降低铝电解槽停槽电压的生产实践

降低铝电解槽停槽电压的生产实践

聂元富

山东宏拓实业有限公司  山东省滨州市  256600

摘要：铝电解生产中，电解槽采用直流串联导电的方式连接。生产过程中，通常因产业调整或其它原因，可能需把部分电解槽进行停槽处理，当电解槽停槽时，电流由进电母线导入阳极立柱母线，在阳极立柱母线上设有短接路线，直接将电流导入该电解槽的阴极母线，再通过阴极母线将电流导入下一台电解槽的阳极立柱母线上……。电流在上述各导电母线中流通时会产生母线电压降，这个电压降属无用电压降，易造成电能损耗，降低铝电解槽停槽电压也就成为了电解铝企业关注的重点。

关键词：铝电解；槽停；槽电压；生产实践；

引言

随着电解铝工业的发展，铝电解过程的智能控制和专家控制系统成为研究热点。电解槽电压是唯一能在线实时测量并反映槽状态的参数，因此，对电解槽电压尽可能快速进行滤波跟踪分析至关重要。对槽电压信号进行分析应尽可能即时获取电解槽运行的状态信息，这有利于及时预防和处理电解槽的不正常工作状态(如电解槽阳极效应)，估计电解质中氧化铝浓度变化，从而为调控进料量提供参考依据，提高电解铝效率和节约能源。

1目前国内低电压运行铝电解槽存在的问题

我国电解铝工业发展迅速，技术装备和技术水平有了很大提高。随着电解铝技术的发展和完善，低压运行技术得到了广泛应用。近年来，国内许多铝厂推广的低电压运行技术，在工业实践中确实达到了降低电耗的目的。在实际生产中，电解槽运行的平均电压已降至3.8V，吨铝电耗达到约12500kWh/t-al。然而，在实施低电压操作技术的过程中，仍有相当一部分厂家存在电流效率低、电解槽寿命短、无法保持电解槽最佳热平衡、电压波动普遍等问题。尤其是保护墙的上侧壁和铝液下方的支腿延伸部较薄，电解质分子比越低问题越严重，节电效果不明显。根据笔者对当前低压运行技术的了解，造成上述问题的原因主要有三点。一是电解铝行业的大规模扩张和快速技术升级，导致生产线中基层管理人员素质参差不齐，生产管理脱节导致上述不稳定现象；二是国内原料质量参差不齐，如阳极、氧化铝等，生产波动大，造成不稳定；第三，目前大部分电解槽在原设计中热稳定性和磁场分布相对较差。后两者是我们的国情，短期内无法改变，但还是可以尽力改变生产管理水平的第一次提升。

2生产现状分析

目前国内大多数铝电解企业的停槽设计压降在（280～380）mV之间，这部分压降不产生任何经济效益，且电流越大，停槽数量越多，电耗损耗就越大。由于400KA系列因产能转移、置换的原因，停槽占比高达54.47%，存在插空停槽、分区停槽和整段停槽的情况，80台停槽，停槽电压0.35V，每天的总电压高达28V，600KA系列因大修停槽月15台，停槽电压0.38v左右，每天的总电压高达5.7V，停槽分摊电压值较大，吨铝电耗明显攀升。电解槽停槽后，对400kA、600KA系列电解槽平均停槽电压进行统计，平均值为361mV，单槽每天的电耗损失为34295kW·h，电能空耗巨大。

3降低停槽电压措施

3.1变论域双模糊控制

在电解过程中，电解槽电压变化幅值易受工艺参数变化影响，常规的固定论域以及与之对应的固定模糊判决规则的模糊控制有较大局限性。当选择的论域范围较小时，输入输出的调节范围会超出所选择的论域范围，从而导致系统超调，控制效果不理想；当选择的论域范围较大且模糊控制器输入量较小时，输入输出可使用的模糊规则数量减少，导致输入输出所使用的模糊规则的数量降低，控制精度下降。变论域模糊控制方法与常规模糊控制算法的主要区别是其基本论域能根据输入量差值的变化而变化。

3.2提高换极质量

极性交换过程不规则，极轴位置浓度高，悬浮氧化铝过多，甚至氧化铝过多，都会将极的局部电解质转化为液体固体混合物，由于预应力的缘故，历史曲线紊乱。不稳定的历史曲线和喧闹的电解器都是由不规则的极流过程引起的。当曲线平滑且应力偏差减小时，极点配置和加载过程非常关键，应严格遵循以下步骤。(1)更换极点前，应清洁残极处的浮物，特别是阳极中间的浮物。(2)阳极氧化时，尽量防止氧化铝块落入细胞内，同时操作人员应经常检查细胞电压，以防止低电压。(3)安装新阳极的地点是寒冷地区，太冷的材料不得进入。如果可能，最好使用干燥或预热的阳极。(4)在极性变化过程中，电压的增加不容易过大。当电压急剧上升时，自动废物过程中的电压必然迅速下降，极变化区的低电导率导致电流预应力和电压波动。(5)在区块捕鱼时，应使用桩子温和地处理邻近阳极下的降水。(6)适当加厚极绝缘材料，使角阳极密封材料与阳极支架顶部齐平，中间阳极密封材料1 ~ 2厘米应远离钢梁，并应确保整个槽内绝缘材料均匀，以避免局部过热不平衡。(7)操作后及时盖好箱盖，并将其装上以降低散热量。

3.3降低单点停槽压降

短路口长期使用过程中，由于电弧光灼烧，夹板砸磕及落地、运输过程中磕碰，停槽后调整电压的冲击，其表面将出现凸起和凹坑，尤

其是边部、角部凸起严重，厚度高达5mm，此短路口如用来停槽，接触面间将由面接触变为点接触。400kA系列每槽由6个短路口，600kA系列有7个短路口，停槽后，存在单点压降偏高的情况。为减少此类情况，在电解槽停槽过程中，必须保证其短路口压接面无粉尘且光滑平整，先用压缩空气将短路口压接面的粉尘吹干净；再用强光手电认真检查压接面，保证其光滑平整，若有凸出点，用特制绝缘铲刀铲平，增大短路口导电面积；确认压接面无杂物且光滑平整后，方可打紧螺栓。短接后，测量短路口压降和母线温度，针对短路口压接值偏大的，用铝锤振捣后，复紧螺栓，保证各短路口导电面积最大和导电性最佳。

3.4提高氧化铝浓度降低效应系数

在实际生产中，由于氧化铝浓度低、突然效应和效果控制不良，影响约占总影响的70%，是阳极效应系数高的主要原因。主要原因是热收入不足、过热率低、电解质水平低，导致电解质溶解氧化铝的能力下降。最简单、最有效的方法是增加电压，充分补充电解槽内的热能，症状自然消失，阳极效应系数很快就会降低，但这种方法会大大增加功耗，这是不可取的。但是，如果其他方法无效，可以通过增加设置的电压来降低阳极效应系数，然后在降低阳极效应系数后降低增加的电压。二是通过提高铝产量，降低铝水平高度，降低电解槽的散热量，可以提高过热程度，提高电解液溶解氧化铝的能力，降低突如其来的影响。但缺点是，从铝中除去地板不规则的电解槽时，电压波动很容易发生。因此，增加铝产量的方法并不适用于所有细胞，而只适用于一些土壤良好的电解槽。第三，我们应该努力降低热能消耗，提高过热程度，降低阳极效应系数的发生。(1)加入足够的单板绝缘材料，并用深氧化铝层复盖单板表面和阳极表面。(2)在储罐体周围做好保温工作。特别是电解槽的一角是一个寒冷的区域，容易受到腿部延伸肥大引起的工作电压大幅度波动的影响，因此电解槽一角的钢窗和电解槽右下角的两个钢窗应该绝缘。保温后电解槽散热量下降，转角制冷区温度升高，这对调节炉内温度和改善电解槽过热非常有用。

参考文献

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