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浅谈全电流不停电启、停槽技术的研究与应用

时间:2011-05-07 15:31来源:未知 作者:文讯库 点击:
论文键词:全电流 启停槽 节能 论文摘要:针对电解铝生产过程中新槽启动需要系列停电,超温波动,产量减少,阳极效应增多等的缺点,研制开发出全负荷不停电启动装置,起到节约资源,提高效益的目的。 0 引言 电解铝生产,一般都采用冰晶石氧化铝熔盐电解法。

论文键词:全电流 启停槽 节能

  论文摘要:针对电解铝生产过程中新槽启动需要系列停电,超温波动,产量减少,阳极效应增多等的缺点,研制开发出全负荷不停电启动装置,起到节约资源,提高效益的目的。 
   
  
   
  0 引言 
  电解铝生产,一般都采用冰晶石—氧化铝熔盐电解法。该法是以冰晶石为熔剂,氧化铝为熔质,以碳素体做两极,然后在电解槽内通入强大的直流电。在940~960℃温度下,在电解槽内产生电化学反应,在阴极上析出铝,阳极上产生二氧化碳和一氧化碳的混合气体。电解过程中还产生大量的烟气及粉尘,直接排入大气会对环境造成污染。电解槽烟气采用干法烟气净化及氧化铝超浓相输送工艺。该工艺采用氧化铝做吸附剂,吸附电解烟气中的**化氢以净化有害气体。吸附后的氧化铝除一部分做为吸附剂循环使用外,其余全部通过氧化铝超浓相输送系统输送到电解槽的料箱中,供电解生产使用,净化后的烟气排入大气。 
  
  1 阳极效应及对电解槽的影响 
  阳极效应是铝电解生产过程中阳极上发生的现象,其效应对铝电解生产既有正面影响,也有负面影响。 
  1.1 阳极效应的正面影响:①有利于电解质中炭渣的分离;②可以使黏附在阳极表面上的炭渣得到清理;③有利于熔化槽底的沉淀。 
  1.2 阳极效应的负面影响:①发生阳极效应时,阳极上会产生碳**化合物气体CF4和C2F6,并进入大气。虽不对大气的臭氧层有破坏作用,但它们是很强的温室效应气体,CF4和C2F6温室效应分别是CO2气体的6500倍和9200倍;②阳极效应会熔化槽帮结壳,使电解质分子比增加;③阳极效应会增加电能消耗,提高电解质的温度;④阳极效应会增加铝的损失(特别是当使用鼓入空气或插入木棒的方法熄灭阳极效应时);⑤阳极效应时,使阳极底表面附近电解质温度大幅升高,从而大大增加**化盐的挥发损失。由以上可以看出,铝电解槽发生阳极效应对铝电解槽的负面影响大于正面影响。因此,先进的铝电解生产技术是努力降低电解槽阳极效应系数,一旦发生,要尽可能缩短效应时间。 
  
  2 问题提出 
  生产中,所用电解槽采用低压大电流直流电源供电,且多台电解槽串联,而电解铝生产要求定期或不定期将一台或多台槽停电大修。在一百多年的电解铝生产历史中,目标电解槽停电或通电时,只好将全系列断电,即其它非目标电解槽也需在这个时间内停止供电。这不仅会影响整个系列电解槽的生产管理,降低槽寿命;这种大负荷波动极易对电网安全运行造成危害。对于铝电合一的电解铝企业,还导致发电量降低、能耗大幅度增加;而且将目标槽短路后再断开和接入的方式,由于系列电流太大,直接短路操作会产生能量很高的直流电弧,甚至可能引起爆炸,威胁人身和设备安全。频繁停、启槽会使槽温波动,减少产量,随之带来的是槽内条件变化,阳极效应发生,使消耗增高。因此,寻求系列槽不停电停、启槽技术的开发研究从来没有停止过,但始终没有找到很好的解决办法。 

  3 可行性分析 
  290kA电解槽以往通槽都将负荷压到10kA后,再进行短路口操作(操作时,短路口的电压降到2V以下)。如果用两个气缸顶住短路口10个接触面中的4个(相当于4个大分流),同时再增加小分流的数量,这样,短路口其余6个面的压降就相当小,人工操作即可将其打开,然后,用气缸把压住的4个面也打开,就能实现对电解槽不停电通槽。可采用不压负荷的通槽方法。 
  3.1 分流量的大小按50%进行计算。 
  3.2 气缸的选型:行程>100mm 拉力>1000kg/cm2工作压力>0.6MPa。 
  3.3 将装置接上气源、电源,在未接入母线回路的槽上进行动作试验,观察动作是否良好。3.4 在准备通电的槽上加装大分流,安装好装置,将负荷压到200kA,观察效果是否良好。如不打火花且冲击电压在2.5V以内,则进行第2次实验;将负荷压到250kA,再次观察,冲击电压在2.7V以内;可以进行第3次不压负荷,冲击电压在2.8V以内,短路口不再出现火花,即证明实验成功。 
  
  4 应用后的效益分析 
  4.1 节能效果(减少效应) 在应用不停电启动电解槽技术前,电解槽启动和停槽均需要系列停电或降低系列负荷(降至10kA)后再进行操作,每一次操作需要30min。这不仅影响系列运行的稳定性,造成减产,又增加了阳极效应。每次启动至少增加效应30个。这里所谓效应系数,定义为每天(24h)发生阳极效应的频率(次数);每个效应电压升高30V;效应时间为6min。电解槽设计寿命为1500~1800d,就是说,电解槽至少每5a需要重新砌槽一次。意味着每年有20%的电解槽要停槽大修重新启动。不停电通槽技术操作已经作为一项工艺规程编入了公司技术规范,在以后的电解生产中熟练应用。公司现有268台电解槽,每年的停槽大修量有54台,每年要进行不停电操作108次,每年节约电耗: 
  单槽启动节电:290×0.1×30×30=26100kWh 
  大修启、停槽节电:26100×108=2818800kWh(1) 
  新槽启动节电,则:26100×184=4802400kWh(2) 
   (1)+(2)=7621200kWh 
  折合标煤:7621200×0.35/1000=2667.42t 
  4.2 增产效益 如停电通槽或降负荷通槽的每天按30min计算,平均电流按150kA,电流效率按93%计算,与不降负荷通槽相比,则少产铝为:(290kA×0.3356g/A.h×0.5h×184台×0.93-150 kA×0.3356×0.5h×184台×0.93)×46次=184.92t。 
  每吨按2万元算,不降负荷通槽多出产值: 
  184.92×20000=3698400元 
  若把全电流不停电启、停槽技术在全国进行推广普及应用,其效益非常巨大。

(责任编辑:八戒论文网-TDQ)
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