大型鋁電解槽強(qiáng)化電流

河南中孚實(shí)業(yè)股份有限公司25萬(wàn)噸電解鋁系列電解車間外貌282臺(tái)GY—320電解槽系列國(guó)家級(jí)低能耗試驗(yàn)項(xiàng)目10臺(tái)新型材料試驗(yàn)槽:TiB2涂層TiB2復(fù)合層異型方鋼異型上部結(jié)構(gòu)低能耗試驗(yàn)槽低電極距生產(chǎn)的直流電耗對(duì)比平均電壓(V)電流效率(%)直流電耗(KWh/t-Al)4.0193.512781941271394.5126454.159513018961288296.812776不停電啟停槽開(kāi)關(guān)在320KA系列電解槽上成功應(yīng)用大型鋁電解槽強(qiáng)化電流

對(duì)生產(chǎn)的影響覃海棠中孚實(shí)業(yè)鋁業(yè)二分公司2007.71.強(qiáng)化電流生產(chǎn)在行業(yè)中興起強(qiáng)化電流最大的看點(diǎn)：不增加設(shè)施投資而增大產(chǎn)能。國(guó)外強(qiáng)化電流生產(chǎn)實(shí)踐較早,且收到較好的經(jīng)濟(jì)效果國(guó)內(nèi)60KA自焙槽改造均有強(qiáng)化電流生產(chǎn).國(guó)內(nèi)近兩年電解鋁利潤(rùn)空間增大,鋁電解行業(yè)也開(kāi)始興起.國(guó)內(nèi)大型電解槽的陽(yáng)極電流密度在0.69—0.733A/cm2之間,與國(guó)外的0.8A/cm2以上的要小得多,這一點(diǎn)也是興起強(qiáng)化電流的一個(gè)因素.2.強(qiáng)化電流后電流密度的變化陽(yáng)極填充率高的槽型，陰極電流密度增大。陽(yáng)極填充率低的槽型，陰極電流密度不增大或是增大量較小。這類槽型可采取加大陽(yáng)極尺寸。陽(yáng)極尺寸不變，陽(yáng)極電流密度增大。陽(yáng)極尺寸相應(yīng)增大，陽(yáng)極電流密度不變或是增加量較小.現(xiàn)代大型槽型的特點(diǎn)，陽(yáng)極填充率高。強(qiáng)化電流后陽(yáng)極和陰極的電流密度一般都會(huì)增大.3.陰極電流密度增大的影響陰極電流密度增大在一定程度上對(duì)陰極內(nèi)襯產(chǎn)生破壞,加速電解槽的破損.陰極電流密度控制在0.8A/cm2以下，電流效率不降低.3.1陰極電流密度增大加速陰極破損

陰極電流密度增大后，陰極本身的發(fā)熱功率增大。這將使陰極受到的熱應(yīng)力增大，陰極的熱變形也增大，從而破損加速。陰極的發(fā)熱功率增大后，陰極本身的溫度升高，將有利于電解質(zhì)或鋁水滲入裂縫底層，加速陰極破損。對(duì)于采用石墨化陰極的電解槽將有效避免這些問(wèn)題.石墨化陰極在強(qiáng)化電流中的優(yōu)點(diǎn)性能無(wú)煙煤(電煅)石墨質(zhì)石墨化石墨化(國(guó)內(nèi))電阻率25-5016-2010-1312熱導(dǎo)率7-1825-35110-13080熱膨脹系數(shù)2-32.8-3.32.5-4.5--3.2陰極電流密度保持不大于0.8陰極電流密度對(duì)電流效率的影響陰極電流密度過(guò)小.陰極電流密度過(guò)大.4.陽(yáng)極電流密度增大的影響

陽(yáng)極消耗速度加快，換極周期縮短，電解槽的不穩(wěn)定操作增加.陽(yáng)極電流密度增大，電流效率降低。但在不大于0.8A/cm2時(shí)不會(huì)明顯下降。對(duì)于有條件增大陽(yáng)極尺寸的槽型，能保持陽(yáng)極電流密度不變?；蚴顷?yáng)極加高，保持換極周期不變，將有效避免以上問(wèn)題。4.1換極周期縮短以320KA電解槽為例:不強(qiáng)化電流前,陽(yáng)極高度550mm，換極周期為30天。電流強(qiáng)化到330KA時(shí)，換極周期只能維持29天.對(duì)于一個(gè)282臺(tái)槽的系列來(lái)說(shuō)，平均每天多換12組陽(yáng)極，工作量增加3%。4.2不穩(wěn)定操作增加對(duì)于各項(xiàng)指標(biāo)已不斷創(chuàng)高的如今，要想得到進(jìn)一步提高，減少干擾性操作是一項(xiàng)重要措施。電解槽的干擾性操作主要包括:換極、出鋁、抬母線，干擾較大的是換極工作.換極周期從30天縮短到29天，平均每臺(tái)槽每天換極次數(shù)增加0.02次.4.3陽(yáng)極電流密度增大對(duì)電流效率的影響陽(yáng)極電流密度過(guò)大會(huì)降低電流效率的原因:陽(yáng)極氣體析出量增大，電解質(zhì)的攪拌強(qiáng)度增加，擴(kuò)散層減小，鋁的損失增加，從而電流效率降低。但從國(guó)外的電解槽運(yùn)行看，只要保持合適的極距，0.8A/cm2左右的電流密度不會(huì)明顯降低電流效率。廠家項(xiàng)目強(qiáng)化前強(qiáng)化后電流效率AP-30(加拿大)電流強(qiáng)度(KA)29532595.78%電流密度(A/cm2)0.780.818180KA(巴西)電流強(qiáng)度(KA)18022595.2%電流密度(A/cm2)0.720.835強(qiáng)化電流后的電壓平衡金屬導(dǎo)體部分隨著電流密度增大，溫度升高，電阻增大，電壓降有明顯增加。炭塊及Fe-C連接處，隨著電流密度增大，溫度升高，電阻下降，電壓有所下降，但量較小。極距間的電解質(zhì)電壓降有明顯增加。例：320KA電解槽電流強(qiáng)化到330KA時(shí)，一類導(dǎo)體電壓增加30mv左右，電解質(zhì)電壓增加45mv左右。電壓管理需采取的兩種不同措施保持極距不變，電壓在原基礎(chǔ)上增加75mv。按電流效率不變計(jì)算，直流電耗將增加235kwh/Al-t。保持電壓不變，極距縮小2mm左右。6強(qiáng)化電流后的熱平衡電解槽熱平衡體系劃分：以陽(yáng)極上保溫料層的上表面與槽殼形成的體系。體系包括：Fe-C電壓降、陽(yáng)極炭塊電壓降、電解質(zhì)電壓降、陰極電壓降（極化電壓不含）?？傠妷杭s2.0V，強(qiáng)化10KA電流時(shí)，電熱功率增加20KW。如：320KA電解槽強(qiáng)化電流到330KA時(shí)，熱量收入相當(dāng)于60mv電壓。7強(qiáng)化電流后技術(shù)條件的調(diào)整強(qiáng)化電流后各技術(shù)條件要隨之進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整.主要圍繞三個(gè)平衡進(jìn)行.解決能量平衡適應(yīng)磁場(chǎng)平衡實(shí)現(xiàn)物料平衡技術(shù)條件調(diào)整幅度與升電流梯度有關(guān):1、升電流幅度小,增產(chǎn)見(jiàn)效慢.但利于電解槽的自適應(yīng)過(guò)程,技術(shù)條件調(diào)整有漸進(jìn)的時(shí)間.2、升電流幅度大,增產(chǎn)見(jiàn)效快.但技術(shù)條件需要快速調(diào)整到位.主要技術(shù)條件與三個(gè)平衡的關(guān)系

1、鋁水平:鋁液的導(dǎo)熱系數(shù)2000—3000W/m.k.比電解質(zhì)液大三倍左右.鋁水平的高度主要影響磁場(chǎng)平衡和能量平衡.2、電壓:電壓與能量和極距有關(guān),主要考慮到能量平衡和磁場(chǎng)平衡.3、保溫料:1cm保溫料相當(dāng)于60—90mv電壓的熱量(日輕院試驗(yàn)數(shù)據(jù)),主要考慮能量平衡.結(jié)語(yǔ)強(qiáng)化