大型预焙阳极铝电解槽节能技术应用研究

摘要

中国是世界第一产铝大国，2013年原铝产量达到了2400万吨。电解铝工业是高耗能行业，节能降耗已经成为电解铝企业的重要目标。在实际生产中降低电解槽的直流电耗，只有通过尽力降低平均电压和提高电流效率来实现。 现在铝电解生产主要的节能技术有新型阴极结构电解槽技术、新型阴极钢棒电解槽技术、高导电性阴极钢棒技术，开槽阳极、穿孔阳极应用等技术，随着近些年节能技术的创新和优化，电解槽的电耗在逐步降低。本文主要从电解槽理论电耗率、能量利用率、氧化铝可逆分解电压、能量平衡等方面阐述了铝电解的节能理论，接着从降低平均电压和提高电流效率两个方面进行了节能分析。选用某铝厂350kA普通铝电解槽、新型阴极钢棒电解槽和新型阴极结构电解槽进行对比研究，分析了新型阴极钢棒电解槽和新型阴极结构电解槽这两种槽型的节能原理。 两节能型电解槽均通过优化阴极内衬结构来实现节能，新型阴极钢棒电解槽的特点是:通过在阴极钢棒上开槽，将钢棒按照一定比例分割成上下两部分，同时改变阴极钢棒导电面积，使电解槽内电流走向更合理，水平电流减少。所以槽内铝流波动会降低，铝液面的稳定性提高，为实现低电压生产创造了条件。新型阴极结构电解槽的特点是:可以降低铝液流速和波动，提高铝液稳定性，增加有效极距，实现槽内有序流速场，再辅以内衬保温设计，可以实现低电压、低电耗生产。 本文主要研究这两种节能型电解槽实际应用情况，从电压平衡、热平衡、炉膛内型、分子比控制、保温技术、槽控系统、阳极效应、主要参数测量以及作业标准化和精细化等方面进行详细分析，探索出适宜的技术条件和操作要求，总结了取得的效果和存在的问题，为节能技术的应用和发展打下基础。 实践数据表明，与实行了低电压生产技术的普通槽相比，新型阴极钢棒槽吨铝节电439kWh/t-Al，201新型阴极电解槽节电626kWh/t-Al，从研究分析和实际应用效果看，这两种节能槽实际节电效果明显，值得推广应用。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1铝电解的发展状况

1．2我国铝工业发展现状

1．3铝电解生产能耗情况

1．4铝电解的节能措施及应用情况

1．5本文研究的目的及研究内容

第2章铝电解节能理论

2．1采用活性炭阳极的理论电耗率

2．2能量利用率

2．3氧化铝的可逆分解电压的Erev

2．4铝电解槽的能量平衡

2．5铝电解槽的热损失形式

2．6铝电解槽的节能分析

2．6．1提高电流效率

2．6．2降低平均电压

2．6．3小结

第3章节能技术电解槽应用实践

3．1铝电解槽阴极内衬设计

3．2节能型电解槽的应用研究

3．2．1电压平衡测试及槽电压管理

3．2．2热平衡测试和槽温管理

3．2．3电解槽炉膛内型

3．2．4电解槽分子比控制

3．2．5电解槽的保温技术

3．2．6电解槽控制系统

3．2．7阳极效应系数

3．2．8电解槽主要参数的测量与分析

3．2．9标准化操作及和精细化管理

第4章节能技术应用的效果和取得的成果

第5章结论与展望

5．1结论

5．2存在问题及展望

参考文献

致谢