鋁電解槽爐幫的形成與節能降耗

   時間:2014-03-11 12:28:19
鋁電解槽爐幫的形成與節能降耗簡介
      1.爐幫的作用   電解槽生產指標的好壞,完全取決於爐膛的規整與否。爐幫空、爐底不平的電解槽相對而言,電壓的穩定性要差,槽內鋁液的鏡面波動較大,加劇……
鋁電解槽爐幫的形成與節能降耗正文
  

1.爐幫的作用

電解槽生產指標的好壞,完全取決於爐膛的規整與否。爐幫空、爐底不平的電解槽相對而言,電壓的穩定性要差,槽內鋁液的鏡面波動較大,加劇了鋁的二次反應,降低了電流效率,要維持正常運行,需保持較高的電壓,加大了生產成本。較好的爐幫,能起到電解槽的保溫,降低電解槽的熱損,減少能量的輸入,從而降低電壓,能減少側部水平電流的走向,降低電流空耗,電解槽的生產應緊緊圍繞爐幫的變化進行參數調整,確保指標的穩定和電解槽的平穩運行。

2.如何形成爐幫

電解質的初晶溫度特性表明:當爐幫處的溫度低於初晶溫度時,電解質中的冰晶石就會在此處結晶形成側部結殼,形成爐幫,當爐幫處的溫度高於初晶溫度時,電解質中的冰晶石很難在側部形成結殼,並且在磁場的作用下,持續地對側部炭塊進行沖涮致使電解槽殼散熱鋼窗溫度逐步升高,危及安全生產。

2.1調整分子比

在同一系列電流、電壓不變的情況下,電解質分子比低的時候,它的初晶溫度低,過熱度變大,形成的爐幫薄,以利於散熱,維持電解槽的熱平衡;而當分子比高的時候,它的初晶溫度高,過熱度變小,在電壓產生熱量不變的情況下,薄爐幫的散熱明顯過大,打破了電解槽原有的熱平衡,電解質中的高分子物質持續不斷的向爐幫處偏析,從而形成較厚的爐幫,減少散熱量,重新建立了一個新的熱平衡。這種分子比、初晶溫度、過熱度、爐幫薄厚、爐幫散熱、形成了電解槽一個微妙的熱平衡關係。從這點可以得出一個結論:電解槽爐幫形成的厚薄與分子比的高低有一定關係。在同系列電流內,相同的電壓,分子比低的時候,形成的爐幫薄,分子比高的時候,形成的爐幫厚。但是過低的分子比形成的爐幫薄,容易形成側部導電,溶解氧化鋁的能力降低,在定容下料狀況下,一部分料溶入電解質,一部分料沉入爐底成為稀沉澱,變硬后形成結殼,增加爐底壓降,形成更多的側部電流,影響電效。過高的分子比形成的爐幫厚,既絕熱,又絕緣,垂直電流集中,升高爐底溫度,熔化結殼,降低爐底壓降,提高電效。

2.2調整槽電壓

通常情況下,一個系列內電解槽都是串聯的,每台電解槽的電流相等的,控制電解槽熱收入的主要參數就是電壓。根據公式W=IVT可知,槽電壓越高,熱收入越多;槽電壓偏低,熱收入就偏低。在電流、分子比基本穩定的情況下,要想形成理想的爐幫,必須逐步降低槽電壓,減少電解槽的熱收入,促使電解質的高分子物質在側部結晶析出。因為電解槽的溫度越高,電解質的過熱度越大,而爐幫的形成是在溫度接近電解質的初晶溫度時,才會在側壁析出形成結晶,逐步形成爐幫。如果爐幫過厚時,容易熔化伸腿,化癱鋁水平,而使電流效率降低,遇到這種情況時,應適當的抬高電壓,增加熱收入,融化過厚的爐幫,增加側部散熱,降低爐底溫度,促使伸發育形成。

2.3參數調整對極距的影響

在系列生產的電解槽中,除了電流所有的電解槽是一樣的外,其餘的參數,如槽電壓、分子比、鋁水平、電解質水平、效應係數、爐底壓降、保溫料等,因人為操作的原因和機械揮發,以及微機控制的設計誤差等因素,使各槽互不相同,就需要生產操作管理人員對每台電解槽的參數進行細緻對比分析。降低槽電壓可以減少電解槽熱收入,但降低槽電壓是以壓縮極距為代價的。極距是陽極底掌到鋁液鏡面的距離,它既是電解槽的熱源產生的中心,又是電解生產電化學反應的區域。從表面上看電解槽的熱收入是減少了,但是降低極距后,電解槽的鋁液層二次反應會增加,生成的氧化鋁在高溫下進行燃燒,釋放出大量的能量,形成熱槽。但這和新啟動的電解槽相比不一樣,新啟槽電壓偏高,極距偏高,雖然它的槽溫高,但鋁液二次反應少。那麼我們既想降低電壓,又不想影響極距,最有效的辦法就是改變電解質的成份,提高電解質的導電率。在出鋁的時候,我們觀察大母線的下降3?,電壓下降0.1V,由此可以得出,極距降低1?,電壓降低0.03V;如保持相同電壓做試驗,分子比為2.2時,測量其極距為41?,調整分子比為2.4時,再測量其極距為45?,由此可以得出,極距提高1?,分子比提高0.05;根據我們的試驗結果和日常測量數據,就可以對參數做出正確的調整,保證電解槽的平穩運行。

2.4鋁水平和保溫料對爐幫形成的影響

電解槽的保溫和散熱是一個對立而矛盾的關係,它既需要側部散熱,又需要極上保溫,還需要在側部形成既保溫又絕緣的爐幫。有資料報道,極上保溫料每增減1?,相當於影響60mV電壓產生的熱量。在電壓不變的情況下,增加極上保溫料,相當於增加了電解槽的極距,降低了鋁的二次反應。同樣調整鋁水平也可改變電解槽的熱收入,調整1?鋁水平影響70mV電壓產生的熱量,並且鋁水平越高,槽內鋁液鏡面的波動越小,流動越平穩,析出的鋁液參與二次反應的機會減少,在降低槽溫及電解質的過熱度方面都有很大的好處,這些都是形成爐幫的先決條件。通過降低槽電壓,調整電解質的成份,減少熱收入,提高初晶溫度,降低過熱度,促使爐幫形成。相應提高電解質的電導率及極距,減少鋁的二次反應,隨著爐幫的增厚,電解槽的爐膛進一步得到了規整,節能降耗成績顯著。

3.結語

電解槽的運行是一個動態平衡的關係,能否平穩生產,完全取決於生產運行中各項參數是否合理調配,先期形成的長伸腿、薄爐幫,只要參數調整得當,在後期完全可以重建,為了保證取得良好的經濟效益,應做好以下幾點:

3.1對各項數據要多測量,以多次的數據平均值來減少測量誤差。

3.2對各項運行參數進行比較分析,根據需要調整的方向確定哪個參數需要調整。

3.3避免單一的調整某個參數給其它參數帶來的影響,在調整一個參數時,其它的也應作微觀的調整。

3.4參數的合理搭配和操作質量是電解生產的根本保證。科鋁電解槽爐幫的形成與節能降耗

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