停限電對(duì)電解鋁生產(chǎn)的影響分析

郭彬　張文明　黃書(shū)文

【摘要】原鋁的生產(chǎn)需要強(qiáng)大直流電作為能源，穩(wěn)定的直流電供應(yīng)至關(guān)重要，不但對(duì)安全穩(wěn)定生產(chǎn)有利，而且也有利于取得良好的生產(chǎn)指標(biāo)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。而停限電會(huì)對(duì)電解鋁生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響，該文通過(guò)本公司近期發(fā)生的一次普通停限電情況，對(duì)電解鋁生產(chǎn)的影響進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】停限電；電解鋁；生產(chǎn)影響

本公司采取自備電廠給電解供電，時(shí)常因?yàn)楣╇姍C(jī)組故障造成停電限電，在目前本公司各系列均采用低電壓工藝生產(chǎn)，電解槽的抗干擾能力較差情況下，停限電的影響更加明顯，每次停限電都會(huì)造成鋁電解槽很大波動(dòng)，恢復(fù)正常狀態(tài)需要的時(shí)間很長(zhǎng)，停限電破壞了電解槽的熱平衡，電解質(zhì)收縮，易出現(xiàn)沉淀，效應(yīng)多，影響電解槽的電流效率、噸鋁單耗、氟化鹽單耗、碳耗等指標(biāo)，也會(huì)造成工人勞動(dòng)強(qiáng)度增加，環(huán)境污染等多方影響。

1、停限電簡(jiǎn)述

4月13日10：26，因自備電廠機(jī)組事故造成本公司的電解二、三期（380kA、400kA系列）發(fā)生限電事故。

二期：10：26開(kāi)始電流強(qiáng)度由380kA迅速下降，至11：26降至115kA的最低點(diǎn)。隨后逐漸上升，至14：00上升至350kA左右，并在340～360kA范圍內(nèi)波動(dòng)。至次日0：26恢復(fù)至380kA的正常水平。4月13日平均電流強(qiáng)度為347.8kA。

三期：10：26開(kāi)始由400kA迅速下降至340kA，此后一直保持在350kA左右，至次日03：40左右恢復(fù)至400kA的正常水平。4月13日平均電流強(qiáng)度為375.4kA。

2、對(duì)電解鋁生產(chǎn)的影響

以4月13日10：26因自備電廠機(jī)組事故為例，簡(jiǎn)單計(jì)算一下二期電解鋁廠主要損失。

2.1 對(duì)鋁產(chǎn)量的影響：4月13日二期全天平均電流強(qiáng)度為347.8kA，較正常電流強(qiáng)度（380 kA）相比，當(dāng)天二期電解槽約少產(chǎn)鋁139.98t（不包括因效應(yīng)造成的影響）。計(jì)算過(guò)程如下：

正常電流強(qiáng)度產(chǎn)量：0.3355×380000×24×231×0.92×10-6=650.26t

4月13日產(chǎn)量：

（1）電流效率估算：（0.92×10.5+0.45×2.5+0.905×9）÷24=78.88%（見(jiàn)計(jì)算依據(jù)）

（2）產(chǎn)量：0.3355×347800×24×231×0.7888×10-6=510.28t

4月13日較正常情況下少產(chǎn)鋁：650.26t-510.28t=139.98t

因此，本次停電所造成的電流強(qiáng)度以及電流效率的下降直接造成全月的鋁量減少近140t，加上對(duì)隨后幾天效率的影響，鋁產(chǎn)量的損失很大。

計(jì)算依據(jù)：刨除在修及非正常生產(chǎn)期的電解槽，二期共231臺(tái)槽；正常電流強(qiáng)度（380kA）以92%的電流效率計(jì)算；4月13日10：26之前，電流保持在380kA，正常生產(chǎn)，按92%的電流效率計(jì)算；從10：26至11：26電流由380kA降至115kA，隨后在14：00升至350kA，這2.5個(gè)小時(shí)內(nèi)，絕大部分時(shí)間處于不產(chǎn)鋁狀態(tài)，按45%的電流效率計(jì)算；從14：00至次日00：26電流基本在350-360kA附近波動(dòng)，因效應(yīng)頻發(fā)、兩平衡遭破壞、爐膛不匹配等，以90.5%的電流效率計(jì)算。

2.2 對(duì)直流電單耗的影響：4月12日電壓3.998V，4月13日為3.960V；正常槽的效率以92%計(jì)算，4月13日的效率按上文的78.88%計(jì)算：

正常情況直流電單耗：2980×3.998/0.92=12950 kwh/t·Al

4月13日直流電單耗：2980X 3.960/0.7888—14960 kwh/t·A1

上述計(jì)算結(jié)果顯示：在正常情況下，二期電解槽直流電單耗約為12950kwh/t·Al，而4月13日當(dāng)天的直流電耗約為14960 kwh/t·A1，噸鋁直流電單耗約增加了2010kwh。

由于三期電解分廠以網(wǎng)電為主，本次機(jī)組事故對(duì)三期電解槽的影響不太大，不做贅余。

2.3 效應(yīng)影響：我們對(duì)事故當(dāng)日、次日以及事故發(fā)生前兩日的效應(yīng)情況進(jìn)行對(duì)比，詳情如下表：

由上表可看出，本次停電對(duì)陽(yáng)極效應(yīng)影響很大。二期：4月13日較前兩日約增加700個(gè)效應(yīng)，4月14日約增加130個(gè)。三期：4月13日較前兩日約增加150個(gè)效應(yīng)，4月14日約增加110個(gè)。

效應(yīng)數(shù)量的劇增，大大增加氟化鹽的揮發(fā)、效應(yīng)棒的損耗以及在產(chǎn)鋁的損失。按一個(gè)效應(yīng)消耗3根效應(yīng)棒，一根效應(yīng)棒損耗5kg在產(chǎn)鋁計(jì)算（按一個(gè)效應(yīng)持續(xù)時(shí)問(wèn)為3分鐘計(jì)算，則每發(fā)生一個(gè)效應(yīng)電解槽少產(chǎn)鋁約為：0.3355×355000×0.905×3/60×10^-3=5.39kg，再加上效應(yīng)棒插入陽(yáng)極底掌后，造成在產(chǎn)鋁燃燒和溶解損失，因此，保守估計(jì)每插一根效應(yīng)棒損耗5kg鋁），二期于4月13日因停電多消耗效應(yīng)棒約2100根，損耗在產(chǎn)鋁約10.5t（700×3×5×10^-3=10.5t）；三期于當(dāng)天因停電多消耗效應(yīng)棒約450根，損耗在產(chǎn)鋁約2.25t。

2.4 氟化鹽方面的影響：因停電造成的效應(yīng)數(shù)量劇增，導(dǎo)致氟化鹽的揮發(fā)大大增加，無(wú)法定量分析。氟化鹽的揮發(fā)損失，一方面造成生產(chǎn)成本的增加，更重要的，造成一定的環(huán)境污染，同時(shí)直接影響工人的身體健康，增加勞動(dòng)量。

3/經(jīng)濟(jì)損失分析

以二期為例（僅4月13日一天的損失）：

本次限電造成的經(jīng)濟(jì)損失主要有以下幾方面構(gòu)成：效率損失、直流電空耗、效應(yīng)所消耗的效應(yīng)棒及在產(chǎn)鋁、氟化鹽揮發(fā)損失、勞動(dòng)量的增加及環(huán)境污染。

效率損失：4月13日二期少產(chǎn)鋁139.98t，因效應(yīng)頻發(fā)造成的鋁損失10.5t，按當(dāng)前鋁錠市場(chǎng)價(jià)14800元/t，利潤(rùn)1500元/t計(jì)算，約損失225720元。

直流電空耗：4月13日二期產(chǎn)鋁510.28t，噸鋁直流電單耗增加2010kwh，按0.2902元/kwh的電價(jià)計(jì)算（2012年會(huì)計(jì)核算標(biāo)準(zhǔn)），約損失297647元。

效應(yīng)棒：多消耗效應(yīng)棒2100根，2.2元/根，約損失4620元。

氟化鹽揮發(fā)損失、勞動(dòng)量的增加及環(huán)境污染無(wú)法量化計(jì)算。

合計(jì)可計(jì)算的損失為：225720+297647+4620=527987元。

4、結(jié)束語(yǔ)

霍煤鴻駿鋁電公司目前有300kA、350kA、400kA三個(gè)系列電解槽，分別稱(chēng)為一期、二期、三期。其中一期和二期幾乎全部采用自備電廠供電，三期以網(wǎng)電為主，自備電廠供電為少數(shù)。由于自備電廠機(jī)組頻繁出現(xiàn)事故（僅今年第一季度就發(fā)生大大小小10多次事故，連三期也受到過(guò)3次較大程度的影響），加上本公司一、二期槽齡陸續(xù)達(dá)到設(shè)計(jì)的使用壽命，須逐步的停槽大修、通電焙燒、啟動(dòng)，這些因素都對(duì)電流強(qiáng)度的穩(wěn)定性影響非常大，使我們的生產(chǎn)變得非常被動(dòng)，效率低下。