大型预焙电解槽节能降耗技术的应用

主要介绍电解铝企业利用电解槽停槽大修更新的契机,通过研究因电解槽阴极炭块自身及钢棒组装带来的电阻差异和阴极母线设计焊接安装带来的电阻差异,对其进行优化组合安装,对电解槽焙烧期间各部位阴阳极间连接电阻进行优化建模,实现大型预焙电解槽节能降耗关键技术的实践,从而提高电解槽焙烧质量、延长槽寿命。     

铝电解槽石墨化阴极和槽壳的变形

通过实验室和工业电解槽系统研究了铝电解槽阴极和槽壳的变形,从中获取钠膨胀系数并用于工业阴极和槽壳的应力场的模拟分析,在考虑温度梯度热应力和钠膨胀化学应力共同作用条件下,获得了工业槽焙烧、启动后槽壳的变形位移数值.用机械式位移计对350 kA石墨化阴极工业电解槽变形进行了长达360 d的现场测试和监测,模拟值与实测值吻合.     

铝电解槽焦粒焙烧过程中热应力场数值模拟

用大型商业有限元分析软件ANSYS建立三维瞬态1/4槽热和结构应力场模型,对铝电解槽焦粒焙烧过程中热应力场进行数值模拟,分析了焦粒焙烧所引起的阴极温度分布和热应力分布.选择均匀一致、条形和环形3种类型的焦粒床结构,对比分析了3种结构中所产生的热和应力场分布.研究结果表明,在阳极平均排列时,环形焦粒床所产生的热梯度最小,为最佳的焦粒焙烧方案.此模型从数值上避免了由焙烧启动而带来的阴极内较大温度梯度,能有效地减少铝电解槽早期破损,提高铝电解槽的寿命.     

铝电解预焙槽高温气体焙烧启动的加热制度

针对电解预焙槽气体焙烧法启动这一新的工艺方法,利用电解槽槽底导热的三维数学模型,研究不同加热制度下,升温速度、阴极内部温差、供热强度等随时间的变化;讨论了不同加热制度下的加热时间、燃料消耗和槽内温度分布的变化,并对各种加热制度进行了比较优化得出可供实施的加热制度,给出了一种最优加热制度。该研究为制定电解槽气体焙烧启动的加热制度提供了理论依据。     

计算机仿真技术在铝电解槽中的应用实践

通过降低电解槽水平电流可实现铝电解槽节能降耗,利用计算机仿真技术对铝电解槽阴极电流均流技术的研究,通过调整阴极钢棒尺寸和电阻从而降低电解槽水平电流,实现降低电解槽能耗的技术实践。     

160KA铝电解槽电、热解析及仿真试验

本文提出了一个铝电解槽阴极分区电、热解析模型及其仿真程序,并通过现场实测对该程序进行了初步验证.利用此程序对160kA中间下料、预焙槽的阴极部分进行了仿真试验.找出了能改善槽膛内形并能降低能耗的改良槽衬结构方案.此种仿真试验法能有效地提高铝电解槽设计的技术水平.     

铝电解槽故障机理解析及信号处理

针对最常见的铝电解槽不稳定槽况现象进行故障诊断,对正常和异常槽电阻信号进行频谱分析,可以辅助管理者了解电解槽的运行状态,有助于提高铝厂的自动化水平。     

铝电解槽焙烧用矩形高速燃烧器的研制

铝电解槽的焙烧对槽的正常生产和以后的槽寿命有着直接影响，燃料焙烧法具有加热均匀、升温速度容易控制、对扎缝和边部扎固糊的焙烧充分等优点，是一种非常有前途的新焙烧方法。而燃烧器的设计是燃料焙烧法的关键技术之一，在实验的基础上开发出一种矩形高速燃烧器，并对该燃烧器的结构进行了优化，研制的矩形顺具有点火容易、燃烧稳定、负荷调节比大燃烧完全度高、噪音低等特点，能完全满足铝电解槽燃料焙烧方法的要求，它的研制成功为铝电解槽焙烧新技术的应用提供了技术保证。     

300;400kA大型铝电解槽铝液的波动状态

采用铁棒溶蚀法在工况条件下分别对300 kA和400 kA系列电流阴极炭块普通组合、高低组合以及端头槽和非端头的6台电解槽的铝液流场进行了工业测试.根据铁棒出现的正常溶蚀、"细腰"特征、溶蚀面扭转、溶蚀坑较多等现象详细地分析了槽内铝液的水平运动状态及垂直方向上的局部运动特征,并对不同结构电解槽的流速场进行了比较,沿槽大面方向,400 kA阴极炭块普通组合槽呈现大—小—小—大4个漩涡,阴极炭块高低组合槽呈现大小均匀的2个漩涡,而300 kA电解槽则呈现大小均匀的5个漩涡.     

300kA铝电解槽阴极破损机理研究

研究了300 kA大型铝电解预焙槽的阴极破损机理,电解槽停止运行后通过干法剖炉,现场取样分析与观测,研究阴极炭块破损现象,阴极炭块发生断裂、漏眼,表面存在腐蚀坑.由钠渗透、阴极生成碳化铝、电毛细现象、铝和电解质等向阴极炭块缝隙渗透是造成阴极膨胀开裂的原因.分析了影响槽寿命的因素,认为提高阴极质量,加强电解槽启动初期管理,并通过采用石墨化阴极等新材料新技术,不但可降低炉底压降,形成完好的炉帮,而且有效地提高槽寿命.     

焙烧过程中阴极类型对阴极热场分布的影响

以有限元分析软件ANSYS为平台，建立了160kA铝电解槽焦粒焙烧时的三维1／4整槽模型；对3种典型阴极炭块（半石墨质、半石墨化和石墨化）在给定焙烧条件下的热场分布进行了仿真研究。结果表明：由于这3种炭块的电导率和导热系数依次增大，因此，在相同的焙烧条件下达到焙烧终点（阴极最高温度为1030℃）时，阴极的温度分布依次变均匀；半石墨化和石墨化阴极与半石墨质阴极相比，其最大温差分别降低了133℃和232℃；阴极表面平均温度分别提高了34℃和57℃；周边糊的平均温度分别提高了77℃和126℃；900℃以上温度所占面积则从52．4％分别提高到63．0％和70．5％；达到相同终点的焙烧时间从96h分别增加到132h和205h。当焦粒层厚度从20mm增加到30mm时，石墨化炭块的焙烧时间从205h缩短到90h，虽然焙烧效果有所下降，但仍然显著优于其他2种炭块在焦粒层厚度为20mm时的焙烧效果。     

离子膜电解工序的危险源辨识及控制

1 剖析电解工序危险源和危害因素 电解工序危险源和危害因素有:1)火灾:氢气管道、阀门泄漏,电解槽阳极侧泄漏,电解槽阴极侧出口软管、垫片、阴极液出口总管、出口阀门、阴极液循环槽、排放槽泄漏,阳极液及阴极液排放阀门、排放管泄漏,氢气压力调节阀泄漏,阴极旋液分离器阀不严,电源线路老化,报警连锁装置失控;     

大型铝电解预焙槽气体焙烧启动传热特性

利用铝电解预焙槽槽底导热的三维数学模型,研究大型铝电解预焙槽气体焙烧启动时,槽底阴极的升温速度、温度分布与加热制度的关系,并讨论气体焙烧启动加热的最少时间及阴极下表面所能达到的最高温度.确定了实际采用的加热制度,并论证了其加热工艺的合理性.     

预焙铝电解槽三维槽帮形状的模拟计算

应用APDL语言设计一种新型的三维槽帮形状计算算法,通过循环调用前处理、求解和后处理模块,自动调整三维槽帮表面节点坐标,实现铝电解槽三维槽帮形状的计算.选择成熟的180 kA铝电解槽作为研究算例,在有限元软件ANSYS的平台上建立四分之一槽电热模型,并引入热接触来描述熔体与槽帮、阳极和阴极等之间的对流传热,进行三维槽帮的数值仿真研究.采用这种三维计算方法可以更加真实的考虑铝电解槽的结构和工艺参数情况,电热耦合计算又将电场对热场的影响考虑在内,更加符合实际情况.研究结果表明:该算法得到的槽帮形状与实测结果基本一致,同时验证铝电解槽槽帮在小面厚度大于大面厚度,而在角部处槽帮最厚的规律.该方法可为新型铝电解槽设计提供技术支撑.     

浅谈提高电流效率的实践和体会

通过采取以上措施,电流强化过程受控,未出现铝水平快速下降、电解槽槽帮熔化、侧部发红严重、阴极破损等不良趋势,现场电解槽的运行状况的改善取得了明显效果。     

预焙铝电解槽阳极效应的智能预报方法

开发了以槽电阻斜率和累积斜率为主要判据、以物料平衡估算值以及电阻针振强度为辅助判据的阳极效应智能预报方法.该方法的步骤是首先获取用于阳极效应预报的信息,包括槽电阻采样、槽电阻低通滤波、槽电阻斜率与累积斜率计算、槽电阻针振强度计算以及物料平衡估算(即估算一定时间内累计加入电解槽内的氧化铝量与该时间内理论消耗量之差);然后据此进行阳极效应预报,即利用当前解析周期内的电阻斜率与累积斜率推理确定当前预报阳极效应的可信度,依据近期槽电阻针振强度的变化趋势以及物料累计偏差的取值情况对可信度进行调整,依据可信度值对阳极效应预报的进程标志进行处理.测试结果表明,该方法的阳极效应预报成功率达90％以上.     

160 kA预焙铝电解槽在低分子比和低温条件下的三维电热场

利用有限元分析软件ANSYS建立了160 kA铝电解槽1/4整槽的三维实体模型和有限元模型.在假定的合适边界条件下,对比分析了电解槽在转变为低分子比、低温条件下前、后的三维电热场分布情况.仿真结果表明:当电解槽转变为低分子比、低温条件后,伸腿增长,结壳增厚,槽底更冷;电解质初晶等温线在底部耐火砖中的位置由中部上移,靠近阴极炭块底部,在端部阴极炭块内水平方向等温线倾斜较大;当降低电解质分子比和电解温度时,增强端部2个炭块高度方向上导热性能,并进行相应的电解工艺和电解槽结构的改进,才有利于提高电流效率.     

浅论大型铝电解槽异型阴极可行性

该文叙述了我国的大型铝电解槽的发展情况,对异型阴极铝电解槽进行了简单介绍.该文探讨了异型阴极铝电解槽的优点与不足,认为它具有较大的可行性,并且为异型阴极铝电解槽的更好的推广和发展提出的建议.     

大型预焙阳极铝电解槽内衬结构优化

以电解槽内衬结构设计优化为突破口,开发一种新型曲面阴极结构电解槽,通过多物理场有限元数值仿真,研究新型结构槽的热平衡、物理场分布特征及在低极距下高效运行的稳定性.试验结果表明,新型结构槽能在保持高电流效率的前提下在低电压稳定运行,吨铝直流电耗为12 331 kW·h,并可有效延长电解槽使用寿命.     

氯碱电槽新型阴极的研究(空气电极用于氯碱电槽的探索试验)

引 言 电解过程中电解槽糟电压的高低是电耗大小的主要因素,其中阴阳极的电极电位是主要组成部分,因此近年来,国内外电解技术的进展多致力于有效地降低电极电位的新颖电极研究和应用。自从氯碱电解槽开始使用金属阳极后,国内外的研究者已把注意力转向阴极,但是大多数仍仅在氢放电机制中有限度地挖掘潜力。本试验指导观点系认为唯有采用新型阴极改变原用铁阴极氢放电机制,才是大幅度降低阴极放电电位的有效途径,才是降低电解槽电能消耗的根本方法。因此本试验提出一种多孔性气体扩散电极应用于氯碱电槽中作为阴极使用的方法。其特征是在阴极…