節(jié)能型SY400預(yù)焙陽(yáng)極電解槽性能測(cè)試實(shí)踐

戴英飛　閆紹勇　孫康健　周洋　許宏立　秦道三　陳東　趙愛國(guó)

摘要：某公司新建的400KA電解槽系列于2014年上半年投產(chǎn)完畢，該槽型采用了沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司最新開發(fā)的節(jié)能型新型陰極結(jié)構(gòu)技術(shù)、雙煙管技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。為考評(píng)電解槽電流效率和能耗情況，隨機(jī)抽取一個(gè)工區(qū)組織了為期一個(gè)月的性能測(cè)試，結(jié)果顯示，節(jié)能型SY400預(yù)焙陽(yáng)極電解槽生產(chǎn)平穩(wěn)高效，測(cè)試期內(nèi)電流效率為93.4%、噸鋁直流電耗為12628kwh/t-Al。本文著重介紹了性能測(cè)試中電流效率、直流電耗的測(cè)試方法和相關(guān)數(shù)據(jù)分析等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：SY400電解槽；性能測(cè)試；電流效率；直流電耗

中圖分類號(hào)：TF821文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

Abstract： The company's new 400 Ka potline finished in the first half of 2014 and put into production，the trough type Sami is adopted the latest development of energy-saving new cathode structure technology， many advanced technology such as double pipe technique. efficiency and energy consumption for electrolytic cell for examination and assessment of current situation， randomly assigned a work area organized a month-long performance tests， the results showed that smooth and efficient energy-saving SY400 GMLRS pre-baked anode cell production， the test period current efficiency was 93.4%， tons of aluminum dc power consumption was 12628 KWH/t - Al. This paper introduces the current efficiency in the performance test， test method of the dc power consumption and related data analysis， etc.

Keywords： SY400 GMLRS electrolytic cell；performance tes；current efficiency；dc power consumption

某公司電解車間共安裝152臺(tái)SY400大型電解槽，系列年產(chǎn)原鋁163548噸，SY400電解槽采用了沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司最新開發(fā)的節(jié)能型新型陰極結(jié)構(gòu)技術(shù)、雙煙管技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。該公司首批電解槽于2013年12月16日進(jìn)行通電試驗(yàn)，12月18日順利完成通電試驗(yàn)，12月20日開始通電焙燒，至2014年5月，152臺(tái)電解槽全部啟動(dòng)完畢。為檢驗(yàn)SY400電解槽電流效率和直流電耗情況，隨機(jī)抽取一個(gè)工區(qū)38臺(tái)槽開展了為期30天的性能測(cè)試。

1 測(cè)試方法

1.1測(cè)試平均電流效率方法

（1）采用加銅盤存法測(cè)定單槽日產(chǎn)熱金屬鋁量；

（2）400電解槽出鋁周期設(shè)為24小時(shí)；

（3）M1表示一個(gè)區(qū)38臺(tái)電解槽30天的出鋁總量，在鑄造車間入口處過(guò)磅記重；

（4）在性能測(cè)試期間，在更換陽(yáng)極、撈炭渣等工藝操作過(guò)程中要帶出電解質(zhì)，這些電解質(zhì)中可能會(huì)帶有鋁液，這些電解質(zhì)液要專門進(jìn)行固化，然后分別破碎，回收的鋁在計(jì)量秤上稱重記錄，這些鋁定義為M2；

（5）在性能測(cè)試期間，使用真空抬包從被測(cè)試電解槽中吸出鋁液時(shí)會(huì)有部分鋁液凝固在真空抬包和吸鋁管內(nèi)壁，在清理真空抬包和吸鋁管時(shí)需要將這些鋁回收，回收的鋁在計(jì)量秤上稱重記錄，這些鋁定義為M3；

（6）一個(gè)區(qū)38臺(tái)性能測(cè)試電解槽槽膛內(nèi)存鋁量按加銅盤存法計(jì)量，考慮加入的銅會(huì)影響原鋁等級(jí)，加銅槽過(guò)程會(huì)造成生產(chǎn)調(diào)配的困難，因此選擇了5臺(tái)典型槽進(jìn)行加銅盤存。

性能測(cè)試前的最后一次出鋁后的測(cè)量值為M4，性能測(cè)試后最后一次出鋁后的測(cè)量值為M5；

（7）在性能測(cè)試期間，一個(gè)區(qū)38臺(tái)被測(cè)試電解槽30天的鋁產(chǎn)量為：

M= M1+M2+M3+M5-M4；

單槽平均日產(chǎn)原鋁量按下式計(jì)算出：MAV=

（8）平均電流效率：η=MAV/M0×100%，M0=400×24×0.3355=3027.55kg/p.d

η表示電流效率，M0表示每天每臺(tái)電解槽理論產(chǎn)出熱鋁量

1.2 平均每噸熱金屬鋁直流電耗

（1）平均每噸熱金屬鋁直流電耗 按下式計(jì)算：

= =系列電流強(qiáng)度（A）×38臺(tái)被測(cè)試電解槽總槽電壓（V）×24小時(shí)×30天× =

（2）M表示一個(gè)區(qū)38臺(tái)測(cè)試電解槽30天的熱鋁產(chǎn)出總量；

（3）系列電流強(qiáng)度根據(jù)安裝在整流所的直流傳感器測(cè)量；

（4）一個(gè)區(qū)38臺(tái)測(cè)試電解槽的平均槽電壓（V）為電解槽工作電壓和標(biāo)準(zhǔn)均攤電壓之和；

（5）電解槽工作電壓按38臺(tái)被測(cè)試電解槽槽控系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)日?qǐng)?bào)讀數(shù)計(jì)算；

（6）標(biāo)準(zhǔn)均攤電壓是指液態(tài)鋁車間的進(jìn)/出電端母線電壓降、中間過(guò)道母線電壓降以及端頭母線電壓降均攤到每一臺(tái)電解槽的電壓值；

（7）性能測(cè)試結(jié)束時(shí)匯總出每天的電流強(qiáng)度和電解槽工作電壓讀數(shù)，以計(jì)算出被測(cè)試電解槽總的直流電耗；

（8）系列電流強(qiáng)度槽控系統(tǒng)采集系列電流強(qiáng)度；

（9）電解槽工作電壓采用槽控機(jī)統(tǒng)計(jì)的電壓表讀數(shù)。

1.3 加銅盤存槽內(nèi)在產(chǎn)鋁的方法

（1）測(cè)試區(qū)總槽數(shù)為38臺(tái)，方案確定5臺(tái)作為加銅盤存槽；

（2）每次盤存分兩次加銅，第一次加銅約1kg，第二次加銅約8kg；

（3）加銅后約24小時(shí)取樣，根據(jù)銅濃度計(jì)算在產(chǎn)鋁；

（4）根據(jù)測(cè)試的鋁水平h確定每cm鋁量（m），計(jì)算方法為m=Q/h；

（5）取加銅盤存槽cm鋁量平均值計(jì)算工區(qū)在產(chǎn)鋁量。

2 相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)及分析

2.1標(biāo)準(zhǔn)均攤電壓

標(biāo)準(zhǔn)指液態(tài)鋁車間的進(jìn)/出電端母線電壓降、中間過(guò)道母線電壓降、端頭母線電壓降以及電解槽陽(yáng)極效應(yīng)電壓均攤到每一臺(tái)電解槽的電壓值；其中陽(yáng)極效應(yīng)均攤已統(tǒng)計(jì)在每臺(tái)槽的平均電壓內(nèi)。經(jīng)過(guò)測(cè)量，外部母線總壓降為1795mv，平均每臺(tái)槽均攤為15.1mv。

2.2 每日工區(qū)出鋁量

出鋁量的稱重工作由位于電解車間中通廊的地磅進(jìn)行，每日出鋁量的統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)為每日測(cè)試工區(qū)出鋁量磅單。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，測(cè)試期內(nèi)測(cè)試工區(qū)38臺(tái)槽出鋁總量為 3449.8t。

2.3 M2與M3的確定

根據(jù)廠內(nèi)的統(tǒng)計(jì)，廠內(nèi)每天約有2噸清理抬包等的含鋁物料，含鋁物料含鋁量約20%，測(cè)試槽為系列總槽數(shù)的25%，經(jīng)分析測(cè)試期間的30天，歸于測(cè)試區(qū)清包物料中鋁總量為3t。

2.4 第一次在產(chǎn)鋁盤存

根據(jù)方案確定，選擇5臺(tái)電解槽進(jìn)行在產(chǎn)鋁量的盤存；盤存采用兩次加銅法，第一、二次分別加入約1kg，8kg的銅，兩次加銅間隔為24小時(shí)。經(jīng)過(guò)盤存，第一次盤存中公分鋁量為1.393噸，38臺(tái)槽在產(chǎn)鋁總量為1403.036噸。

2.5 第二次在產(chǎn)鋁盤存

經(jīng)過(guò)盤存，第二次盤存中公分鋁量為1.400噸，38臺(tái)槽在產(chǎn)鋁總量為1394.068噸。

2.6 電解槽工作電壓

電解槽工作電壓采用槽控系統(tǒng)每天日?qǐng)?bào)表統(tǒng)計(jì)的工區(qū)電解槽平均電壓，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，測(cè)試期內(nèi)38臺(tái)槽平均電壓為 3.942V。

2.7 電解槽工作電流

系列電流強(qiáng)度通過(guò)整流所的計(jì)算機(jī)能夠直接讀出系列電流強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，測(cè)試期內(nèi)，槽每日平均電流為 401.7kA。

2.8測(cè)試平均電流效率計(jì)算

M= M1+M2+M3+M5-M4；

單槽平均日產(chǎn)原鋁量按下式計(jì)算出：MAV=

平均電流效率η=MAV/M0×100%，M0=401.7×24×0.3355=3234.49kg/p.d

η表示電流效率，M0表示每天每臺(tái)電解槽理論產(chǎn)出熱鋁量

M1表示一個(gè)區(qū)38臺(tái)電解槽30天的出鋁總量 ，根據(jù)表2可知M1=3449.8t

M5為第二次盤存在產(chǎn)鋁量M5=36.686×38=1394.068t

M4為第一次盤存在產(chǎn)鋁量M4=36.922×38=1403.036t

根據(jù)（2.3）可知M2+M3=3t

M=M1+M2+M3+M5-M4=3449.8+3+1394.068-1403.036=3443.832噸，

則電流效率η=MAV/M0×100%=3443.832/（3.23449*38*30）×100%=93.40%。

2.9平均每噸熱金屬鋁直流電耗

（1）平均每噸熱金屬鋁直流電耗 按下式計(jì)算：

= =系列電流強(qiáng)度（A）×38臺(tái)被測(cè)試電解槽總槽電壓（V）×24小時(shí)×30天× =

（2）M表示一個(gè)區(qū)38臺(tái)測(cè)試電解槽30天的熱鋁產(chǎn)出總量；

（3）系列電流強(qiáng)度根據(jù)安裝在整流所的直流傳感器測(cè)量，38臺(tái)被測(cè)試電解槽總槽電壓（V）=38×（3.942+0.0151）=150.37，則噸鋁熱金屬直流電耗P=（401.7×150.37×24×30）/3443.832=12628kwh/t-al。

3 測(cè)試結(jié)論

節(jié)能型SY400電解槽是新一代技術(shù)成熟、低能耗型電解槽。根據(jù)以上性能測(cè)試分析可知：

（1）SY400電解槽節(jié)能高效，電解槽生產(chǎn)平穩(wěn)；

（2）測(cè)試期內(nèi)測(cè)試電解槽平均電流效率為 93.40%；

（3）測(cè)試期內(nèi)測(cè)試電解槽原鋁直流電單耗為 12628kh/t-al。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉業(yè)翔，李劼等.現(xiàn)代鋁電解[M].北京：冶金工業(yè)出版社.

[2]邱竹賢.預(yù)焙槽煉鋁.冶金工業(yè)出版社，2005.