浅谈大型预焙电解槽的节能潜力

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1、浅谈大型预焙电解槽的节能潜力摘要：节能降耗一直是铝电解生产的重要工作，也是当今铝电解工作者追求的目标。本文通过生产实践，结合电解理论知识，对当今铝电解生产节能提出自己的见解。关键词：直流电耗热平衡炉膛内形Abstract:energyconsumptionhasbeenanimportantworkofelectrolyticaluminumproduction,aluminumelectrolyticworkersisthepursuitofthegoa1.Throughproductionpractice,combinedwithelectrolyticth

2、eoryknowledge,thealuminumelectrolyticproductionofenergy-savingputforwardtheirownviews.Keywords:DCpowerconsumptionandheatbalanceinthefurnaceshape中图分类号：TE08文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)1概述电解铝工业是耗电大户，其电耗成本占吨铝总成本的30〜40%左右。由此可见，如果做好电解工艺的节能降耗工作，大力度的降低吨铝直流电耗，则可有效提高公司的经济效益。直流电通过电解槽所产生的电能，主要起到两

3、个作用：一个作用是使氧化铝分解而生成金属铝，其中一部分电能直接转变为化学能；另一个作用是产生热能，给电解槽提供在高温下进行止常生产所需的能量。使电解槽具有良好的热平衡状态是电解生产一线管理者所追求的重要H标之一，因为它是实现铝电解槽高效率、低能耗生产技术的保证。2热平衡原理电解槽能否正常平稳的生产，主要取决于热平衡是否良好，即：电解槽的热量收入与支出是否相等。2.1电解槽热量收入电解槽的热量收入來自于电能。电解槽热量收入多少实际上就是电流对槽子做了多少有用功，一般地将电流从电解槽的阳极到阴极这一段电路所产生的电能称为有用功，该电路上的电压称为有功电压。有功电压山

4、五项组成，包括阳极电压降、电解质电压降、艳底电压降、极化电压、效应电压。在铝电解实际的生产过程屮，电解质电压降和效应电压对电解槽热收入的影响比较人。女lh抬阳极提高极灰，电解质压降会随之增大，相应地发出的热量也会随Z增多，电解槽因此而收入的热量就会增加；效应频发且时间过长，也会使电解质温度升高，电解杷I的热收入增加。再有，槽底沉淀多，槽底有结壳，会使炉堂变小，槽电压升高，其也会使电解槽的热收入增多。2.2电解槽热支出（电解槽得到的热量主要消耗在三方面）2.2.1补偿化学反应能分解氧化铝所需的全部化学反应能简称化学反应能。在止常情况下，电流强度稳定，电压无多大变化

5、，此时可以认为化学反应能是不变化的。但如果电流效率大大降低时，所需化学反应能就会大大减少，则电解杷的热支出就会不得不大大增加。2.2.2添加物料所消耗的热能生产时不断的加入大量的物料，而这些物料都必须从常温加热到与电解槽槽温相同时才能有效的参与金属铝的生成。这一过程需要消耗大量的热能。2.2.3电解槽的热损失电解槽的热损失主要是指电解槽向四周散失的热量和更换阳极、特殊加工所损失的热量，这是电解槽热支出中热量损失最大的一项，占热量总收入的56%〜73%,它的影响最大。2.3热平衡的确定电解槽的热平衡是铝电解生产屮的核心理论和技术内容之一。当电解槽处于热平衡状态时，

6、热平衡测定的理论基础是铝电解槽的能量平衡方程式：W输入一△IIO—Q热损失二0式（1）或称之为热平衡方程式。在式（1）中，w输入为单位时间内输入热平衡体系内的能量；厶皿为在单位时间内用于电解所需要的能量，；Q热损失为单位时间内电解槽热平衡体系的热损失量。为了准确测量铝电解槽体系散热损失，需要在槽体系与环境Z间的界面上，布置许多测点，并一且要求这些测点具有代表性，既能够满足测量的目的,又能够通过测量数据体现铝电解槽区域能量分布特征。此外需测量排风口烟气温度及环境温度。3电解工艺节能降耗的途径3.1提高电流效率对于铝电解生产来说，提高电流效率，降低电耗是所有铝工业工

7、作者们共同关心和研究的重大课题。电流效率的下降，其主要原因是电解出來的铝又溶于电解质中，由此转到阳极附近与C02气泡接触后被C02氧化成AL203,即铝的二次反应，A1+C02-AL203+C0。造成铝损失的关键因素是铝在电解质中的溶解度和扩散速度，影响铝的溶解度和扩散速度的关键因素乂是电解温度，电解温度越高，铝的溶解量增多，同时电解质的流动性也变好了，从而扩散速度加快。所以，采用低温电解法来提高电流效率。低温电解法的实现一般采用添加氟化铝得方法來降低电解质的初晶温度，从而降低电解温度。另外，采用低分子比电解质也可以减少钠离子的放电机会，从而提高电流效率。3.1

8、.1规整的炉膛良好的槽膛