铝电解理论与实践在近代大型.ppt

铝电解理论与实践在近代大型预焙槽上的应用 姚 世 焕 五十年来技术进步的指标标志 单位面积的产量低是我国与世界最大的差距 中国0.7A/cm2 对我国铝电解技术的评价 关于电解质分子比与电流效率和热平衡的关系 提高电流效率到94-95%无疑是我们期待的指标。长期的实践已经表明对提高电流效率最有效的因素是较低的电解质初晶温度及过热度。Haupin 和Solli都有经验公式可以验证。提高电流效率到94-95%无疑是我们期待的指标。长期的实践已经证明对提高电流效率最有效的因素是较低的电解质初晶温度及过热度。Haupin 和Solli都有经验公式可以验证。 W.Haupin and H.Foorberg 计算电流效率的公式如下[1]： %CE=100-0.67(PAl/Ic) Kmt-CLe(%Al2O3-3)-(100- Ms) / 2.12ACD Kmt = 0.83-0.0022△T+0.00095△T2 此为溶解金属的质量传递系数 CLe = 2-0.00025(100- Ms)2 Leroy等人的扩张效应系数 Ms = 磁稳定性,从0至100,即从控制铝液层波动到铝液全平即为100 △T=Tb- Tl 指液相线以上的过热度. 他们使用上述数学模型就实际生产的13类电解槽进行计算，并将其结果与实际生产上获得的数据进行对比，在计算中使用的过热度为10℃，磁稳定设为50，结果表明，13类槽型中有8类计算与实际基本相同，有4类电流效率的误差为2%。Solli是世界上研究电流效率最有成就的人，还未引起国内同人的注意。目前国际上广泛使用了他们的公式。 大型预焙槽的热特性 电解槽容量与几何尺寸的关系 随着电解槽容量的增大，单位安培的散热面积逐渐减小，侧部不结槽帮或无伸腿，不仅有漏槽的危险，而且影响了电解槽的正常生产，所以，请看看它们的关系。 我国的大型电解槽随着电流的不断增大,单位槽膛容积的侧壁面积也随之减少(S=槽膛侧壁面积V=槽膛总容体积.) 为什么大型槽槽帮薄和侧部槽壳温度过高 单位热损失的概念 不可忽视的一个基本概念 热平衡及有关影响 学术上有能量平衡与热平衡之争，但国际上一般都叫热平衡 顶部热损失 上部热损失=QD+QP=mD 式中：QD 烟道管热损失 （Kw） QP 上部结构向厂房散热 （Kw） mD 烟道管中气流速度 （kg/s） TD 烟道管中气流温度 （℃） TP 厂房空气温度 （℃） CP 烟气比热 （KJ kg -1K-1） QP（conv）对流热损失 （Kw） QD（rad） 辐射热损失 （Kw） 更换阳极对热损失的影响 各种操作对电解质温度的影响 出铝对热损失的影响 打壳下料对热损失的影响 Alcoa技术中心：“各中电解槽热平衡测量结果的综述” Alcoa 利用数据库中347个不同热平衡测量数据对12种Aloca新的和老的高电流密度以及非Alcoa的低电流密度预焙阳极电解槽进行分析。分析分：槽底部热损失，槽壳侧部上表面和下表面的热损失以及钢爪和阴极棒，但不包括槽沿板、翼、摇篮和上部结壳。 易小兵同志已全部译出，希望大家研究。 槽壳表面温度、散热强度、槽壳结构与侧部槽帮和伸腿之间的关系 VAW在165KA槽上试验带散热片的槽壳 上述理论只限于平面式，温度均匀且不带摇篮架的槽壳。 VAW的3维CFD（基于CFD code FIDAP）模型：可计算有几何尺寸和有摇篮架（未满焊）槽壳的真实温度场及热流量。此模型包括了湍流对流给热和辐射热。 165KA槽壳在两个摇篮架之间焊四片冷却或散热片，对槽壳温度和热流量实测和模拟计算，并与传统槽对比。 见下图，图中表示计算是按两个摇篮架之间的一半即按两个散热片实测和模拟的。散热片：12×100×515mm 槽壳温度300℃自然对流属弱湍流，雷诺数Re≈68000 模拟与实测基本一致，结果如下： 对于传统槽在两个摇篮架之间中部处于电解质和铝液的位置，其Tw=323℃。 下图左侧为传统槽，右侧是带散热片的槽壳的?tot，q和Tw值。 计算与实测表明，槽壳平均