李喜元
【摘 要】在鋁電解的生產(chǎn)過程中,要想降低生產(chǎn)能耗,建設(shè)生產(chǎn)成本,就可以在電流恒定的情況下進(jìn)行電解鋁的低電壓管理。本文就針對(duì)這一問題進(jìn)行了討論,首先介紹了電壓偏差的基本概念,其次對(duì)這一問題出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分析,最后結(jié)合具體的生產(chǎn)實(shí)踐分析了電解鋁生產(chǎn)過程中低電壓管理要點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】低電壓管理;電解鋁生產(chǎn);實(shí)踐分析
【中圖分類號(hào)】TE821 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B
在電解鋁的生產(chǎn)過程中加強(qiáng)低電壓管理可以幫助生產(chǎn)企業(yè)提高電流效率,降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效能。在目前的生產(chǎn)過程中,電解鋁的電流利用效率已經(jīng)達(dá)到了90%以上,如果想進(jìn)一步提高電流效率就需要采取科學(xué)合理的節(jié)能技術(shù),實(shí)現(xiàn)低電壓管理。本文就針對(duì)電解鋁生產(chǎn)過程中的低電壓管理要點(diǎn)展開了分析。
1.電壓偏差
在電解鋁的生產(chǎn)過程中,生產(chǎn)管理者應(yīng)該注意電壓偏差問題。首先應(yīng)該考慮電解槽的實(shí)際運(yùn)用情況,電解槽的各部分進(jìn)行降壓管理,設(shè)立合理的電壓,確保其處在一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。之后,管理者可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的電壓,利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行演算,確定電解槽的實(shí)際電壓。在一般情況下,電解槽的設(shè)定電壓與實(shí)際電壓之間可能會(huì)存在一定的差異,這就被稱為電壓偏差,電壓偏差是體現(xiàn)電解槽穩(wěn)定性的重要因素,電壓偏差越大,電解槽的穩(wěn)定性越差,反之,穩(wěn)定性越強(qiáng)。
2.電壓偏差原因分析
2.1電解槽保溫性差。出現(xiàn)電壓偏差的主要原因就是因?yàn)殡娊獠鄣谋匦韵鄬?duì)比較弱。在電解鋁的低電壓生產(chǎn)過程中,由于電解槽保溫性能較差,其溫度也會(huì)隨之降低,在這一情況下電解質(zhì)就會(huì)出現(xiàn)收縮的情況,進(jìn)而導(dǎo)致其流動(dòng)性變差,黏度大大增加,最終出現(xiàn)電壓偏差。在電解槽中任何一個(gè)部分出現(xiàn)問題都會(huì)導(dǎo)致其保溫性能的減弱。要想實(shí)現(xiàn)電解槽熱量的平衡就必須提高工作電壓,為其正常工作的開展補(bǔ)充熱量。
2.2技術(shù)條件不合理。電解槽的電壓降低時(shí)就會(huì)導(dǎo)致熱量不足,為了減少這一情況的出現(xiàn)需要避免電解槽在熱平衡過程中熱量散失,需要提高技術(shù)水平。但是如果電解鋁技術(shù)的水平相對(duì)較低,就會(huì)使得電解槽的熱量大量散失,降低電解槽的溫度。這時(shí),電解槽需要利用自動(dòng)控制系統(tǒng)來適當(dāng)?shù)恼{(diào)整電壓,最終出現(xiàn)電壓偏差的情況。
2.3換極、出鋁等作業(yè)質(zhì)量差。在電解槽的運(yùn)行過程中需要進(jìn)行加保溫料、換陽(yáng)線等操作環(huán)節(jié),這些工作需要采用人工操作的方式,在這些工作開展的過程中必然會(huì)影響電解鋁的工作效率。如果在操作過程中出現(xiàn)失誤就會(huì)導(dǎo)致電壓增加,加大電壓偏差。
3.低電壓技術(shù)
在電解鋁的生產(chǎn)過程中低電壓技術(shù)主要有三種,即異型陰極節(jié)能技術(shù)、阻流塊節(jié)能技術(shù)以及雙陰極鋼棒節(jié)能技術(shù)。這三種技術(shù)的具體含義如下。
異型陰極節(jié)能技術(shù)主要應(yīng)用在電解槽的維修管理過程中,在這一及時(shí)中利用帶有凸臺(tái)的異型陰極來對(duì)電解鋁生產(chǎn)過程中的鋁液流動(dòng)起到阻礙作用,這一技術(shù)可以減緩鋁液的流動(dòng)速度,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低電壓管理。而阻流塊節(jié)能技術(shù)的工作原理與異型陰極節(jié)能技術(shù)大體相似。主要指的是在電解槽中加入阻流塊,降低鋁液的流動(dòng)速度,進(jìn)而達(dá)到降低電壓的目的。而雙陰極鋼棒節(jié)能技術(shù)則是指在陰極鋼棒的位置加一個(gè)貫穿槽,在槽中加入絕緣材料,增加槽中部陰極鋼棒與炭塊的接觸面積,這樣就會(huì)造成槽中部向陰極鋼棒導(dǎo)電增多,進(jìn)而達(dá)到降低磁場(chǎng)的作用。
4.電壓的管理措施
4.1降低極化電壓。要想在電解鋁的生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)低電壓管理首先就需要降低極化電壓。鋁在電解生產(chǎn)的過程中可以利用極化電壓來進(jìn)行輔助,另外還可以利用氧化鋁的分解作用來提高額外的電壓。要想在這一情況下來降低極化電壓就需要在生產(chǎn)過程中提高氧化鋁的濃度。
4.2減小陽(yáng)極壓降。鋼爪-炭塊之間的接觸點(diǎn)電壓降又可以被稱為預(yù)焙陽(yáng)極電壓降,通過增加鑄鐵與炭塊之間的接觸面積,同時(shí)改善生鐵成分,能夠有效降低電壓降。在鋁電解生產(chǎn)過程中,在鋼爪-炭塊的接觸部位,可以覆蓋氧化鋁,同時(shí)提升Fe-C接觸點(diǎn)溫度,以此減少電壓降。
4.3減小電解質(zhì)電壓降。在電解鋁的生產(chǎn)過程中應(yīng)該適當(dāng)減少電解質(zhì)的電壓降,而減少電解質(zhì)的電壓降就需要提高電解質(zhì)得到綜合水平,減少電流密度與極距,最大程度上提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性能,進(jìn)而減少電壓偏差。
4.4降低陰極電壓降。減低陰極的電壓降也是減少電壓偏差的主要方法,可以通過以下幾種方式來實(shí)現(xiàn)這一目的。首先應(yīng)該對(duì)電解槽的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),提高電解槽的穩(wěn)定性與抗腐蝕性,其次需要應(yīng)用質(zhì)量相對(duì)比較高的石墨質(zhì)炭塊,減少電解槽底部的沉淀量。最后還需要適當(dāng)對(duì)陰極的結(jié)構(gòu)底邊進(jìn)行加寬,在這一情況下需要增加接觸面積,最大程度上減少電流的導(dǎo)程,減少電壓偏差。
4.5降低槽內(nèi)外母線電壓降。最后,在電解鋁的生產(chǎn)過程中還需要注意降低電解槽內(nèi)部與外部的母線電壓降。在電解槽的設(shè)計(jì)過程中需要充分考慮這一因素,對(duì)母線進(jìn)行一個(gè)比較合理的配置。在目前的發(fā)展形勢(shì)下,電解槽的種類相對(duì)比較多,金屬導(dǎo)體之間的接觸點(diǎn)也越來越多,進(jìn)而導(dǎo)致電能的消耗量過大。在這一情況下需要改善導(dǎo)體的接觸點(diǎn),減低內(nèi)外母線的電壓降。
5.電解鋁生產(chǎn)中的低電壓管理實(shí)施
5.1槽控制系統(tǒng)升級(jí)。在電解鋁的生產(chǎn)過程中,電解槽的控制體系具有十分重要的作用。如果在實(shí)際的生產(chǎn)過程中如果槽電壓降低就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電解槽的穩(wěn)定性降低,因此需要保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全,只有這樣才能滿足低電壓管理的基本要求。反之,如果電解槽的控制系統(tǒng)不能達(dá)到生產(chǎn)要求,就需要及時(shí)進(jìn)行改進(jìn),保證在低電壓情況下也能實(shí)現(xiàn)電解槽的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
5.2改進(jìn)生產(chǎn)條件。在生產(chǎn)過程中,如果電解槽的電壓降低,其溫度也會(huì)隨之降低,這會(huì)導(dǎo)致電解質(zhì)的粘性增加,影響電解槽的穩(wěn)定運(yùn)行。因此在電解鋁的生產(chǎn)過程中需要嚴(yán)格控制電解槽的運(yùn)行狀況,不斷改進(jìn)生產(chǎn)條件,減少外界環(huán)境的不良影響,只有這樣才能進(jìn)一步保證電解槽的穩(wěn)定運(yùn)行,提高電解鋁的生產(chǎn)運(yùn)行狀況。
5.3采用炭碗間開槽陽(yáng)極。影響陽(yáng)極炭塊與鋼爪之間的接觸壓降的因素有很多種,例如澆筑技術(shù)、炭塊的接觸面積或磷生鐵的成分等等。如果在電解鋁的生產(chǎn)郭晨中澆筑技術(shù)相對(duì)穩(wěn)定并且磷生鐵的成分較好,就可以在碳碗之間開槽,從而降低陽(yáng)極壓降。
5.4改進(jìn)電解槽保溫性能。電解槽的保溫性能十分重要,在電解槽的生產(chǎn)過程中伴隨著槽電壓的進(jìn)一步降低,其內(nèi)部的熱量輸出量就會(huì)逐漸降低,這時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行保溫管理,減少電解槽內(nèi)部熱量的流失。
5.5保證系列電流能量平衡。在電解鋁的生產(chǎn)裹層中需要注意電流能量的平衡,另外還需要注意觀察電解槽內(nèi)部電壓的變化情況,如果槽電壓降低,就需要及時(shí)提高電流量,保證電解槽內(nèi)部能量的平衡。
6.結(jié)語(yǔ)
總而言之,在電解鋁的生產(chǎn)過程中,任何操作失誤都會(huì)導(dǎo)致電壓偏差的出現(xiàn),進(jìn)而影響生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性,最終對(duì)生產(chǎn)效果產(chǎn)生較大的影響。因此,在電解鋁生產(chǎn)的過程中需要提高低電壓管理技術(shù),確保在電解槽穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)提高生產(chǎn)效率,提高電流效率,改進(jìn)生產(chǎn)條件,在條件允許的情況下還可以提高經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益,達(dá)到良好的節(jié)能效果。
【參考文獻(xiàn)】
[1]張佐邦.電解鋁中低電壓生產(chǎn)的探究[J].青??萍?,2011,18(2):141-144.
[2]陳才榮,趙瑞敏,車立志,等.鋁電解槽節(jié)能技術(shù)的深度剖析研究[J].云南冶金,2016,45(6):66-74.
[3]張立擘,魏世湖.淺談電壓控制曲線在調(diào)整鋁電解槽技術(shù)條件中的應(yīng)用[J].甘肅科技,2014,30(6):57-59.