降低電解槽停槽電壓連接裝置的試驗及結論

譚占平,秦幸旺,戴連松 ,谷玉彥

（1.河南東大冶金技術服務有限公司，河南 鄭州 450000；2.內蒙古錦聯(lián)鋁材有限公司，內蒙古 霍林郭勒 029200）

近些年來，隨著我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，電解鋁產(chǎn)量得到了大幅度的提高，但鋁錠市場價格的低迷與電解鋁用原材物料價格上漲的不對稱，導致企業(yè)利潤空間降低甚至虧損。企業(yè)為求生存，減少虧損，不得已停掉槽齡過長、運行狀況不佳和高耗低效的電解槽。在停槽大修期間，無功電耗造成正常生產(chǎn)指標中停槽壓降分攤值增加，導致噸鋁綜合電耗增加（且停槽數(shù)量越多，綜合電耗增加越多）。針對此種情況，企業(yè)組織技術人員對停槽壓降的組成部分進行研究分析，并積極開展試驗，發(fā)現(xiàn)通過采取縮短停槽后槽周母線通過的電流途徑，可以實現(xiàn)停槽短路口壓降的降低，達到降低電能空耗的運行目的。

試驗成功論證了降低停槽電壓連接裝置的可行性，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析和測算，能夠降低停槽期間的壓降，降低電能空耗，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益，為公司節(jié)約生產(chǎn)成本。

1 降低短路口壓降的原理

利用并聯(lián)電路原理：并聯(lián)電路總電阻小于任何支路上的電阻，并聯(lián)電路支路越多，每條支路分攤電流越小，總電壓就越低。

2 目前電解槽停槽后母線壓降和現(xiàn)狀

現(xiàn)有電解槽停槽時將電解槽的短路口絕緣插板撤出，將立柱母線兩側的短路口連接塊用鐵質螺栓壓緊,使短路口與立柱母線短接，電流從電解槽A面立柱母線與短路口的連接塊接觸地方通過，經(jīng)過短路口進入下一臺槽的母線。這種電流流經(jīng)途徑的存在以下缺點：

（1）目前國內大型電解槽鋁廠設計停槽壓降在280-320mv，這部分壓降為槽周母線壓降，而不產(chǎn)生任何經(jīng)濟效益，且電流越大，停槽數(shù)量越多，短路口電耗損耗越多。

（2）停槽后，電流需要先匯流至立柱母線，再通過停槽短路塊流向下臺槽，電流流經(jīng)母線途徑中焊接點和壓接處變多，母線長度長，造成母線壓降大，400KA電解槽停槽壓降按300mv計算，每天耗電2880kwh，此用電無任何經(jīng)濟效益。

（3）設計時每臺槽6個短路口，電流流經(jīng)途徑固定，整體電解槽槽周母線電阻固定。此電阻在現(xiàn)有的技術條件下沒有辦法降低和減少。

3 連接裝置的連接方式及安裝方式

降低短路口壓降的連接方式：在停槽電解槽與進電端上一臺電解槽周母線加裝多個連接裝置（大幅縮短電解槽停槽后電流運行路徑）與原有電解槽的6個短路口形成并聯(lián)電路，將原有的短路口電流分攤流過新增加的連接裝置。減少流經(jīng)短路口電流，從而實現(xiàn)降低短路口壓降。

電解槽設計時母線布置：分穿槽母線（6條）、槽周母線（4條），共10條母線，電流經(jīng)陰極軟帶流出后按固定母線匯合后流經(jīng)下一臺槽固定的立柱母線，依次通入下一臺電解槽。

穿槽母線從大面向小面排列依次為：穿1，穿2，穿3，穿4，穿5，穿6；槽周母線從大面向小面排列依次為：大面：槽1，槽2；小面：槽3，槽4。

安裝壓接裝置為：自制壓接卡具和銅質分流片(3片為一組，可保證分流時不被熔斷）或鋁制軟連接。在現(xiàn)有基礎上，在停槽大小面對進電端上臺槽的槽1母線與停槽2母線進行短接，分流部分電流。在停槽大小面對進電端上臺槽的槽2母線與停槽1母線進行短接，分流部分電流。在停槽大面對進電端上臺槽的穿1母線與停槽穿1母線進行短接，分流部分電流。對停槽進電端上臺槽的穿3母線與停槽穿3母線進行短接，分流部分電流。

對停槽進電端上臺槽的穿4母線與停槽穿4母線進行短接，分流部分電流。

在停槽大面對進電端上臺槽的穿6母線與停槽穿6母線進行短接，分流部分電流。

一共7處安裝壓接裝置。在安裝前，將安裝位置與銅片（3張銅片一組）（軟連接）進行打磨光滑，使用自制壓接卡具將銅質分流片（軟連接）壓接禁錮，在分流片和壓接卡具之間放上壓板，保證壓接不打滑，保證最大的壓接面積，降低接觸電阻。通過連接裝置的并聯(lián)電阻，分流電流，降低停槽的母線壓降，進而降低母線空耗，節(jié)約能源。

壓接卡具：

軟連接：

壓接壓片：

4 該裝置的優(yōu)點

加裝連接降低母線壓降裝置后，可以降低短路口壓降30-70mv,降低電流空耗，節(jié)能效果突出。

降低短路口的連接裝置投資小，易制作、安裝方便、易于拆除、能夠循環(huán)利用。

降低短路口的連接裝置可在同一臺電解槽多處連接，不破損電解槽主體母線。

適用于現(xiàn)有多種電解槽槽型。

5 經(jīng)濟效益測算

某廠100萬噸產(chǎn)能電解鋁，加裝連接裝置后，500KA槽型按降低壓降30mv，每年大修50臺槽，大修周期30天，年可以節(jié)約電量0.03*24*500*30*50=540000（度），電價按0.25元計算年可以產(chǎn)生效益540000*0.25=135000（元）。400KA槽型按降低壓降70mv,每年大修150臺槽，大修周期30天。年可以節(jié)約電量0.07*24*402*30*150=3039120（度），電價按0.25元計算年可以產(chǎn)生效應3039120*0.25=759780（元）。

6 結論

電解槽的母線壓降在電解槽安裝完成后就不再變化，只有通過其他手段來降低母線壓降。安裝此連接裝置后，通過旁路的電阻可以減少母線的壓降，進而減少母線空耗。

電解槽大修期間，在停槽的電解槽母線上與下一臺槽子的母線上安裝此連接裝置。主要安裝在電解槽的各個立柱的槽周母線上和煙道端、出鋁端的過爐底母線上各安裝一個連接裝置。一共7個軟連接裝置。通過連接裝置的并聯(lián)電阻，降低停槽的母線壓降，進而降低母線空耗，節(jié)約能源。

加裝連接降低母線壓降裝置后，500KA槽型可以降低母線壓降30mv左右；400KA槽型可以降低母線壓降70mv左右。