《鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量方法》編制說明

1《鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量方法》（送審稿）編制說明一、工作簡況（一）任務(wù)來源1.1計劃批準(zhǔn)文件名稱、文號及項目編號、項目名稱、計劃完成年限根據(jù)工信部《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2022年第二批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂和外文版項目計劃的通知》（工信廳科函[2022]158號），確定由中南大學(xué)等單位編制《鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量方法》。項目計劃編號為2022-0806T-YS，項目完成年限為18個月，技術(shù)歸口單位為全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會。標(biāo)準(zhǔn)起草單位由中南大學(xué)、國家電投集團寧夏能源鋁業(yè)有限公司、重慶旗能電鋁有限公司、包頭鋁業(yè)有限公司、遵義鋁業(yè)股份有限公司。1.2項目編制組單位變化情況為了使標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容更加更加適用于企業(yè)需求，通過多角度提供標(biāo)準(zhǔn)編寫意見，提交標(biāo)準(zhǔn)的先進性和規(guī)范性，編制組經(jīng)討論后決定，增加包頭鋁業(yè)（集團）有限責(zé)任公司、廣西華磊新材料有限公司、煙臺南山學(xué)院成為編制組成員單位。（二）主要參加單位和工作成員及其所做的工作標(biāo)準(zhǔn)主編單位中南大學(xué)總體策劃、編制、組織實施。負(fù)責(zé)主要技術(shù)的內(nèi)容編寫工作；在標(biāo)準(zhǔn)完善過程中，多次調(diào)研成員單位的應(yīng)用情況，測試并收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，最終帶領(lǐng)編制組完成標(biāo)準(zhǔn)的編制工作。國家電投集團寧夏能源鋁業(yè)有限公司、重慶旗能電鋁有限公司、包頭鋁業(yè)有限公司、遵義鋁業(yè)股份有限公司、包頭鋁業(yè)（集團）有限責(zé)任公司和廣西華磊新材料有限公司等6家公司作為鋁電解行業(yè)代表單位，積極配合現(xiàn)場實驗，并提供編制組所需要各單位的現(xiàn)場調(diào)研情況、單位指標(biāo)及真實有效的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，在標(biāo)準(zhǔn)的編制過程中，對測量工具的設(shè)計、測量方法的撰寫提出寶貴建議和意見。煙臺南山學(xué)院積極配合參與調(diào)研工作，為本標(biāo)準(zhǔn)提供理論研究基礎(chǔ)。（三）主要工作過程1、立項階段2018年9月，中南大學(xué)向全國有色技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會輕標(biāo)委提交了《鋁電解技術(shù)參數(shù)測量方法》標(biāo)準(zhǔn)的修訂建議書和立項報告等材料。2019年4月17號，在浙江省桐鄉(xiāng)市召開了有色金屬標(biāo)準(zhǔn)項目論證會暨標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作會議，對《鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量方法》修訂計劃進行了項目討論。2022年4月，受新冠肺炎病毒疫情影響，無法召開現(xiàn)場會議，在全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會輕標(biāo)委支持下，召開了騰訊會議，對標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進行了征求意見和討論，全體委員會議論結(jié)論為同意修訂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2022年工業(yè)和信息化部辦公廳印發(fā)《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于印發(fā)2022年第二批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂和外文版項目計劃的通知》（工信廳科函[2022]158號），行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量方法》計劃號為2022-0806T-YS，完成年限為18個月。22、起草階段根據(jù)任務(wù)，中南大學(xué)成立了標(biāo)準(zhǔn)起草小組，根據(jù)前期的調(diào)研結(jié)果和現(xiàn)場測試，編制組及時修稿標(biāo)準(zhǔn)文本，形成了《鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿I及其編制說明。3、征求意見階段2023年3月30號，在全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會輕標(biāo)委支持下，在衡陽召開了對《鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量標(biāo)準(zhǔn)》第一次預(yù)審工作會議。起草單位根據(jù)會議紀(jì)要對意見進行整理分析，形成了征求意見稿II及其標(biāo)準(zhǔn)說明。2023年8月22號，在全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會輕標(biāo)委支持下，在貴陽召開了對《鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量標(biāo)準(zhǔn)》的第二次預(yù)審工作會議。根據(jù)與會專家及企業(yè)代表認(rèn)真研究和討論，形成了有效的更改意見，會議要求修訂征求意見稿II及其標(biāo)準(zhǔn)說明的格式，對每一條新增內(nèi)容寫明編制依據(jù)，補充對企業(yè)的實測數(shù)據(jù)及成果報告作為數(shù)據(jù)支撐。根據(jù)此次會議紀(jì)要，形成征求意見稿III及其標(biāo)準(zhǔn)說明二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則標(biāo)準(zhǔn)編制確定遵循以下幾個原則：（1）完全按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》的要求進行格式、結(jié)構(gòu)的編排。（2）依據(jù)我國鋁電解生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展和鋁電解槽設(shè)計具體情況，參照單位實際情況及國內(nèi)同行業(yè)相關(guān)信息，以規(guī)定鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量內(nèi)容，統(tǒng)一測量方法以及計算方法，確定鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量方法行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。（3）使電解鋁行業(yè)內(nèi)技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)具有科學(xué)性、先進性、普適性和規(guī)范性。三、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的確定依據(jù)及主要試驗和驗證情況分析（1）范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋁電解槽技術(shù)參數(shù)的測量方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于預(yù)焙陽極電解槽。（2）規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。YS/T480鋁電解槽能量平衡測試與計算方法四點進電和兩點進電預(yù)焙陽極鋁電解槽。TS/T481鋁電解槽能量平衡測試與計算方法五點進電和六點進電預(yù)焙陽極鋁電解槽。（3）修訂說明原標(biāo)準(zhǔn)YST784-2012《鋁電解技術(shù)參數(shù)測量方法》介紹了熱場、電場以及電解質(zhì)和鋁液高度等技術(shù)參數(shù)的測量方法，通過調(diào)研，該方法仍然適用，無需修改。本次修訂主要新增了流場和磁場技術(shù)參數(shù)的測試方法，增加兩個技術(shù)參數(shù)的原因：1原標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)不全面，流場和磁場也是影響鋁電解槽運行穩(wěn)定的重要技術(shù)參數(shù)。2不同單位的測試方法、測試標(biāo)準(zhǔn)和所用材質(zhì)不盡相同，未形成統(tǒng)一的規(guī)范。修訂后的《鋁電解技術(shù)參數(shù)測量方法》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)囊括了鋁電解槽熱場、電場、流場和磁場四個物理場，為全面分析評價鋁電解體系提供數(shù)據(jù)支撐。（4）設(shè)備設(shè)施該章包括2條。為了體現(xiàn)鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和規(guī)范性，將設(shè)備類型分為通用設(shè)備和專用設(shè)備，對通用設(shè)備和專用設(shè)備進行了規(guī)范要求。3.1.1新增了用于輔助測量流場技術(shù)參數(shù)的通用設(shè)備，分別是輔助稱重的分析天平和輔助測量的游標(biāo)卡尺。3.1.2對鋁電解槽磁感應(yīng)強度和鋁液流速測量專用工具進行了要求，新增了用以測試鋁電解槽三維坐標(biāo)磁感應(yīng)強度的三維高斯計和鋁液流速測量棒。規(guī)定了流場測量棒的工藝結(jié)構(gòu)、碳含量標(biāo)準(zhǔn)、直徑和長度，以匹配流速場標(biāo)定試驗的技術(shù)要求。給出了高斯計參數(shù)的參考范3圍，量程等可結(jié)合電解槽實際磁感應(yīng)強度選取。高斯計是檢測磁場磁感應(yīng)強度的專用儀器，是磁性測量領(lǐng)域中用途最為廣泛的測量儀器之一。其工作原理基于霍爾效應(yīng)：一載流導(dǎo)體放在磁場中時，由于磁場力（洛倫茲力)的作用，會在與磁場和電流二者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢差。高斯計就是基于霍爾效應(yīng)的原理進行磁場測量的儀器，高斯計配備有霍爾探頭，霍爾探頭在磁場中因霍爾效應(yīng)而產(chǎn)生霍爾電壓，測量儀器根據(jù)霍爾電壓和已知的霍爾系數(shù)換算出磁場強度值，通過數(shù)顯儀表實時顯示。經(jīng)過對多個單位的測量與應(yīng)用，三維高斯計可直觀、準(zhǔn)確、快速的得到鋁電解槽磁感應(yīng)強度；（5）測量步驟該章包括6條，主要對鋁液流場和磁場兩項技術(shù)參數(shù)的測量要求、測量步驟和計算方法進行了規(guī)范要求。4.13鋁液流場測試分3條。第一條（4.13.1)對流場點位測量位置和流場測試專用棒的工具數(shù)量進行了要求，點位布置意在包繞鋁電解槽平面，以完整反應(yīng)槽內(nèi)各處鋁液流速分布，同時給出了普適性的流場測試專用棒的數(shù)量經(jīng)驗公式，每個單位可根據(jù)電解槽類型提前準(zhǔn)備好相應(yīng)的測試工具。第二條（4.13.2）對鋁液流場的測量步驟進行了要求。為了匹配流速場標(biāo)定試驗的經(jīng)驗計算公式，規(guī)定了試驗測試時間，鐵棒測試棒的插入方向，需要記錄的數(shù)據(jù)（鋁液溫度）；為了方便觀察與測量溶蝕鐵棒，規(guī)定了用苛性堿即氫氧化鈉溶液浸泡鐵棒以清洗電解質(zhì)的后處理要求。第三條（4.13.3）對鋁液流場的計算方法進行了要求，主要包括測量流速位置的選取、鋁液流速方向的確定、鋁液波動層的測量、鋁水平的測量、鋁液流速大小的計算方法。國內(nèi)外鋁電解槽的鋁液流速場測定采用唯一的較為準(zhǔn)確的方式是鐵棒溶蝕法。該方法將鐵棒置于電解槽的熔體中一定時間后取出，根據(jù)鐵棒的溶蝕速率和溶蝕后的斷面形狀可以確定鋁液的水平流速大小和方向。影響鐵棒溶蝕量的主要因素有熔體速度及溫度、鐵棒純度，鐵棒直徑，溶蝕時間等，因此測試之前需要進行需要復(fù)雜的流速場標(biāo)定工作，即在金屬溫度、鐵棒直徑、溶蝕時間與鐵棒純度一定的前提下，得出金屬熔體速度隨鐵棒直徑變化的關(guān)系曲線。因影響因素不同，對于鋁液流速的計算公式也不同，并未形成統(tǒng)一的測試標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)只有中南大學(xué)蔡祺風(fēng)教授進行了完善的流速場標(biāo)定試驗，目前國內(nèi)只有中南大學(xué)獨家擁有經(jīng)過標(biāo)定試驗的鋁電解槽鋁液流速場測定方法。因此本文件的鋁液流場測試方法依據(jù)該流速場標(biāo)定試驗。將標(biāo)定實驗用的同種鐵棒插入工業(yè)槽的鋁液中，經(jīng)過相同時間后取出，由于鐵棒可溶解在鋁中而不溶于電解質(zhì)和沉淀中，溶蝕的鐵棒上會出現(xiàn)兩道明顯的分界線，以供判斷測量流速的位置；由鐵棒的溶蝕程度和電解槽鋁液溫度可進一步求得鋁液的水平流動速度。此次修訂增加鋁液流場測試方法，形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對以后鋁廠測試提供了依據(jù)與方法。4.14磁場測量分3條。第一條（4.14.1）對磁場的測量點位和防護措施進行了要求。磁場測量點位同鋁液流速測量布點一致，天車打孔后，可先后測量鋁液流速場和磁場，避免反復(fù)打孔；為避免磁場對儀器的干擾，需要在高斯計外部加鐵絲屏蔽罩；同時為避免高溫?fù)p壞探頭，采用壓縮空氣對測試探頭實施高壓風(fēng)冷保護。第二條（4.14.2）對測量步驟進行了要求。為了匹配磁感應(yīng)方向，減小誤差，規(guī)定了測試方向，即將探頭垂直插入熔體；為了避免破壞陰極炭塊，規(guī)定了工具的測試深度。第三條（4.14.3）對磁場的計算方法進行了要求。由于磁場數(shù)據(jù)是矢量，還具有方向性，同時電解槽內(nèi)部情況復(fù)雜，不能絕對保證探頭垂直插入熔體中。為了使探頭方位與坐標(biāo)方向保持一致，因此利用右手坐標(biāo)系規(guī)定電解槽三維坐標(biāo)的正方向和對測試值進行修正。（6）測試結(jié)果對標(biāo)準(zhǔn)修訂的支撐情況中南大學(xué)已對全國二十余家鋁廠，一百多臺電解槽開展了鋁電解槽多物理場測試，涉及4200KA、300KA、350KA、400KA、500KA、600KA等規(guī)模，收集整理了豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對多方單位測試驗證后發(fā)現(xiàn)修訂的標(biāo)準(zhǔn)完全適用于鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量。針對新增的鋁液流場和磁場，相關(guān)分析報告見附件1、2和附件3。附件1為350KA流場測試及仿真分析報告，旨在計算分析電解槽各測點流速方向及總體流動圖，鋁液流速大小、鋁水平及沉淀厚度參數(shù)，分析得到電解槽鋁液流動圖像。附件2為350KA磁場測試及仿真分析報告，旨在分析槽內(nèi)磁場分布情況，并判斷母線配置優(yōu)劣。附件3為350KA綜合評價分析報告，旨在結(jié)合數(shù)據(jù)庫，綜合比較分析電解槽情況以及提供針對性的建議措施。比較測試數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果，實測值與計算值誤差小于10%，兩者吻合良好，存在一定誤差的原因是1）計算結(jié)果的誤差，比如模型適當(dāng)?shù)暮喕?）測試過程的誤差，比如測試期間生產(chǎn)條件的波動、實際測試中測試方向或位置的偏差等。但整體來看，測試數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果基本一致，鋁液流速測試和磁場測試可以比較準(zhǔn)確的反應(yīng)電解槽技術(shù)參數(shù)實際情況，可為生產(chǎn)運行提供有效的指導(dǎo)。四、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利問題。五、預(yù)期達到的社會效益等情況（一）項目的必要性簡述近年來隨著鋁電解的發(fā)展，電解鋁生產(chǎn)技術(shù)取得了較大的技術(shù)進步，目前電解槽的設(shè)計已經(jīng)趨于完善，特別是400kA及以下的槽型，但還是不可避免存在一些實際生產(chǎn)與設(shè)計有偏差的情況，會使得磁場和鋁液流場偏離設(shè)計值，這就有必要通過測試手段了解實際生產(chǎn)中鋁液流動情況及磁場的分布，以便及時改善，避免出現(xiàn)問題。鋁電解是一個復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)過程，受到磁場、熱場、流場等多個物理場的耦合作用，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中僅有關(guān)于熱場的技術(shù)參數(shù)測量，信息量過于單一，不能全面反應(yīng)實際鋁電解運行狀態(tài)，難以合理的提出工藝改進措施及優(yōu)化方案。因此有必要增加磁場和流場的相關(guān)技術(shù)參數(shù)測量，為全面分析評價鋁電解體系提供數(shù)據(jù)支撐。據(jù)統(tǒng)計，2022年我國電解鋁行業(yè)總耗電量占國內(nèi)發(fā)電量的7.44%，二氧化碳合計排放總量約4.25億噸，占國內(nèi)二氧化碳總排放量的5%左右，電解鋁作為高耗能行業(yè)，受中國能耗“雙控”、“雙碳”政策影響，行業(yè)發(fā)展面臨前所未有的大變局，因此通過全面的參數(shù)測量，全方位評價鋁電解體系，才能系統(tǒng)的了解電解槽工況，采取有針對性的技術(shù)措施，達到全面提升電流效率，電解槽壽命和降低噸鋁能耗的目的。（二）項目的可行性簡述本標(biāo)準(zhǔn)的承擔(dān)單位中南大學(xué)早于1980年代中期，由中南大學(xué)前副校長梅熾教授和冶金專家蔡祺風(fēng)教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組就對貴州鋁廠引進日本160kA預(yù)焙槽進行“三場”解析。此后先后對青海鋁、平果鋁、云南鋁業(yè)、青銅峽鋁業(yè)公司、河南神火鋁電公司、包頭鋁業(yè)、中鋁遵義鋁業(yè)、印度Balco鋁業(yè)、內(nèi)蒙霍煤鴻駿鋁業(yè)、國電投寧夏鋁業(yè)等全國二十余家鋁廠，對一百多臺電解槽開展了鋁電解槽物理場綜合測試，涉及200KA、300KA、350KA、400KA、500KA、600KA等規(guī)模，測量數(shù)據(jù)與評價分析報告均獲得了廠方單位的認(rèn)可。全面掌握了通過“三場”測試、評價和改進鋁電解槽運行狀態(tài)技術(shù)，為標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供了豐富的數(shù)據(jù)及技術(shù)支撐。國內(nèi)鋁電解槽的鋁液流速場測定采用的唯一較為準(zhǔn)確的方法為鐵棒溶蝕法，此種方法需要復(fù)雜的流速場標(biāo)定工作，國內(nèi)只有中南大學(xué)蔡祺風(fēng)教授進行了完善的流速場標(biāo)定試驗，目前國內(nèi)也只有中南大學(xué)獨家擁有經(jīng)過標(biāo)定試驗的鋁電解槽鋁液流速場測定方法。同時將鋁液波動場測定方法申報了發(fā)明專利，能為技術(shù)參數(shù)測量方法標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供規(guī)范的理論指導(dǎo)。（三）標(biāo)準(zhǔn)的先進性、創(chuàng)新性、標(biāo)準(zhǔn)實施后預(yù)期產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益5本文件增加了對電解槽流場和磁場的測試，可以全面掌握“三場”的分布信息，進而可以評價鋁電解槽設(shè)計水平，檢驗設(shè)計與運行參數(shù)之間的差距；通過“三場”參數(shù)信息，可以找出優(yōu)化方向（熱平衡，物料平衡以及磁流體平衡），使鋁電解槽運行趨向平衡；通過對“三場”的技術(shù)參數(shù)測量，統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)鋁電解槽的信息化和數(shù)字化，與現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)分析結(jié)合可以有效的分析鋁電解的運行效率與問題，提供優(yōu)化方向。通過“三場”測試及結(jié)果分析，為企業(yè)提供改進技術(shù)與方案，平均可提高電流效率0.8%~1%，降低噸鋁能耗120~150kW?h/t?Al，延長槽壽命100余天。按照2022年鋁產(chǎn)量4021萬噸，一年可節(jié)省用電4.82億千瓦時~6.03億千瓦時，按照每度電0.35元計算，一年可以節(jié)約電費1.68億元~2.11億元。因此在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中增加流場和磁場的參數(shù)測量，實現(xiàn)對鋁電解槽“三場”的測量，對鋁電解行業(yè)有著重大的社會與經(jīng)濟效益。六、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)情況經(jīng)查，國外還未發(fā)現(xiàn)有關(guān)鋁液流場測試的標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)是在綜合考慮了企業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)與相關(guān)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的情況確定的，標(biāo)準(zhǔn)水平達到國際先進。七、與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別是強制性國家標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)配套情況本文件所引用的標(biāo)準(zhǔn)全部是現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)，是本文件的一部分，引用這些標(biāo)準(zhǔn)后，使本文件的要求與現(xiàn)行的相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系不矛盾、不沖突、其相互關(guān)系非常協(xié)調(diào)。本文件屬于方法規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，沒有現(xiàn)行的法律、法規(guī)、規(guī)章制度等對其要求，本領(lǐng)域沒有強制性標(biāo)準(zhǔn)。八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)暫無。九、標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的建議說明本標(biāo)準(zhǔn)為鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量方法的標(biāo)準(zhǔn)，可彌補現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的缺失，為提高鋁電解主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，采取有針對性的技術(shù)措施提供更全面與系統(tǒng)合理的科學(xué)依據(jù)。因此建議將本標(biāo)準(zhǔn)作為推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。十、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求的措施建議本文件發(fā)布后，各企業(yè)應(yīng)加強本文件的宣傳力度，可以對各企業(yè)相關(guān)部門進行標(biāo)準(zhǔn)的培訓(xùn)和宣貫，以保證標(biāo)準(zhǔn)的貫徹實施，以更全面的判斷鋁電解槽的運行情況，實現(xiàn)電流效率的提升，延長電解槽壽命，從而達到節(jié)能減排的作用。十一、廢止現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議本文件是對YS/T784-2012《鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量方法》的修訂，本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實施后，可以代替YS/T784-2012《鋁電解槽技術(shù)參數(shù)測量方法》。十二、其他應(yīng)予說明的事項6根據(jù)現(xiàn)場350kA槽各測點的流速，可作出電解槽流場流動方向及總體流動圖，如下圖1~圖2所示。進電端↓個個個個進電端7→→AzA3A585A8A7A688B8AgB4→→AzA3A585A8A7A688B8AgB4日仁日伯A2B2AA82Bl個個——個個煙道端煙道端圖21223#槽測點處鋁液流動方向及總體流動圖由圖1至圖2可看出，所測槽的鋁液流動基本都呈四個對稱分布的旋渦運動。但所測槽的局部位置大旋渦分布：350kA系列1327#槽在測點9、13和23附近，1223#槽在測點6、13和18附近。流小旋渦：1327#槽均在測點煙道端的兩個角部出現(xiàn)兩個小旋渦；1223#槽在A測煙道端角部和A測兩個大漩渦結(jié)合處出現(xiàn)兩小旋渦。因此350kA的角部容易出現(xiàn)小渦旋，值得關(guān)注，可以通過提高角部8的小漩渦。小漩渦會加速鋁液對內(nèi)襯的局部沖刷，是縮短電解槽壽命和降低技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的重要原因，在角部有很好的復(fù)現(xiàn)性，值得密切關(guān)注?？梢酝ㄟ^改善磁場分布以及注意爐幫狀況等方式加以優(yōu)化。2、鋁液流速，鋁液高度以及沉淀厚度根據(jù)每一測點測1次所得1根鐵棒熔蝕前后的直徑變化，取平均值，求得該測點處的鋁液流速。還可以通過對鐵棒的溶蝕程度，較為準(zhǔn)確地量取該測點處的鋁液高度和沉淀厚度。結(jié)果匯總于表1。表12120#、2141#和2312#槽況實時測定結(jié)果編號鋁鋁1012120153241215016111741018301991011016101011110101015115111111110810111151313200121413125121629310根據(jù)電解槽流動場模型計算得到的流動場鋁液流速分布結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，在電解圖3350kA設(shè)計電解槽模擬鋁液流速分布現(xiàn)場各測點平均值與模擬計算值如下圖4所示。模擬計算值呈現(xiàn)出來的局部流速差較大的現(xiàn)象。所測電解槽的最大流速為26.7cm/s,模擬計算值為一、測試結(jié)果所測六臺槽的磁感應(yīng)強度絕對值對比結(jié)果如表2所示。表2六臺電解槽磁場實測值對比x|/Gsy|/Gsz|/GsA側(cè)DE端A側(cè)DE端A側(cè)DE端A側(cè)DE端A側(cè)DE端A側(cè)DE端二、仿真與測試結(jié)果對比分析為了驗證電解槽內(nèi)磁場分布是否與模擬結(jié)果一致，將六臺電解槽測試點的z向?qū)崪y值與數(shù)值計算結(jié)果進行對比，結(jié)果如表3所示。此外，為了更直觀體現(xiàn)對比結(jié)果，將實測值與模擬值繪制成圖5所示的曲線圖。表3350kA電解槽槽磁場實測值與模擬值對比12 345———6 78 9— — —磁場強度/Gs磁場強度/Gs磁場強度/Gs磁場測點位置圖5350kA電解槽z向磁場實測值與模擬值對比：(值從圖5和表3中可以看出六臺槽的垂直磁場絕對值大多集中在0~30Gs以內(nèi)，六臺測試槽z向的磁場變化呈現(xiàn)出較好的測試重復(fù)性。從圖5(b)可以看出，六臺電解槽z向磁場實測平均值與模擬值出現(xiàn)偏離的程度較小，造成偏離的原因主要為：有些測點處的陽極為新極，導(dǎo)電性差，這就會導(dǎo)致與其對應(yīng)的陰極母線電流與正常的有所偏差，勢必會導(dǎo)致磁場數(shù)值的偏差；測點位置會受到伸腿的影響，且各處爐幫伸腿形狀不同，也會造成數(shù)值上的差異；電解槽的理論測點在平行于電解槽中線的直線上，但現(xiàn)場的開孔位置和測試探頭放入位置總會和理論測點有一定偏差。綜合分析z向測試值與模擬值：六臺測試槽z向磁場測試值呈現(xiàn)出基本相同的變化趨勢，磁場測試平均值與模擬值基本吻合，說明測試果可信度高。350KA綜合分析與評價根據(jù)電壓平衡、熱平衡、鋁液磁場和流速場的綜合測試與仿真研究結(jié)果，現(xiàn)就青銅峽鋁業(yè)股份有限責(zé)任公司寧東鋁業(yè)分公司350kA預(yù)焙陽極鋁電解槽進行綜合分析與評價。1關(guān)于槽內(nèi)磁場鋁液層內(nèi)的磁場分布，是導(dǎo)致鋁液運動，從而影響電解槽熱平衡狀態(tài)、能耗及電流效率的重要原因，為便于比較和評價，現(xiàn)列出國內(nèi)幾種大型槽內(nèi)的磁場測定或計算結(jié)果，如表4所示。表4幾種大型預(yù)焙槽的磁場比較x|maxx|avey|maxyz|maxz----由表1可見，與近年來投運的幾種大型槽比較，青銅峽寧東鋁業(yè)分公司350kA槽的x向、y向和z向磁場與其他鋁廠不同槽型的磁場基本相當(dāng)，可以認(rèn)為其母線配置基本較合理，但在出鋁端和煙道端角部出現(xiàn)局部磁場很大的現(xiàn)象。2關(guān)于鋁液流速場在不平衡的電磁力、電解質(zhì)運動、熱壓梯度等因素作用下，鋁液將產(chǎn)生運動和界面波動。而電解槽內(nèi)