熔盐电解电源系统的节能改造

电气控制熔盐电解电源系统的节能改造杨蕴鸿(宝鸡钛业股份有限公司熔铸厂,陕西宝鸡721014)[摘要]针对熔盐电解制取金属用电源系统存在故障频率高能耗大等问题,简述应用免维护全数字三相调功器及改制整流变压器原边绕组的改造方案,熔盐电解电源系统改造后运行性能得到改善,节能效果显著。关键词]熔盐电解;金属制取;电源系统;改造;节能[中围分类号]TM762[文献标识码]A[文章编号]1003-8884(2011)06-0023-03Energy Saving Modification on Power System of Molten Salt ElectrolysisYANG Yun-hongMelt Casting Plant, Baoji Titanium Industry Co, Ltd. Baoji 721014, China)Abstract: According to the problems existing in the power system of molten salt electrolysis for makingmetal, such as high fault frequency and great energy consumption, this paper briefly introduces the modification scheme applying maintenance-free full digital 3-phase power regulator and reforming primary windings of the rectifier transformer. After the implement, the power system of molten salt electrolysis obtainsbetter performance and remarkable energy saving effect.Key words: molten salt electrolysis; metal making; power system; modification; energy saving宝鸡特种金属材料有限公司是较早生产稀有金钨棒与石墨阳极坩埚之间加入42V直流电压,使其属钕、錋、铈、镧的专业厂家,其制取设备采用的电源短路拉弧,利用电弧温度将氧化粉末熔化为液体,此装置KGS-2.5kA/42Ⅴ为可控硅整流装置,受当时阶段为起弧阶段,大约需要45min;当坩埚内出现液技术条件所限,控制电路板由分立插件构成。随着体时,阴极钨棒与石墨阳极坩埚间形成电流通路,随时间的推移,故障频率越来越高,由于受生产过程中着液体的增加,加在阴极钨棒与石墨阳极坩埚间的所产生腐蚀性气体的侵蚀,经常造成电路板多处焊直流电压逐渐降低,而电流逐渐增加,熔池逐渐建点虚焊及焊盘脱落,维修难度越来越大;另外,由于立。当熔池内加热温度与散热速度趋于平衡时,电可控硅长期运行在小导通角的情况下,存在着能耗压与电流相对稳定,便进入制取生产阶段,此时工作大、对电网谐波污染严重等缺陷。为了设备能够可电压为直流89V,工作电流为23kA;随着时间的靠地运行及节能降耗,降低生产成本,需要对该设备持续,电解出的金属沉淀增加。在此过程中,随着金进行彻底改造。属沉淀的不断增加,电解液也不断蒸发而使液位下1原熔盐电解制取系统构成降,因此需要不断添加金属氧化物和电解液,当到达规定时间时,便可取出金属沉淀物,此过程为电解制1.1生产工艺要求取阶段。熔盐电解制取金属的原料是粉末状的金属氧化从上述生产工艺过程可以看出,在起弧阶段,熔物,在更换石墨坩埚后或熔炼电流中断3h以上的池的温度不及900℃,粉末状的氧化物未全部呈液情况下,均需要建立熔池,工艺方法是:在导电阴极态,需要采用高电压、小电流进行拉弧建立熔池;当熔池温度达到要求后,使用低电压、大电流维持温度[收稿日期]201-07-18恒定,进行电解生产。电解熔炼工作时间占全部运[作者简介]杨蕴鸿(1970-),男陕西宝鸡人,高级工程行时间的99%以上师,工程硕土,主要主持冶金自动化设备的设计调试等技改12原系统4中国煤化工工作,现任宝钛集团熔铸厂技改厂长。原系统CNMHG电流设定元有色设高2011(6)电气控制件,在可控硅输出主回路中设直流电流互感器,互感波危害同时易于实现分组控制。器检测出的信号作为电流表的指示信号和系统控制2.2新系统构成负反馈信号,由三块分立元件构成的电子线路板分(1)在改造方案中,由于干式整流变压器的容别实现直流±15V控制电源的产生、直流电流的调量和负载并未发生变化,遵照低投人原则,干千式整流整及跟随、直流电流的限幅与过流保护控制脉冲的变压器的铁芯和副边绕组不动,将原边绕组重新绕形成与分配脉冲的整形与放大等功能。整流变压制引出中间抽头,全绕组和中间抽头绕组分别对应器原边三相380V输入,采用△形接法,副边为带平380V/11.2V和380V/36.5V。衡电抗器的双反Y形接法,输出36.5V相电压到可(2)选用一台智能化、模块化的三相全数字化控硅装置,可控硅装置的直流输出加在熔炼炉的阴调功器KTY31,该调功器适用于阻性负载、感性负极钨棒和石墨阳极坩埚两端,提供电解熔炼工作电载;变压器的一次侧选用高级单片机作为控制核心;源(见图1)。选用单块SMT表面贴装技术电子线路板,在定购时380V提出密封线路板等特殊要求。KTY31具有丰富的整流变压器|电抗器软件功能模块;如参数键盘设置、LED数码显示;输F画脉冲脉冲入、输出可编程;方便组态;具有“自动限流”功能,当输出电流大于额定电流时,电流被限制;具有过L电流互感器折示仪悉}流、过热、晶闸管故障、主回路电源丢失/缺相、负载断线等保护功能;集开环/闭环控制,电压移相、过零1改造前熔盐电解制取电源系统触发、脉宽调制为一体,输入可编程定义内/外给定2技术改造内/外反馈等功能。通过对KTY3的设置以及输入、输出端子的编2.1改造思路程定义,实现内给定、外反馈闭环控制,实现两个阶依据智能化、集成化、高可靠性和高性价比的改段的不同P调节器控制、不同的自动限流值实现造原则,采用模块化密封结构有效防止腐蚀性气体可靠的保护报警显示等功能。对电子线路板的侵蚀;突出强调节能降耗降低生产(3)去除已经老化的直流电流互感器,采用标成本为改造工作的重要指标。考虑到起弧建立熔池准的2.5kA75mV分流器和75mV/4-20mA变送阶段所用时间短,此阶段内的能耗可以忽略,但在电器组合检测负载直流电流,以提高检测的准确性,降解制取生产阶段,由于整流变压器的副边输出电压低投入成本。变送器输出的4~20mA信号串入指过低,可控硅装置运行时控制角过大,造成功率因数示电流表后送至调功器的输入端,作为负载电流负降低,无功功率大大增加,依据金属电解制取工反馈信号,参与系统控制。艺对设备的特殊要求,将起弧建立熔池阶段与电解(4)选用4台SDMK-125A智能控制与保护开制取生产阶段分开实行切换控制在不改变生产工关,具有过载、启动、短路短延时短路瞬动保护功艺的前提下,对干式整流变压器的输入绕组进行重能。其中每2台智能控制与保护开关的控制线圈并新设计2,变压器在输入电压380V时,通过切换原接为一组,实现调功器输出电压到整流变压器绕组边绕组的匝数,使副边绕组可以分别输出满足起弧的切换,且实现整流变压器的原边为△形接法,为保需要的高电压36.5V和电解所用的低电压11.2V证动作的可靠性,将同组中智能控制与保护开关的两组数值的交流电压改变原系统在整流变压器副常开辅助触点串联作为自保触点,常闭辅助触点串边设置可控硅调压装置的设计,在新系统中采用整联作为与另外一组的互锁保护触点。流变压器原边设可控硅调压装置的方式,并且在运新系统的具体构成如图2所示。能目的。整流装置采用大功率二极管整流方式降3改造效果低了元件的损毁频率,亦提高了供给整流变压器三原熔盐H中国煤化工,在宝鸡金属相交流电的对称度降低了整流变压器的损耗和谐特种材料金川CNMHG行,证明其可有色设画2011(6)电气控制量为732kW·h/天,检测周期为1个季度。系统改380V整流变压造后,采用同种方式进行检测,其功率因数平均为中抗器h0.95,耗电量为5336kWh/天,每年可节电约6万权,毒LkW·h设定输人4结语控制电源对电解直流电源系统进行技术改造后,不仅有《效地保障了设备的可靠运行,提高了设备自动化控图2改造后熔盐电解制取电源系统组成制水平,同时降低了生产成本,提高了产品竞争力。靠性高保护功能齐全,检修维护简单方便,无需更原系统整流变压器改造后大幅度提高了功率因数,换大功率元器件,没有出现因设备故障而停止熔炼减少了无功补偿容量,克服了无功补偿方式的多极的情况,控制室内温度明显降低,具有显著的节能效切换和可靠性差、且需高成本投入及维护的缺点。[参考文献]果。[1]黄俊,王兆安.电力电子变流技术[M].北京:机械工业改造前曾对原系统的功率因数进行检测,所用出版社,2005.115-118.仪器为标准的功率因数表,其功率因数平均为[21宋银宾电机拖动基础[M].北京:冶金工业出版社,0.45,用单台电度表对整个系统进行耗能检测,耗电1984.308-309“““m十““““““连城分公司淘汰落后产能首条核级锆材铸锭生产线试产2011年8月19日,随着中国铝业连城分公司100kA2011年8月9日,在国核宝钛锆业股份公司合金制最后20台电解槽退出生产线,该分公司100kA电解槽14造厂崭新的厂房内,随着国家核电技术公司董事长王炳华万t落后产能被彻底淘汰。轻轻按动5000t油压机的启动按钮,国核锆业合金熔炼生多年来,中国铝业连城分公司认真落实国家节能减排产线试生产正式开始。政策,紧紧依靠科技进步,提高企业能源管理水平,促进节合金熔炼生产线是国核锆业核级锆材生产线的重要能减排,积极履行社会责任。2004年,连城分公司自筹巨组成部分,主要承担核级锆合金铸锭熔炼及返回料处理回资4.48亿元,对原能耗高、污染严重、劳动强度大的3个收工作,是核级锆材成套生产体系(除南通国核维科核级75kA自焙槽系列9.5万t进行预焙化改造实现了各种污海绵锆制备外)在宝鸡国核锆业园区内的第一道工序。染物达标排放。改造运行期间,进一步加强技术管理积其技术源于美国西屋公司AP0核级锆材生产技术,由极推广应用新技术、新工艺,实施低温低电压技术措施,国核锆业转化吸收最终自主化研发和生产。整套生产线持续优化工艺技术条件,生产运行平稳,较原来的自焙槽拥有5000t级油压机、真空等离子焊箱、多种真空自耗电有了大幅度的提高,能耗大幅降低,铝锭综合交流电耗、阳弧炉等一批世界先进国内领先的熔炼设备,系国内目前首极毛耗、氟化盐单耗等各项技术经济指标逐年优化,2009条、也是唯一一条专业生产核级锆材铸锭的生产线。按照年达到历史最好水平,并在全国同类槽型中名列前茅。该公司战略规划,国核锆业合金熔炼生产线将建成年产核近年来,连城分公司积极响应国家产业政策,加快淘级锆锭20001、年回收处理返回料600t的生产能力,可满汰落后产能。2008年10月,关停了原宝川铝厂4.5万t足我国核电发展对核级材的需求,同时可为国家建设提产能。2010年10月24日,100kA电解二系列176台电解供各种非核锆材。槽退出生产线。2011年8月15日以来,安排100kA电解国核锆业合金熔炼生产线的顺利试产,是国家核电加系列电解槽停运截至8月19日,最后20台电解槽退快推进第三代核电自主化进程中的又一重大里程碑标志出生产线,标志着该分公司100kA系列电解槽14万t落着国核锆业工作的主战场已从工程建设转为全面试产阶后产能已彻底淘汰。淘汰100kA电解槽每年可减少颗段,为国核锆业建设完整的核级锆材产业体系、保障如期粒物排放量348t,氟化物排放量53t,二氧化硫排放量406完成2012年为杄而产显的地略目标实现核级氧化碳排放量9467t,有效改善了环境质量。锆材国产化自中国煤化工的基础。(中国铝业连城分公司)CNMHG(国核锆业)有色设画2011(6)25