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    強化電流是電解鋁增產節約的有效措施
    來源: | 作者:ykdllc | 發布時間: 2016-06-24 | 17187 次瀏覽 | 分享到:
      鋁電解槽強化電流的意義
      近年來,國際鋁電解工業為了進一步提高企業經濟效益,普遍通過強化電解系列電流強度來提高鋁產量。通過提高電流效率增加產量收效甚微,而新建和擴建的投資大建設周期長,相比之下,采用強化電流的方法來提高產量可以達到投資少、見效快的目的??沙浞掷矛F有的場地、公用及輔助設施,提高電解槽鋁產量和電流效率,降低生產成本。特別是,目前氧化鋁價格較低,電解鋁企業的利潤相對提高,在這些因素的刺激下,電解鋁企都在開足設備滿負荷生產以下提高產量。
      2005年我國電解鋁產量達到780萬噸,2006年達到935萬噸。電流強度在157kA的鋁廠有43家,生產量約占全國產量的82%,這部分電解槽設計的陽極電流密度均較低,一般為0.73A/cm2以下,均有強化電流的可行性。但是,原有60kA自焙槽改造成的預焙槽陽極電流密度較高,一般為0.80A/cm2~0.88A/cm2,強化電流的可行性小??鄢员翰鄹脑斐深A焙槽的生產量,新建的160kA以上預焙槽約占總產量的60%以上,如果將這部分預焙槽電流強化10%,電流強化后每年可增加產量55萬噸,國內新建電解鋁投資費用為1.1萬元/噸~1.3萬元/噸,而強化電流增產的電解鋁需要的投資僅為新建項目投資的0~30%,可節約投資約80%,所以,強化電流增產55萬噸電解鋁可節約投資50億元。另外,電解鋁廠產量的提高,使得噸鋁成本的固定費用可降低約10%,即每噸可節約成本約55元,全國可節約33210萬元??梢婁X電解強化電流的意義重大,所以說,強化電流是電解鋁增產節約的有效措施。
      強化電流的可行性
      1.國內強化電流的成功案例。國內鋁電解槽強化電流于2002年開始,但強化電流的幅度較小,一般為1%~5%,近年來強化電流的幅度有所加大。中鋁廣西分公司與青海分公司通過使用加長的偏心陽極,成功的將160kA預焙槽強化電流到180kA,提高系列電流12.5%,廣西分公司2006年試驗槽進一步強化電流到190kA;蘭州鋁業2006年在不加大陽極尺寸的情況下,將200 kA系列預焙槽的電流強化到220 kA,試驗槽強化到230 kA,強化電流的幅度達10%~15%;鄭州研究院在原280 kA預焙陽極電解槽基礎上通過強化電流至300 kA。以上強化電流的成功案例取得了良好的經濟效益和社會效益,均相繼通過了國內權威專業技術的鑒定,工業生產實踐表明可以推廣應用。
      2.強化電流及陽極電流密度與電流效率。1999年11月在澳大利亞召開的第六屆電解鋁技術會議上公布的新西蘭迪拜(Dubal)鋁廠新系列200 kA預焙槽,陽極電流密度高達0.88A/ cm2,1年的運行結果電流效率達到95.5%,結果證明電解槽運行穩定。
      挪威奧大爾鋁廠,1系列150kA強化到159kA,電流效率從88.9%提高到93.2%,11系列160kA強化到169kA,電流效率從 90.5%提高到93.4%;法國彼施涅公司180kA強化到210kA,電流效率從94.8%~94.9%提高到95.3%。國內 160~kA200kA預焙槽的陽極電流密度設計值約為0.72A/ cm2,電流效率約為92%~93%,強化電流后陽極電流密度為0.75A/ cm2~0.83A/ cm2,電流效率提高了約0.2個百分點,總的來看國內強化電流后電流效率變化不大。
      3. 強化電流的可行性。我國原來60 kA的自焙槽陽極電流密度最早高達1.0A/ cm2以上,經多次陽極加寬改造后陽極電流密度仍在0.82A/ cm2以上。國外預焙槽陽電流密度一般為0.8A/ cm2~0.9A/ cm2,隨著陽極生產技術工藝的成熟,陽極質量在不斷的提高,就陽極碳素材料物理化學性能來說,允許電流密度提高到一定的水平,陽極電流密度提高到 0.9A/ cm2 有可能實現鋁電解生產的正常進行。
      從上述幾個實例我們可以看到,強化電流的經驗是成功的,而且,強化電流后電流效率均得到不同程度的提高,說明強化電流后隨著陽極電流密度的增大以及采取相應的技術措施,電流效率將有所提高。實現研究密度越大電流效率越高。但是,陽極電流密度達到一定值(1.57A/ cm2)時電流效率趨于恒定。就目前我國大型預焙槽來講,凡陽極電流密度在0.73A/ cm2以下的,電流強化10%~20%是有可能的。
      強化電流方案和主要技術措施
      1.強化電流的方案。鋁電解槽強化電流,涉及到鋁電解槽內襯材料、電熱平衡、磁場影響等諸多技術問題。主要技術包括陽極技術和陰極技術。經過電、流、磁場的模擬計算,估算增加負荷后所需各項投資費用,分析篩選最佳方案。
      強化電流都是在電解槽槽殼和主要結構尺寸不變的情況下進行的。目前,強化電流主要有兩種方案:第一,加大陽極面積,這樣強化電流后陽極電流密度增幅較小;第二,陽極尺寸不變,這樣強化電流后陽極電流密度較高。無論采用哪一種方案,最好通過專業部門對強化電流后的磁場、熱場、物料平衡進行計算機模擬分析對比。特別是系列電流提高10%~30%后,熱平衡的影響可能成為關鍵問題,在模擬分析的基礎上確定技術方案。
      鋁電解強化電流生產慶謹慎實施,首先要選擇少量(5臺~10臺)生產槽進行工業試驗,在試驗槽中控索和解決電解槽的熱平衡以及工藝技術方案等,只有在試驗成功的基上方可進行系列電流強化的全面推廣。
      2.主要技術措施。
     ?。?)電力供應。試驗槽需要外接一個小回路,通過增加一臺可移動式直流供電設施供給來強化電流;全系列強化時,原有整流系統有滿足強化電流所增加負荷的容量,否則,需要按所需負荷增加供電設施。電流的提升,使供電系統及其輔助設施的負荷加重,對供電設施的可靠性要求更高,需要儲備一定量的備品備件,以便檢修。
     ?。?)煙氣凈化系統。
     ?。?)熱平衡。
     ?。?)物料平衡。
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