大型鋁電解槽強化電流

河南中孚實業(yè)股份有限公司25萬噸電解鋁系列電解車間外貌282臺GY—320電解槽系列國家級低能耗試驗項目10臺新型材料試驗槽:TiB2涂層TiB2復合層異型方鋼異型上部結構低能耗試驗槽低電極距生產的直流電耗對比平均電壓(V)電流效率(%)直流電耗(KWh/t-Al)4.0193.512781941271394.5126454.159513018961288296.812776不停電啟停槽開關在320KA系列電解槽上成功應用大型鋁電解槽強化電流

對生產的影響覃海棠中孚實業(yè)鋁業(yè)二分公司2007.71.強化電流生產在行業(yè)中興起強化電流最大的看點：不增加設施投資而增大產能。國外強化電流生產實踐較早,且收到較好的經濟效果國內60KA自焙槽改造均有強化電流生產.國內近兩年電解鋁利潤空間增大,鋁電解行業(yè)也開始興起.國內大型電解槽的陽極電流密度在0.69—0.733A/cm2之間,與國外的0.8A/cm2以上的要小得多,這一點也是興起強化電流的一個因素.2.強化電流后電流密度的變化陽極填充率高的槽型，陰極電流密度增大。陽極填充率低的槽型，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極尺寸。陽極尺寸不變，陽極電流密度增大。陽極尺寸相應增大，陽極電流密度不變或是增加量較小.現(xiàn)代大型槽型的特點，陽極填充率高。強化電流后陽極和陰極的電流密度一般都會增大.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陰極內襯產生破壞,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，將有利于電解質或鋁水滲入裂縫底層，加速陰極破損。對于采用石墨化陰極的電解槽將有效避免這些問題.石墨化陰極在強化電流中的優(yōu)點性能無煙煤(電煅)石墨質石墨化石墨化(國內)電阻率25-5016-2010-1312熱導率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陰極電流密度對電流效率的影響陰極電流密度過小.陰極電流密度過大.4.陽極電流密度增大的影響

陽極消耗速度加快，換極周期縮短，電解槽的不穩(wěn)定操作增加.陽極電流密度增大，電流效率降低。但在不大于0.8A/cm2時不會明顯下降。對于有條件增大陽極尺寸的槽型，能保持陽極電流密度不變?；蚴顷枠O加高，保持換極周期不變，將有效避免以上問題。4.1換極周期縮短以320KA電解槽為例:不強化電流前,陽極高度550mm，換極周期為30天。電流強化到330KA時，換極周期只能維持29天.對于一個282臺槽的系列來說，平均每天多換12組陽極，工作量增加3%。4.2不穩(wěn)定操作增加對于各項指標已不斷創(chuàng)高的如今，要想得到進一步提高，減少干擾性操作是一項重要措施。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，平均每臺槽每天換極次數(shù)增加0.02次.4.3陽極電流密度增大對電流效率的影響陽極電流密度過大會降低電流效率的原因:陽極氣體析出量增大，電解質的攪拌強度增加，擴散層減小，鋁的損失增加，從而電流效率降低。但從國外的電解槽運行看，只要保持合適的極距，0.8A/cm2左右的電流密度不會明顯降低電流效率。廠家項目強化前強化后電流效率AP-30(加拿大)電流強度(KA)29532595.78%電流密度(A/cm2)0.780.818180KA(巴西)電流強度(KA)18022595.2%電流密度(A/cm2)0.720.835強化電流后的電壓平衡金屬導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。極距間的電解質電壓降有明顯增加。例：320KA電解槽電流強化到330KA時，一類導體電壓增加30mv左右，電解質電壓增加45mv左右。電壓管理需采取的兩種不同措施保持極距不變，電壓在原基礎上增加75mv。按電流效率不變計算，直流電耗將增加235kwh/Al-t。保持電壓不變，極距縮小2mm左右。6強化電流后的熱平衡電解槽熱平衡體系劃分：以陽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、陽極炭塊電壓降、電解質電壓降、陰極電壓降（極化電壓不含）?？傠妷杭s2.0V，強化10KA電流時，電熱功率增加20KW。如：320KA電解槽強化電流到330KA時，熱量收入相當于60mv電壓。7強化電流后技術條件的調整強化電流后各技術條件要隨之進行相應調整.主要圍繞三個平衡進行.解決能量平衡適應磁場平衡實現(xiàn)物料平衡技術條件調整幅度與升電流梯度有關:1、升電流幅度小,增產見效慢.但利于電解槽的自適應過程,技術條件調整有漸進的時間.2、升電流幅度大,增產見效快.但技術條件需要快速調整到位.主要技術條件與三個平衡的關系

1、鋁水平:鋁液的導熱系數(shù)2000—3000W/m.k.比電解質液大三倍左右.鋁水平的高度主要影響磁場平衡和能量平衡.2、電壓:電壓與能量和極距有關,主要考慮到能量平衡和磁場平衡.3、保溫料:1cm保溫料相當于60—90mv電壓的熱量(日輕院試驗數(shù)據(jù)),主要考慮能量平衡.結語強化