钩子钩一钩ꎬ或用钢钎捅一捅ꎬ对有松动的取出来ꎬ对伸腿过大辅助处理ꎬ非常有利于槽子炉膛的改善ꎮ由于槽子两端头下料口受热场、磁场的影响ꎬ下料口容易偏冷ꎬ且电解质流速偏低ꎬ容易产生沉淀ꎬ并且造成堵料现象较多ꎬ为消除沉淀ꎬ将烟道口或出铝口打的大一些ꎬ采用专用的沉淀铲ꎬ将下料口下的沉淀挖出来ꎬ这样不仅可以干净炉底ꎬ降低炉底压降ꎬ而且极大的降少堵料现象ꎬ促使电解槽好转ꎮ

４　效果分析

采用以上措施对二厂３０８０槽进行了长期优化ꎬ不仅经济指标有明显的好转而且槽运行更加平稳ꎬ抗风险和抗干扰能力更强ꎬ电解槽阶段主要经济指标如表１ꎮ

该台电解槽的炉底压降由原来的４１２.７ｍＶ降低到目前的３７６.２ｍＶꎬ平均电压由随着槽龄的升高９３.４％ꎬ而增加ꎬ直流电耗由电流效率由原来的１３１２８ｋＷｈ９０.４１％/提高到目前的

１２步提升空间８１０ｋＷｈꎮ

/ｔ􀅰Ａｌꎬ其经济效果明显ｔ􀅰Ａｌꎬ并且还有进一提升到目前第６期　　　　　　　　耿　晖:铝电解槽低电压下降低炉底压降提高电效措施分析与应用　　

表１　３０８０＃技术条件与指标

月份设定电压/Ｖ平均电压/Ｖ槽温/℃质水平/ｃｍ铝水平/ｃｍ炉底压降/ｍＶ效率/％直耗/ｋＷｈ/ｔ􀅰Ａｌ

１月３.９７０３.９８３９３８.７１６.９２２.５４１２.７９０.４１１３１２８

２月３.９７０３.９８９３６.３１７.１２４.９４０１.３９０.６６１３０８２

３月３.９７０３.９８９３８.６１７.０２４.５３９５９１.３１２９９１

４月３.９７０３.９７８９３１.４１６.９２５.０３８７.８９１.５１２９５６

５月３.９７２３.９８７９３２.１１７.２２６.４３８７.２９１.６１２９７１

６月３.９７５３.９９４９３３.２１７.１２６.７３８６.２９２１２９３７

７月３.９７６３.９９５９３１.６１７.４２７.４３８４９２.９１２８１５

８月３.９８５４.００２９３０.４１７.２２８.４３８６９３.２１２７９６

９月４４.０１３９３１.１１７.１２８.２３８０９３.３１２８１８

１０月４４.０１５９３２.３１７.５２８.６３７６.２９３.４１２８１０

３９

５　结语

在现代铝电解工作实际生产中ꎬ一方面需根据电解槽实际状况匹配合适的工艺参数ꎻ另一方面提高管理水平和质量ꎬ构建规整的炉膛ꎬ降低炉底压降ꎬ提高电解槽的电流效率ꎬ从而降低直流电耗ꎬ达到节能减排的目的ꎬ提升企业竞争力ꎮ参考文献:

[１]　田应甫.大型预焙铝电解槽生产实践[Ｍ].长沙:中南

工业大学出版社ꎬ１９９７.

[２]　李　清.大型预焙槽炼铝生产工艺与操作实践[Ｍ].长沙:中南大学出版社ꎬ２００５.沙:中南大学出版社ꎬ２０１１.

收稿日期:２０１９￣０５￣２１

作者简介:耿　晖(１９７８￣)ꎬ男ꎬ大专学历ꎮ从事电解生产工作ꎮ

[３]　梁学民ꎬ张松江.现代铝电解生产技术与管理[Ｍ].长

(上接第３６页)

排料门每分钟扭矩差值与动作频率的关系所示ꎬ对排料门油缸、伺服阀起到有效的保护功能ꎮ

和参数ꎬ最终实现了自投产十多年来一直未能实现的美国ＢＰ连续混捏机扭矩自动控制功能ꎬ通过长期稳定的使用证明控制效果理想ꎬ实现了关键进口设备控制方式的自主设计和改造并取得较好的控制效果ꎬ减小了对进口设备厂家技术的依赖ꎻ混捏扭矩达到理想值且进入腔体的物料与排除的物料保持平衡后ꎬ混捏机的最高扭矩与最低扭矩基本稳定ꎬ扭矩趋势ꎬ如图８所示ꎬ控制效果较为理想ꎮ参考文献:

[１]　万百五ꎬ韩崇朝ꎬ蔡远利.控制论———概念、方法与应用

图８　混捏机扭矩稳定运行的趋势效果图

[Ｍ].北京:清华大学出版社ꎬ２００９.

[２]　钱晓龙.ＣｏｎｔｒｏｌＬｏｇｉｘ系统组态与编程———现代控制工程设计[Ｍ].北京:机械工业出版社ꎬ２０１３.

收稿日期:２０１９￣０５￣２８

作者简介:王(１９８９￣)ꎬ男ꎬ汉族ꎬ甘肃民勤人ꎮ负责电气控制系统的设计改造及故障处理ꎮ

６　使用效果

通过对连续混捏机左右排料门根据扭矩变化实现自动控制的设计和实践ꎬ通过多次优化控制方式