應(yīng)用新技術(shù)降低240kA鋁電解槽電耗

摘 要：在240kA鋁電解槽大修的過程中應(yīng)用多種有效的技術(shù)，可保證系統(tǒng)的安全運行，而且實踐也充分證明，應(yīng)用新技術(shù)對240kA鋁電解槽進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可有效地解決電解槽在低電壓條件下能量不平衡的問題，從而維護電解槽的平穩(wěn)運行，減少鋁電解槽的電能消耗。

關(guān)鍵詞：240kA鋁電解槽；新技術(shù)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；電能消耗

中圖分類號：TF821 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）33-0267-01

某企業(yè)投資鋁電解槽低電壓節(jié)能與減排綜合技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)化示范工程項目，指派專業(yè)的技術(shù)人員到國外學(xué)習(xí)和調(diào)研，掌握了一些新的工藝和設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀，并在調(diào)研的過程中掌握了較多的專業(yè)性資料，如今在企業(yè)內(nèi)部實施低電壓試驗，而這種電解槽在應(yīng)用的過程中可有效提升經(jīng)濟指標，同時達到節(jié)約能耗的效果。

1 新技術(shù)的應(yīng)用

1.1 高導(dǎo)電性陰極鋼棒技術(shù)的應(yīng)用

高導(dǎo)電性陰極鋼棒可有效降低爐底壓降，于鋼棒出電處使用適量的絕緣材料，可起到控制陰極鋼棒端導(dǎo)電面的作用。且陰極鋼棒的結(jié)構(gòu)也因此發(fā)生了較大的變化，鋼棒的厚度也因此有所增加，爐底的壓降明顯下降。又因為普通陰極鋼棒與高導(dǎo)電性陰極鋼棒的結(jié)構(gòu)不同，高導(dǎo)電性陰極鋼棒主要采用分段式結(jié)構(gòu)，其尺寸較普通陰極鋼棒明顯減小。所以將兩種陰極鋼棒對陰極的壓降與水平電流的影響進行仿真處理，結(jié)果顯示普通陰極鋼棒的水平電流平均值、爐底壓降以及電阻率要明顯高于高導(dǎo)電性陰極鋼棒。所以，采用高導(dǎo)電性陰極鋼棒可有效保證電解槽的穩(wěn)定運行，并且還可明顯降低槽電壓。

1.2 30%石墨陰極炭塊和冷搗糊技術(shù)的應(yīng)用

高石墨含量陰極炭塊本身具有良好的性能，尤其是在抗鈉性和抗腐蝕性方面，其優(yōu)勢更為明顯，此外，這種材料也具有較強的導(dǎo)電性，因此其對降低爐底的壓漿有著十分積極的作用；冷糊技術(shù)在環(huán)保性和搗實性上具有顯著的優(yōu)勢，并且其焙燒收縮率較低。研究顯示，30%的石墨陰極炭塊電阻率差異較小，因此選用30%的石墨陰極炭塊效果更佳。

1.3 優(yōu)化陰極組裝工藝的應(yīng)用

在陰極組裝中，應(yīng)采用鋪設(shè)石墨粉的方式，從而確保鋼板與炭塊接觸更為充分，有效控制陰極鋼棒和陰極炭塊接觸壓降，可在炭塊鋼棒槽的底部鋪置適量的石墨粉，同時采用樣板刮平石墨粉的墊層。不僅如此，炭塊鋼棒槽的端頭還應(yīng)采用適量的糊料密封，從而有效減少石墨粉的損失。這里需利用性能較好的測量設(shè)備，從而充分保證鐵碳壓降測量的科學(xué)性及合理性。而為了更加有效地控制陰極炭塊組裝的效果，可采用專業(yè)的鐵碳壓降測試儀，增強測量的準確性。組裝好后，其陰極溫度需控制在室溫上下，且規(guī)定測量標準在60mV以內(nèi)。

1.4 電解槽保溫結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施

若工作電壓明顯降低，普通槽的熱收入會明顯下降，由于其為低電壓運行，電解質(zhì)的含量也會有所下降，爐底的沉渣也會有所增多。換極之后，電壓擺動十分明顯。上述問題對電解槽的平穩(wěn)運行有著十分顯著的負面影響，所以，為了在低電壓條件下，電解槽可以平穩(wěn)的運行，并且具有良好的熱平衡性，應(yīng)在電解槽內(nèi)部予以保溫處理，同時還需進行科學(xué)的仿真計算，進而使其內(nèi)襯結(jié)構(gòu)更為合理。

2 電解槽焙燒啟動及后期生產(chǎn)工藝技術(shù)管理

2.1 焙燒啟動管理分析

在實際的工作中應(yīng)按照標準和要求完成焙燒啟動工藝操作流程，并結(jié)合實際增加分流片，從而有效擴大分流的面積。電流強度要采用分階段增加的方式來處理，使其從120kA上升至240kA。另外還要對電解槽的沖擊壓予以更為科學(xué)的控制，以此有效減少熱沖擊對陰極的損害，避免陰極與陽極電流出現(xiàn)分布不均的問題，產(chǎn)生局部過熱的現(xiàn)象。這里需注意，普通槽的沖擊電壓為4.3V，而試驗槽的沖擊電壓為3.76V。

這種電解槽啟動初期的電壓要在6.5V以內(nèi)，電解質(zhì)的溫度在1020℃以下，同時還要對電解質(zhì)水平予以嚴格控制。每隔2h測量一次鋼棒、爐底、爐幫和電解質(zhì)的溫度，若電解質(zhì)溫度在1020℃以上，應(yīng)及時加入適量的鋁液，以降低槽溫，同時利用吹風降低槽內(nèi)的溫度。在非正常期，內(nèi)槽電壓、鋁水平及電流效率等參數(shù)均需按照優(yōu)化處理之后的方案予以妥善處理，這也能夠有效避免因操作不科學(xué)對試驗槽所構(gòu)成的負面影響。

2.2 正常生產(chǎn)期工藝參數(shù)管理分析

在試驗槽的正常生產(chǎn)期當中，結(jié)合電解槽運行的具體情況，科學(xué)設(shè)置不同類型的工藝參數(shù)，以此讓電解槽維持物料與能量的平衡，使電解槽平穩(wěn)運行。在長期實踐過程中探索出電解槽運行的有效參數(shù)，表1為普通槽與試驗槽的工藝技術(shù)參數(shù)對比表。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 保溫效果測量

在實驗中選擇15臺普通的電解槽，并測量了鋼棒、爐幫和爐底的溫度，將普通數(shù)據(jù)與試驗槽數(shù)據(jù)進行了科學(xué)的比對，發(fā)現(xiàn)試驗槽的鋼棒溫度、爐幫溫度和爐底溫度都均明顯降低，在對內(nèi)襯結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化處理后，電解槽的保溫效果也有了質(zhì)的飛躍。

3.2 爐底壓降測量

隨機選擇10臺普通槽的爐底壓進行測量，并與試驗槽進行了科學(xué)的比對，在測量中發(fā)現(xiàn)，試驗槽與普通槽相比，爐底壓降顯著減少，效果較為明顯。

3.3 爐膛內(nèi)形對比

隨機選擇15臺普通槽，對爐幫厚度進行了測量，同時將這一數(shù)據(jù)與試驗槽數(shù)據(jù)進行了詳細的比對，測量和分析中發(fā)現(xiàn)，試驗槽的平均側(cè)部爐幫的厚度與底部的爐幫厚度要比普通草更薄。雖然在電解槽內(nèi)部增加了內(nèi)保溫材料，但若使用相同的工藝，試驗槽的電壓更低，且爐幫成形的效果也相對較好。在電解槽啟動的初期，其形成速度不如普通電解槽，但是在爐幫啟動運行一個月之后，爐幫的厚度與普通電解槽相差無幾。

4 結(jié) 語

總之，幾種新技術(shù)的應(yīng)用一方面解決了電解槽低電壓運行過程中所出現(xiàn)的角部伸腿肥大問題，另一方面還可有效解決電解質(zhì)水平較低的問題，當前，新型的電解槽能夠保持長期平穩(wěn)的運行，且陰極內(nèi)襯在應(yīng)用的過程中也沒有產(chǎn)生較為明顯的故障，極具推廣價值。

參考文獻

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收稿日期：2018-10-19