大型铝电解槽强化电流

河南中孚实业股份有限公司25万吨电解铝系列电解车间外貌282台GY—320电解槽系列国家级低能耗试验项目10台新型材料试验槽:TiB2涂层TiB2复合层异型方钢异型上部结构低能耗试验槽低电极距生产的直流电耗对比平均电压(V)电流效率(%)直流电耗(KWh/t-Al)4.0193.512781941271394.5126454.159513018961288296.812776不停电启停槽开关在320KA系列电解槽上成功应用大型铝电解槽强化电流

对生产的影响覃海棠中孚实业铝业二分公司2007.71.强化电流生产在行业中兴起强化电流最大的看点：不增加设施投资而增大产能。国外强化电流生产实践较早,且收到较好的经济效果国内60KA自焙槽改造均有强化电流生产.国内近两年电解铝利润空间增大,铝电解行业也开始兴起.国内大型电解槽的阳极电流密度在0.69—0.733A/cm2之间,与国外的0.8A/cm2以上的要小得多,这一点也是兴起强化电流的一个因素.2.强化电流后电流密度的变化阳极填充率高的槽型，阴极电流密度增大。阳极填充率低的槽型，阴极电流密度不增大或是增大量较小。这类槽型可采取加大阳极尺寸。阳极尺寸不变，阳极电流密度增大。阳极尺寸相应增大，阳极电流密度不变或是增加量较小.现代大型槽型的特点，阳极填充率高。强化电流后阳极和阴极的电流密度一般都会增大.3.阴极电流密度增大的影响阴极电流密度增大在一定程度上对阴极内衬产生破坏,加速电解槽的破损.阴极电流密度控制在0.8A/cm2以下，电流效率不降低.3.1阴极电流密度增大加速阴极破损

阴极电流密度增大后，阴极本身的发热功率增大。这将使阴极受到的热应力增大，阴极的热变形也增大，从而破损加速。阴极的发热功率增大后，阴极本身的温度升高，将有利于电解质或铝水渗入裂缝底层，加速阴极破损。对于采用石墨化阴极的电解槽将有效避免这些问题.石墨化阴极在强化电流中的优点性能无烟煤(电煅)石墨质石墨化石墨化(国内)电阻率25-5016-2010-1312热导率7-1825-35110-13080热膨胀系数2-32.8-3.32.5-4.5--3.2阴极电流密度保持不大于0.8阴极电流密度对电流效率的影响阴极电流密度过小.阴极电流密度过大.4.阳极电流密度增大的影响

阳极消耗速度加快，换极周期缩短，电解槽的不稳定操作增加.阳极电流密度增大，电流效率降低。但在不大于0.8A/cm2时不会明显下降。对于有条件增大阳极尺寸的槽型，能保持阳极电流密度不变。或是阳极加高，保持换极周期不变，将有效避免以上问题。4.1换极周期缩短以320KA电解槽为例:不强化电流前,阳极高度550mm，换极周期为30天。电流强化到330KA时，换极周期只能维持29天.对于一个282台槽的系列来说，平均每天多换12组阳极，工作量增加3%。4.2不稳定操作增加对于各项指标已不断创高的如今，要想得到进一步提高，减少干扰性操作是一项重要措施。电解槽的干扰性操作主要包括:换极、出铝、抬母线，干扰较大的是换极工作.换极周期从30天缩短到29天，平均每台槽每天换极次数增加0.02次.4.3阳极电流密度增大对电流效率的影响阳极电流密度过大会降低电流效率的原因:阳极气体析出量增大，电解质的搅拌强度增加，扩散层减小，铝的损失增加，从而电流效率降低。但从国外的电解槽运行看，只要保持合适的极距，0.8A/cm2左右的电流密度不会明显降低电流效率。厂家项目强化前强化后电流效率AP-30(加拿大)电流强度(KA)29532595.78%电流密度(A/cm2)0.780.818180KA(巴西)电流强度(KA)18022595.2%电流密度(A/cm2)0.720.835强化电流后的电压平衡金属导体部分随着电流密度增大，温度升高，电阻增大，电压降有明显增加。炭块及Fe-C连接处，随着电流密度增大，温度升高，电阻下降，电压有所下降，但量较小。极距间的电解质电压降有明显增加。例：320KA电解槽电流强化到330KA时，一类导体电压增加30mv左右，电解质电压增加45mv左右。电压管理需采取的两种不同措施保持极距不变，电压在原基础上增加75mv。按电流效率不变计算，直流电耗将增加235kwh/Al-t。保持电压不变，极距缩小2mm左右。6强化电流后的热平衡电解槽热平衡体系划分：以阳极上保温料层的上表面与槽壳形成的体系。体系包括：Fe-C电压降、阳极炭块电压降、电解质电压降、阴极电压降（极化电压不含）。总电压约2.0V，强化10KA电流时，电热功率增加20KW。如：320KA电解槽强化电流到330KA时，热量收入相当于60mv电压。7强化电流后技术条件的调整强化电流后各技术条件要随之进行相应调整.主要围绕三个平衡进行.解决能量平衡适应磁场平衡实现物料平衡技术条件调整幅度与升电流梯度有关:1、升电流幅度小,增产见效慢.但利于电解槽的自适应过程,技术条件调整有渐进的时间.2、升电流幅度大,增产见效快.但技术条件需要快速调整到位.主要技术条件与三个平衡的关系

1、铝水平:铝液的导热系数2000—3000W/m.k.比电解质液大三倍左右.铝水平的高度主要影响磁场平衡和能量平衡.2、电压:电压与能量和极距有关,主要考虑到能量平衡和磁场平衡.3、保温料:1cm保温料相当于60—90mv电压的热量(日轻院试验数据),主要考虑能量平衡.结语强化