鋁電解槽爐幫優化控制技術開發與工業化應用研究

高興祿，成 庚,劉海鋒,劉進縣,張 磊,吳玲娟

(1.甘肅東興鋁業有限公司,甘肅 嘉峪關 735100;2.酒鋼集團公司技術中心鋁業研究院,甘肅 嘉峪關 735100;3.酒鋼集團公司信息自動化分公司,甘肅 嘉峪關 735100)

世界鋁行業自1886年美國霍爾和法國艾魯特發明冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法制鋁技術以來,一直存在著電解槽爐幫有設計方案卻無有效控制技術的行業關鍵性難題。大型化鋁電解槽裝備由于沒有行業成熟經驗借鑒,電解槽一直存在爐幫薄甚至無爐幫而侵蝕側部氮化硅結合碳化硅磚和側部復合炭塊現象,影響電解槽的穩定高效長壽命運行,工業鋁電解槽爐幫控制技術亟待有效解決。

1 鋁電解槽爐幫優化控制技術

為有效解決鋁電解槽爐幫厚度和伸腿長度有效優化控制難題,研究提出發明專利技術“一種鋁電解槽爐幫厚度優化控制方法”[1]。

1.1 計算爐幫熱阻系數

測量電解質溫度和初晶溫度、爐幫厚度(或伸腿長度)及其對應的側部槽殼溫度、側部內襯材料和槽殼鋼板總厚度的數據,根據爐幫(或伸腿)熱阻系數數學模型:

α=(δ+H)×(Tb-T1)/(T1-Ts)

(1)

式中:α——爐幫(或伸腿)熱阻系數,mm;

δ——爐幫厚度(或伸腿長度),mm;

H——爐幫厚度(或伸腿長度)對應的側部內襯材料和槽殼鋼板厚度,mm;

Tb——電解質溫度,℃;

T1——電解質初晶溫度,℃;

Ts——爐幫厚度(或伸腿長度)對應的側部槽殼溫度,℃。

將采集的數據帶入爐幫(或伸腿)熱阻系數數學模型(1)式,獲得爐幫(或伸腿)熱阻系數。

1.2 計算爐幫厚度(或伸腿長度)

采集電解槽電解質溫度和初晶溫度、爐……