停限電對電解鋁生產的影響分析

郭彬　張文明　黃書文

【摘要】原鋁的生產需要強大直流電作為能源，穩定的直流電供應至關重要，不但對安全穩定生產有利，而且也有利于取得良好的生產指標，提高企業經濟效益。而停限電會對電解鋁生產帶來嚴重影響，該文通過本公司近期發生的一次普通停限電情況，對電解鋁生產的影響進行了分析。

【關鍵詞】停限電；電解鋁；生產影響

本公司采取自備電廠給電解供電，時常因為供電機組故障造成停電限電，在目前本公司各系列均采用低電壓工藝生產，電解槽的抗干擾能力較差情況下，停限電的影響更加明顯，每次停限電都會造成鋁電解槽很大波動，恢復正常狀態需要的時間很長，停限電破壞了電解槽的熱平衡，電解質收縮，易出現沉淀，效應多，影響電解槽的電流效率、噸鋁單耗、氟化鹽單耗、碳耗等指標，也會造成工人勞動強度增加，環境污染等多方影響。

1、停限電簡述

4月13日10：26，因自備電廠機組事故造成本公司的電解二、三期（380kA、400kA系列）發生限電事故。

二期：10：26開始電流強度由380kA迅速下降，至11：26降至115kA的最低點。隨后逐漸上升，至14：00上升至350kA左右，并在340～360kA范圍內波動。至次日0：26恢復至380kA的正常水平。4月13日平均電流強度為347.8kA。

三期：10：26開始由400kA迅速下降至340kA，此后一直保持在350kA左右，至次日03：40左右恢復至400kA的正常水平。4月13日平均電流強度為375.4kA。

2、對電解鋁生產的影響

以4月13日10：26因自備電廠機組事故為例，簡單計算一下二期電解鋁廠主要損失。

2.1 對鋁產量的影響：4月13日二期全天平均電流強度為347.8kA，較正常電流強度（380 kA）相比，當天二期電解槽約少產鋁139.98t（不包括因效應造成的影響）。計算過程如下：

正常電流強度產量：0.3355×380000×24×231×0.92×10-6=650.26t

4月13日產量：

（1）電流效率估算：（0.92×10.5+0.45×2.5+0.905×9）÷24=78.88%（見計算依據）

（2）產量：0.3355×347800×24×231×0.7888×10-6=510.28t

4月13日較正常情況下少產鋁：650.26t-510.28t=139.98t

因此，本次停電所造成的電流強度以及電流效率的下降直接造成全月的鋁量減少近140t，加上對隨后幾天效率的影響，鋁產量的損失很大。

計算依據：刨除在修及非正常生產期的電解槽，二期共231臺槽；正常電流強度（380kA）以92%的電流效率計算；4月13日10：26之前，電流保持在380kA，正常生產，按92%的電流效率計算；從10：26至11：26電流由380kA降至115kA，隨后在14：00升至350kA，這2.5個小時內，絕大部分時間處于不產鋁狀態，按45%的電流效率計算；從14：00至次日00：26電流基本在350-360kA附近波動，因效應頻發、兩平衡遭破壞、爐膛不匹配等，以90.5%的電流效率計算。

2.2 對直流電單耗的影響：4月12日電壓3.998V，4月13日為3.960V；正常槽的效率以92%計算，4月13日的效率按上文的78.88%計算：

正常情況直流電單耗：2980×3.998/0.92=12950 kwh/t·Al

4月13日直流電單耗：2980X 3.960/0.7888—14960 kwh/t·A1

上述計算結果顯示：在正常情況下，二期電解槽直流電單耗約為12950kwh/t·Al，而4月13日當天的直流電耗約為14960 kwh/t·A1，噸鋁直流電單耗約增加了2010kwh。

由于三期電解分廠以網電為主，本次機組事故對三期電解槽的影響不太大，不做贅余。

2.3 效應影響：我們對事故當日、次日以及事故發生前兩日的效應情況進行對比，詳情如下表：

由上表可看出，本次停電對陽極效應影響很大。二期：4月13日較前兩日約增加700個效應，4月14日約增加130個。三期：4月13日較前兩日約增加150個效應，4月14日約增加110個。

效應數量的劇增，大大增加氟化鹽的揮發、效應棒的損耗以及在產鋁的損失。按一個效應消耗3根效應棒，一根效應棒損耗5kg在產鋁計算（按一個效應持續時問為3分鐘計算，則每發生一個效應電解槽少產鋁約為：0.3355×355000×0.905×3/60×10^-3=5.39kg，再加上效應棒插入陽極底掌后，造成在產鋁燃燒和溶解損失，因此，保守估計每插一根效應棒損耗5kg鋁），二期于4月13日因停電多消耗效應棒約2100根，損耗在產鋁約10.5t（700×3×5×10^-3=10.5t）；三期于當天因停電多消耗效應棒約450根，損耗在產鋁約2.25t。

2.4 氟化鹽方面的影響：因停電造成的效應數量劇增，導致氟化鹽的揮發大大增加，無法定量分析。氟化鹽的揮發損失，一方面造成生產成本的增加，更重要的，造成一定的環境污染，同時直接影響工人的身體健康，增加勞動量。

3/經濟損失分析

以二期為例（僅4月13日一天的損失）：

本次限電造成的經濟損失主要有以下幾方面構成：效率損失、直流電空耗、效應所消耗的效應棒及在產鋁、氟化鹽揮發損失、勞動量的增加及環境污染。

效率損失：4月13日二期少產鋁139.98t，因效應頻發造成的鋁損失10.5t，按當前鋁錠市場價14800元/t，利潤1500元/t計算，約損失225720元。

直流電空耗：4月13日二期產鋁510.28t，噸鋁直流電單耗增加2010kwh，按0.2902元/kwh的電價計算（2012年會計核算標準），約損失297647元。

效應棒：多消耗效應棒2100根，2.2元/根，約損失4620元。

氟化鹽揮發損失、勞動量的增加及環境污染無法量化計算。

合計可計算的損失為：225720+297647+4620=527987元。

4、結束語

霍煤鴻駿鋁電公司目前有300kA、350kA、400kA三個系列電解槽，分別稱為一期、二期、三期。其中一期和二期幾乎全部采用自備電廠供電，三期以網電為主，自備電廠供電為少數。由于自備電廠機組頻繁出現事故（僅今年第一季度就發生大大小小10多次事故，連三期也受到過3次較大程度的影響），加上本公司一、二期槽齡陸續達到設計的使用壽命，須逐步的停槽大修、通電焙燒、啟動，這些因素都對電流強度的穩定性影響非常大，使我們的生產變得非常被動，效率低下。