320KA大型预焙电解槽节能技术的探索.docVIP

320KA大型预焙电解槽节能技术的探索 一、 前言 近两年，随着电力日益的紧张和国家宏观调控的实施，2005年电 解铝市场一度低迷，降低吨铝生产成本是每个电解铝企业追求的 目的。而电解铝生产是一个高耗能企业，如何降低吨铝电耗是每 一个企业进行探索的聚焦点，中孚实业公司根据在生产中对设计 中和生产中实际电压的对比和分析，通过采取一系列的技术措 施，对生产中阳极压降、阴极压降和效应分摊电压的不断调整和 下降，在保证生产平稳的前提下，逐步降低生产中的平均电压和 提高电流效率，最大地实现节能降耗，目前使直流电耗降低到 13000kwh/T-Al以下，接近国内较好的经济技术指标，从而实现 320kA电解槽的高效、低耗经济运行。 二、 降低铝电解生产中电能消耗的途径 根据吨铝电耗公式W实＝2.98V平均/η电流而知，吨铝电耗与电解 槽平均电压成正比，与电流效率成反比的关系，所以降低平均电 压和提高电流效率均能降低吨铝电耗，其中直流电耗的潜力巨 大，有很大的节能空间。 三、 提高电流效率的探索 在设计定型的电解槽上，影响电流效率的主要因素有两大方面， 即工艺参数和操作管理因素。工艺参数即生产中各项技术条件， 如电解温度、电解质成分，电解质水平和铝水平等，操作管理因 素即指各项操作的质量，实现和维持良好的技术条件的能力等。 要想获得较高的电流效率，必须从这两大方面入手，作细致的工 作。 1．320kA预焙电解槽低分子比的探索 采用低分子比操作是目前大型预焙电解槽的共同追求的方向，在 电解生产过程中，随着分子比的降低，电解质导电性能有所减 弱，电阻率有所增大，电解质对氧化铝的溶解性有所减弱，但是 它可以增大铝液与电解质间的界面张力，降低铝的二次反应损 失，使电解质的初晶温度降低，电解质的流动性良好，这样可以 明显提高电流效率。公司320kA电解槽在分子比的探索上和电解槽 的工作电压、氧化铝下料量、槽温、两水平等技术条件进行了多 次的研究和探索，也走了不少弯路，不断寻找适宜于生产的分子 比，通过不断的摸索，目前分子比保持2.2-2.4之间，保持了适宜的 过热度和稳定的槽温。 2．320kA预焙电解槽低氧化铝浓度的探索 为了适应低分子比和低电解温度时氧化铝饱和溶解度低，以及各 种按需下料控制策略，对电阻斜率的要求。我们采用的计算机控 制系统的控制范围是在低浓度敏感区。在该区内，随着Al2O3浓度 的升高槽压降低。此时系统进行的是欠加工来防止进入高浓度 区；随着Al2O3浓度的降低而槽压升高，此时系统进行的是过加工 来防止效应的发生。 A区：低浓度区，发生效应时的浓度 B区：低浓度敏感区，Al2O3浓度变化与电压变化关系灵敏不易产 生沉淀，易引发效应。 C区：稳定区 D区：高浓度敏感区，Al2O3浓度变化与电压变化关系灵敏易产生 沉淀。 当Al2O3浓度进入高浓度敏感区时，随着Al2O3浓度升高而槽压升 高，此时系统误认为是Al2O3浓度在降低而引起的槽压升高，系统 进行过加工，会很快造成沉淀。所以当发现浓度进入高浓度区时 （一般认为超过4％）要及时进行控料调整，防止沉淀的产生。 我们在生产过程中控制Al2O3的浓度范围要达到的目的是：“既不 容易发生突发效应，又不会导致沉淀产生”。在CR低于2.5时，一 般认为该范围是在1.5-3.5％。我们控制的范围是1.8-3％，可以得到 较高的效应受控率，且不易产生沉淀。 3．320kA预焙电解槽低槽温的探索 在降低电流效率的因素中，无论是铝的溶解损失，还是钠的析 出，以及电化学氧化，电解温度都在其中起主导作用，因此，电 解温度对电流效率的影响最为重要。电解温度的降低，电流效率 明显提高，实践证明，温度每下降10℃，电流效率可提高1-2％。 电解槽的最佳温度是避免在阴极表面析出固态沉积物，与能够避 免产生过度的不稳定性时的最低温度，此最佳温度取决于电解质 成分和生产操作技术水平，经过两年多的实践，经历了从高温到 低温，分子比从高到低的过程，当分子比在2.2-2.4时，槽温950- 960℃，过热度在5-15℃，电解槽生产平稳且高效节能。 4．适宜的两水平 当今预焙槽特别是大型预焙槽，普遍采用低铝水平生产，原因是 预焙槽散热大，铝水平是散热的一个因素，也是调节热平衡一个 手段，另外铝水的高度也可用来对电磁场的平衡，采用高铝水生 产对预焙槽的生产危害较大，使电解槽散热增加，伸腿长，电解 质缩，沉淀增加，形成结壳，炉底压降升高，炉膛变小，虽然能 取得一时的高效率，但长时间的效率将会明显下降。若采用低铝 水操作，炉底热量散发不出去，槽温较高，炉底易造成沉淀，且 不易平衡磁场，容易引起电解槽的电压不稳定，从而造成电流效 率的明显下降。经过两年多的实践，结合电解槽的磁场设计，配 合低温、低分子比等技术条件，我们目前保持中