电解槽改造与节能

电解槽改造与节能——孙春亮27电解槽改造与节能孙春亮(中国长城铝业公司电解厂)摘要本文总结了中国长城铝业公司电解厂发展概况和改革开放20年来技术改造与创新,以及取得的重大成就和节能效果。关键词旁插自焙槽预焙槽智能模糊控制综合节能技术改造RECONSTRUCTION OF CELL AND ENERGY SAVINGSun ChunliangElectrolytic Plant, China Greatwall Aluminium Industry Co.ABSTRACt This paper summarized the general situation of Electralytic plant and technical reconstructionand blazing newtrails since reform- ation and restriction 20 years. Remarkable energy saving effects and im-portand achieve ments have been obtained in Electrologytic plantKEY WORDS side insert self baking anode Cell; prebaked electrode Cell; intelligent blurred control;Comprehensive energy saving technical reconstruction中国长城铝业公司电解厂(原郑州铝厂)是1980年8效革开放后电解厂技术改造与节能1前言月开始动工兴建,设计电流为60kA的旁插自焙槽系党的十一届三中全会以后,长铝电解厂进行了列,年产能2.5万t,由于自焙槽能耗高指标低、污一系列技术改造与创新进入了稳定持续发展的新染严重,因此于1966年5月决定在原两电解厂房内阶段。改建成我国第一个预焙电解厂3.11978~1980年进行了三大技术改造260kA自焙槽改成75kA边部加工预(1)电解槽母线加宽,降低母线压降。以前母线焙槽电流密度为0.5~0.62A/mm2,改造后变为0.22~0.375A/mm2,平均每槽降低12lmV,吨铝节电1996年5月,由贵阳铝镁设计院设计,60kA自430kWh,系列年节电1291万kWh焙槽改造成75kA预焙槽,为敞开式边部加工,年产(2)采用爆炸焊新技术。阳极铝钢接点压降由量3万t,烟气通过原有烟道及120m烟囱高空排放过去渗铝法的141mⅤ降到现在的38mV,直接降低在建成初期,由于仍采用原来的风动打壳机、人工抱103mV吨铝节电366kWh,年节电1099万kWh。这袋下料,所以技术装备落后,加上当时社会政治影是我国当时铝电解厂首次使用的先进工艺,至今仍响,生产指标一直不好,见表1在普及推广。表11970~1976年生产的平均指标项目电流效率吨铝直流电耗平均电压吨铝综合交流电耗(%)(kWh(kWh)0.865指标83.817357温料YHa沮坫术阻圾热阻由原设计的中国煤化kW,阳极上加盖保19470CNMHGcm,其热损失减少有色冶金节能2000.322W。二者使槽电压降低350mV,吨铝节电标名列前茅,见表3。1245kWh,系列年节电3734万kWh表31998年经济指标以上三项技术改造,使单槽电压平均降低项目电流效率吨铝直流电耗平均电压综合交流电单耗574mV,吨铝节电204kWh。另外,还进行完善工艺(v)(kWh)纪律和操作纪律,使电解槽平稳生产。因此吨铝直指标88.540554.17815177流电耗从1970~1976年七年间的平均值17357kWh475kA边部加工预焙槽改造成为降到改造后1980年的14645kWh,经济效果巨大。见表2。85kA中间下料预焙槽表21980年经济技术指标虽然75kA边部加工预焙槽经过二十年的创新项日电流效率平均电压吨铝直流电耗合交流电单耗与改造取得了重大成就但是与大型槽先进技术指标仍有一定差距。所以,为了适应国家政策和自身87.54.31464516297发展,为了解决槽子按需下料和环保问题,在受到321980~1998年间,进行了多项技术改造与试验地资金、电力等方面限制下,我们决定在原有基础(1)1981年,自行设计安装了DYS-J电压小时上建成85kA中间下料会密闭智能模糊控制预焙电计和效应计数器,加强了用电的计算和管理。1983解槽,也就是说,把当代大型槽最先进的技术用在中年研制成功氧化铝风动下料车,1986年研制成功双型电解槽上进行改造,同时也为我国众多中小型铝梁桥式压壳机,实现了加工、下料机械化一条龙作厂创出一条生路,起到示范作用。该项技术已申报业,这样加工速度快、质量好,氧化铝飞扬损失小。国家经贸委批准,成为国家经贸委重点项目,是中国(2)电解槽实现微机自动化控制。1985年开发铝工业走向21世纪的具有战略意义的创新工程成功IDJ-k型铝电解自动控制系统,1998年又在所以,经过充分准备,我们于1999年7月在第三厂全国首次应用可编程序控制器(PC机)对铝电解生房建成了10台85kA中间下料预焙槽,现在已经投产实行自动控制,节电170kWh/tAl产试验,到200年6月我们再建66台新槽,组成第(3)应用模式识别调优技术,改进阳极浇铸用磷三车间,而后用两年时间再把剩余的两个老厂房改生铁配方,有效降低了铁碳压降,使吨铝节电造完,届时将达到年产量5.7万to5lkWh,并节约生铁和回收利用回炉铁等。该技术41改造过程及使用的先进技术是与中科院上海冶金研究所合作研制成功的新技(1)坚持“三不动”原则,即电解厂房主体设备不术动,阴极大母线不动,原有(新建槽壳可陆续改为摇(4)1988年与东北大学研究成功长铝最佳电解篮式)槽壳不动,槽子仍为双行纵向排列,而且可以质成分,并添加MgF2,1989年全面推广。该项有效对电解槽物理场—电磁场、热场、流体场、力场进行降低了电解质初晶温度,提高电流效率1.23%,降现代化计算机模拟仿真,进行槽结构系统优化设计。低直流电耗224kWh/tAl(2)采用计算机智能模糊控制系统,实现中间点(5)1992年在两台槽上进行了预焙阳极添加剂式按需下料,最佳控制Al2O3浓度,而且Al2O3供料(A⊥F3)工业试验;该技术改善了阳极性能,对提高电用浓相或超浓相输送,真正做到了准时连续自动流效率和降低碳耗均有好处。该项提高电流效率下料,并且电解槽采用计算机分布式控制,可实现自0.5%,节电9kWh/tAl。该项成果属国内首创。动出铝、换阳极控制电压、效应预报和熄灭、病槽诊(6)1994年改进完成工艺技术条件,提高管理断与分析、故障报警、事故保护和各类报表及曲线水平。实行“三低一高”工艺技术条件,使电解槽稳等。定生产,效果显著,节电300kWh/tAl(3)采用干法全密闭烟气净化系统,彻底解决了(7)1996年与轻研院完成TB2-C一体化成型烟中国煤化工氟化盐和A复合层惰性阴极碳块工业应用试验,电流效率提高NMHc新工艺(低氧化铝浓0.95%,电耗降低189kWh/tAl,槽龄提高1~2年。人七度、效应系数高极距)。通过上述一系列技术改造和创新,使长铝电解(5)提高整流效率,稳定电流强度。电解整流由厂生产状况日益提高,在同等规模电解槽中各项指递降式改为直降式。电解槽改造与节能一—孙春亮(6)改善阴极内衬优化各项性能。侧部采用带1405kWh/tA降低到13600kWh/tAl有人造伸腿的异型碳块,底部采用半石默质和TiB2(3)电解槽集气效率达到96%-98%,烟气净C一体化隋性阴极碳块,下面采用国产防渗料等化效率98%,达到国家环保标准。当代最新技术。这些都有利于建立规整炉膛、降低(4)直流稳流精度达到02%。炉底压降、提高电流效率、延长槽寿命等。所以,经过一步一步技术改造,给我厂带来了巨4.2改造后取得先进的工艺参数和经济技术指标大的经济效益和社会效益。这些改造,将使我厂电解槽达到国内先进工艺条件和经济技术指标。5结论4.2.1先进工艺参数(1)我厂电解槽现代化综合节能技术改造,是先进工艺参数见表4。次成功的实践,为今后我厂的生存与发展奠定了坚表4先进工艺参数实的基础。电解质水平:18~2cm铝水平:20m槽设定电压:42V(2)该项成果为国内众多60kA中小型自焙槽的分子比:2.2~2.4槽温:945-90℃极距:4.5~5m改造与发展具有示范作用,它拥有显著的节能降耗氧化铝浓度:1,6%~2.8%阳极效应系数0.25次/(槽·日)降低成本、根治污染和增强市场竞争力的效果4.2.2先进经济技术指标(3)同级别的自焙转预焙,或转大型槽,技术上可(1)电流效率提高2%~3%,即从目前的885%行,争取一步到位改为中间点式下料自动控制预焙提高到91%~92%电解槽。这是实现现代化综合节能技术改造、投资(2)直流电耗降低500kWh/tA,即从目前的少、见效快的有效途径改造投资回收期限为3年。(上接第23页)设施。富氧助燃作为一项创造性的技术,有着广阔(1)可明显改善重油燃烧条件,提高重油的燃烬的市场前量,两者的有机结合,必将对降低整个氧化度,降低重油消耗。铝行业能源消耗及改善环境条件有着积极的促进作(2)减少炉子鼓风量,可在风机不变的情况下,用。有效供氧量增加,从而使炉子产能达到设计值。(3)烟气量可减少约20%,使炉子的排烟量、飞参考文献扬损失大大降低,热效率提高。1.韩昭沧主编·燃料与燃烧冶金工业出版社,19872.沈光林膜法富氧技术用于节能研究·《节能》,199.95结束语3.王学松膜分离技术及其应用科学出版社,1994氧化铝行业是一个能耗大户,有着众多的燃烧中国煤化工CNMHG