320KA大型预焙电解槽节能技术的探索.doc

320KA大型预焙电解槽节能技术的探索一、前言近两年，随着电力日益的紧张和国家宏观调控的实施，2005年电解铝市场一度低迷，降低吨铝生产成本是每个电解铝企业追求的目的。而电解铝生产是一个高耗能企业，如何降低吨铝电耗是每一个企业进行探索的聚焦点，中孚实业公司根据在生产中对设计中和生产中实际电压的对比和分析，通过采取一系列的技术措施，对生产中阳极压降、阴极压降和效应分摊电压的不断调整和下降，在保证生产平稳的前提下，逐步降低生产中的平均电压和提高电流效率，最大地实现节能降耗，目前使直流电耗降低到13000kwh/T-Al以下，接近国内较好的经济技术指标，从而实现320kA电解槽的高效、低耗经济运行。二、降低铝电解生产中电能消耗的途径根据吨铝电耗公式W实＝2.98V平均/η电流而知，吨铝电耗与电解槽平均电压成正比，与电流效率成反比的关系，所以降低平均电压和提高电流效率均能降低吨铝电耗，其中直流电耗的潜力巨大，有很大的节能空间。三、提高电流效率的探索在设计定型的电解槽上，影响电流效率的主要因素有两大方面，即工艺参数和操作管理因素。工艺参数即生产中各项技术条件，如电解温度、电解质成分，电解质水平和铝水平等，操作管理因素即指各项操作的质量，实现和维持良好的技术条件的能力等。要想获得较高的电流效率，必须从这两大方面入手，作细致的工作。1．320kA预焙电解槽低分子比的探索采用低分子比操作是目前大型预焙电解槽的共同追求的方向，在电解生产过程中，随着分子比的降低，电解质导电性能有所减弱，电阻率有所增大，电解质对氧化铝的溶解性有所减弱，但是它可以增大铝液与电解质间的界面张力，降低铝的二次反应损失，使电解质的初晶温度降低，电解质的流动性良好，这样可以明显提高电流效率。公司320kA电解槽在分子比的探索上和电解槽的工作电压、氧化铝下料量、槽温、两水平等技术条件进行了多次的研究和探索，也走了不少弯路，不断寻找适宜于生产的分子比，通过不断的摸索，目前分子比保持2.2-2.4之间，保持了适宜的过热度和稳定的槽温。2．320kA预焙电解槽低氧化铝浓度的探索为了适应低分子比和低电解温度时氧化铝饱和溶解度低，以及各种按需下料控制策略，对电阻斜率的要求。我们采用的计算机控制系统的控制范围是在低浓度敏感区。在该区内，随着Al2O3浓度的升高槽压降低。此时系统进行的是欠加工来防止进入高浓度区；随着Al2O3浓度的降低而槽压升高，此时系统进行的是过加工来防止效应的发生。A区：低浓度区，发生效应时的浓度B区：低浓度敏感区，Al2O3浓度变化与电压变化关系灵敏不易产生沉淀，易引发效应。C区：稳定区D区：高浓度敏感区，Al2O3浓度变化与电压变化关系灵敏易产生沉淀。当Al2O3浓度进入高浓度敏感区时，随着Al2O3浓度升高而槽压升高，此时系统误认为是Al2O3浓度在降低而引起的槽压升高，系统进行过加工，会很快造成沉淀。所以当发现浓度进入高浓度区时（一般认为超过4％）要及时进行控料调整，防止沉淀的产生。我们在生产过程中控制Al2O3的浓度范围要达到的目的是：“既不容易发生突发效应，又不会导致沉淀产生”。在CR低于2.5时，一般认为该范围是在1.5-3.5％。我们控制的范围是1.8-3％，可以得到较高的效应受控率，且不易产生沉淀。3．320kA预焙电解槽低槽温的探索在降低电流效率的因素中，无论是铝的溶解损失，还是钠的析出，以及电化学氧化，电解温度都在其中起主导作用，因此，电解温度对电流效率的影响最为重要。电解温度的降低，电流效率明显提高，实践证明，温度每下降10℃，电流效率可提高1-2％。电解槽的最佳温度是避免在阴极表面析出固态沉积物，与能够避免产生过度的不稳定性时的最低温度，此最佳温度取决于电解质成分和生产操作技术水平，经过两年多的实践，经历了从高温到低温，分子比从高到低的过程，当分子比在2.2-2.4时，槽温950-960℃，过热度在5-15℃，电解槽生产平稳且高效节能。4．适宜的两水平当今预焙槽特别是大型预焙槽，普遍采用低铝水平生产，原因是预焙槽散热大，铝水平是散热的一个因素，也是调节热平衡一个手段，另外铝水的高度也可用来对电磁场的平衡，采用高铝水生产对预焙槽的生产危害较大，使电解槽散热增加，伸腿长，电解质缩，沉淀增加，形成结壳，炉底压降升高，炉膛变小，虽然能取得一时的高效率，但长时间的效率将会明显下降。若采用低铝水操作，炉底热量散发不出去，槽温较高，炉底易造成沉淀，且不易平衡磁场，容易引起电解槽的电压不稳定，从而造成电流效率的明显下降。经过两年多的实践，结合电解槽的磁场设计，配合低温、低分子比等技术条件，我们目前保持中高铝水平、出铝后20.5-21.5cm，电解质水平19-21cm。通过两年多对各项技术条件的探索和不断地优化组合，逐渐摸索出适宜于320kA电解槽的技术条件，