350kA預焙鋁電解槽節(jié)能方案

賈 旺

（中青邁電解二車間 青銅峽鋁業(yè) 751603）

350kA預焙鋁電解槽節(jié)能方案

賈 旺

（中青邁電解二車間 青銅峽鋁業(yè) 751603）

根據(jù) 350 kA預焙鋁電解槽系列投產(chǎn)啟動,從 350 kA預焙鋁電解槽通電、焙燒、啟動、停槽、二次啟動及后期管理等方面的關(guān)鍵控制點上,介紹了節(jié)能生產(chǎn)的經(jīng)驗及處理方案.

1 電解槽通電前的準備

1.1 通電前的檢查

生產(chǎn)施工驗收結(jié)束后,在做耐壓試驗的過程中有意識的記錄下升壓過程中的異常情況,通過每日的對地電壓實時監(jiān)測,可以有效預判電解槽在運行過程中出現(xiàn)漏電及絕緣損傷情況,在后續(xù)工作中進行及時整改.對陰極壓接器進行搖電阻測試,對電阻值過大的壓接面進行打磨處理拋光后重新進行緊固,對所有壓接器進行復緊,以防通電后陰極壓降損耗過大,從而降低了能耗.

1.2 通電前的修補

在筑爐完畢后,檢查爐幫及側(cè)部炭塊平整度,對伸縮縫部位進行二次修補,在修補中嚴格過程控制,確保伸縮縫處無裂紋現(xiàn)象,有效避免了在啟動過程中溶液侵入裂縫而造成的內(nèi)襯破損,保證后續(xù)通電順利啟動,同時也有效避免了因檢查不細致造成的施工留下的硬傷,從而降低了啟動漏爐現(xiàn)象的發(fā)生.

2 通電焙燒

2.1 鋪焦粉

電解槽采用的是焦粒與石墨碎合理配比后的焙燒方案,不同的配比其焙燒時間及溫升存在較大差異 ,公司先后做過 1∶1,1∶3,1∶5,1∶7等不同配比的多種試驗.

表 1 焦粉比電阻分析結(jié)果

表 2 三種濕法焙燒方式焦粉比電阻方案表

根據(jù)不同配比的溫升差異最終排定啟動時間表,嚴格按照啟動時間進行作業(yè).石墨碎與焦粉混合均勻,鋪設(shè)過程中保證表面平整,焦粒分布均勻.焦粒焙燒方法以其實用廉價而頗受青睞,在采用空腔裝爐、溫度控制等一系列措施的共同作用下,預焙槽焙燒質(zhì)量和后期槽況等都得到相應(yīng)保證.新方法的推廣同時滿足了節(jié)省成本和降低能耗的目的,為生產(chǎn)實踐提供了導向.

2.2 掛極

檢查陽極底掌是否平整,導桿是否垂直,掛極作業(yè)過程中必須保證陽極底掌與焦粉可靠接觸,保證焙燒導電均勻,溫度均勻上升.導桿與水平母線不得完全接觸其間隙不大于 5mm,導桿垂直放入兩掛鉤之間.

2.3 裝爐

在裝爐時,采用氟化鹽、氟化鈉、冰晶石按照適當?shù)谋壤旌吓渲檬寡b爐物料的初晶溫度從靠近陽極到內(nèi)襯,即由里到外形成一個溫度梯度差.這樣,即使物料滲入縫隙,其初晶溫度也比電解生產(chǎn)溫度高,從而不會漏爐.

2.4 軟連接、分流器的安裝與拆除

（1）全電流通入焙燒前的電解槽,會造成各部分壓降過大而超過設(shè)備的負荷能力,勢必影響到通電焙燒過程的安全運行.為此采用分流器進行分流,一部分是立柱母線分流,另一部分是相鄰兩槽間水平大母線分流,確保了通電的安全,從而降低了通電時的沖擊電壓.

（2）拆卸.根據(jù)槽電壓拆除分流器,電壓低于3.0 V就拆除,一般采取先拆兩端后拆中間的方法.要求每拆除一套,拆除期間電壓上升不允許超過 0.5 V,若電壓急劇上升應(yīng)停止拆除工作,等電壓穩(wěn)定后再繼續(xù)拆除.拆除過程中搶時間,每拆除掉一組軟連接及時將小盒卡具放入復緊好,防止單個陽極瞬間電流上升過快造成打火現(xiàn)象.

3 啟動過程控制

啟動過程中采用的是低電壓環(huán)保無效應(yīng)啟動,灌入第一包液體電解質(zhì) 8～9 t后將槽電壓緩慢抬至 6.5～7 V左右,觀察陽極在電解質(zhì)液內(nèi)的位置.灌入第二包液體電解質(zhì) 4～5 t后將電壓緩慢抬至 8～9 V左右,待爐料充分融解后開始撈炭渣作業(yè),并觀察是否有陽極下滑,灌入電解質(zhì)后的24 h灌入液體鋁,并將槽電壓控制在 4.8V以下.

4 停槽前的保溫

遇突發(fā)性漏槽導致的停槽,電解槽停槽后,由于斷了直流電,槽體溫度會急劇下降,為了解決二次啟動時槽體不破損,停槽后只有將槽體緩慢降溫,使爐底的陰極炭塊在緩慢降低時不會出現(xiàn)斷裂.停槽時間若發(fā)生在冬季,外界環(huán)境溫度較低,必須做好保溫工作,以減緩槽體溫度的下降速度,保證電解槽的完好.

（1）停槽后,為了減緩電解槽的降溫速度,陽極及上部所有機構(gòu)保持不動,并且加厚保溫料,放慢熱量的散失速度,避免空氣進入槽內(nèi)造成陽極和側(cè)部炭塊的氧化.

（2）側(cè)部也做好保溫工作,從鋼棒以上的側(cè)部方框全部用石棉縫隙塞滿,槽底用氧化鋁袋封住,以降低其散熱速度.

（3）由于冬季環(huán)境溫度降低很快,所以將車間的窗戶全部關(guān)閉.風格板上用氧化鋁袋蓋住,地溝通風擋板全部關(guān)閉,阻隔冷空氣進入.

5 啟動后期管理

啟動后期盡管設(shè)計和材料方面都有了很大的進步,然而電解槽側(cè)部仍需要保護.維護電解槽的熱平衡 （和能量平衡）更顯出重要性,即需要確保極距以產(chǎn)生足夠的熱能保持生產(chǎn)穩(wěn)定,又需要適當增大熱損失以形成完好的爐幫,提高槽壽命.影響槽壽命的主要因素:

（1）內(nèi)襯質(zhì)量:包括材料的化學組成、成分與結(jié)構(gòu)的均勻性、空隙度、機械強度和彈性變形、膨脹性、抗 Na嵌入引起應(yīng)變的能力、結(jié)構(gòu)隨時間的變化 （石墨化）的穩(wěn)定性、抗腐蝕的能力.

（2）電解工藝:包括在陰極啟動和運行期間的熱應(yīng)力、電解質(zhì)成分和熱穩(wěn)定性、運行溫度、電流分布、沉淀.

（3）設(shè)計安裝:包括內(nèi)襯的精度、陰極和側(cè)部的溫度分布、槽殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、電解槽熱平衡,特別是側(cè)部伸腿結(jié)殼的穩(wěn)定性、電磁補償、保溫材料的選擇等.

（4）啟動后期嚴格把控工藝調(diào)整思路,在合適的時間及時進行調(diào)整,工藝流程將走向一個相對平穩(wěn)的環(huán)境.

6 陽極效應(yīng)控制

（1）根據(jù)槽況及時調(diào)整下料間隔和效應(yīng)等待周期,將下料間隔控制于 145～155 s;將陽極效應(yīng)等待周期延長為 72 h以上.

（2）加強對新開槽的管理,前期啟動時要求前 2周效應(yīng)系數(shù)控制在 0.5次 /（槽·日）,后兩周控制在 0.3次 /（槽·日）.

（3）對電解槽的欠過量周期等進行科學調(diào)整.欠量周期時間調(diào)為 30 m in,過量周期調(diào)為 45 m in;最小陽極時間調(diào)為 120m in;下料初始化時間調(diào)為15m in.

（4）對停料時間的調(diào)整.出鋁停料時間調(diào)為0m in;換陽極有效時間調(diào)為 30 m in,停料時間調(diào)為15m in.

控制實施后效應(yīng)系數(shù)明顯下降,尤其是重效應(yīng)比例大幅度減少.通過控制分析,只要努力排除諸如限電、停風事故、供料故障、錘頭問題、等外部因素的影響,把效應(yīng)系數(shù)控制到 0.1次 /（槽·日）是完全可能的.效應(yīng)控制后減少了電解槽的各個操作工序,節(jié)省了人力、原材料的消耗;減少了鋁的二次反應(yīng),并使電解槽保持良好的熱平衡,減少了氟化鋁的揮發(fā)損失,提高了電流效率;低效應(yīng)系數(shù)生產(chǎn)可大幅度降低溫室效應(yīng)污染,有著巨大的環(huán)境效益.

7 結(jié)束語

在近一年的啟動時間里,通過記錄相關(guān)的數(shù)據(jù),從通電、焙燒、啟動、后期管理、正常參數(shù)控制以及技術(shù)研究過程中總結(jié)了比較適合實踐生產(chǎn)而又較為實用的一些方法,后續(xù)的生產(chǎn)管理中以此數(shù)據(jù)為參考對異常槽的監(jiān)控提供了實時的評判依據(jù),為后續(xù)調(diào)整提供了保證,從而取得較好的經(jīng)濟技術(shù)指標.

A

1671-6620（2010）S1-0068-02