降低铝电解槽电能消耗措施的探讨

降低铝电解槽电能消耗措施的探讨

作者：席霁琼

来源：《科学与财富》2013年第06期

摘要：本文从电解槽生产热量收支和能量平衡入手，对铝电解能耗进行分析，结合生产管理实践总结得出，降低铝电解槽能源的主要途径是提高电流效率和降低槽平电压。 关键词：铝电解；电能消耗；降低 1. 引言

电解铝生产企业是一个高耗能用电大户，近两年，随着电力供应日益紧张和能源的不断紧缺，如何降低吨铝电耗便成了每一个电解铝企业进行探索的聚焦点。 2. 提高电流效率节耗措施

由计算吨铝电耗的公式w=v/η（v —平均电压，η—电流效率）可知，提高电流效率可以降低铝电解生产的电能消耗。电解电流效率每提高1%，可使铝电解生产的直流电耗降低150千瓦时/吨铝左右。某铝业公司通过多年铝电解生产实践中，总结出以下提高电流效率的主要措施：

2.1 降低槽温

在铝电解生产中，电解质温度是影响电解槽电流效率的重要参数。电解温度在铝的溶解损失，钠的析出还是电化学反应中，电解温度都在其中起主导作用。电解质温度降低，电流效率明显提高，生产实践证明，温度每降低10～15 ℃，电流效率可提高1～2 %。

正常的电解温度对于提高电流效率，降低能耗是大有好处的，但正常电解温度的保持有赖于其它技术条件以及相适应的操作制度的配合，他们彼此之间互有影响，互相制约，多年的生产实践告诉我们，电解质温度的降低，必须与其它技术条件相适应。 2.2 精心操作，提高各项作业质量

电解槽的各项作业质量，不仅影响槽子的运行状况，而且直接关系到电流效率的高低。 2.2.1 提高换极质量

阳极是电解槽的心脏，因此阳极工作质量好坏直接影响到电解槽生产。影响到电流效率、直流电耗、原铝质量和阳极电流分布。

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①提高新换阳极16小时电流分布合格率。

②设置好阳极梯度，防止设置偏低或偏高。当阳极设置过低时会造成局部过热，增大铝的溶解损失，同时引起电压摆动，造成电流空耗，严重降低电流效率；当阳极设置偏高时，一方面新极长时间不导电，导致电流分布不均匀，减少阳极的有效工作面，降低电流效率；另一方面引起局部过冷，炉底产生沉淀和结壳影响槽子热平衡，降低电流效率。

③在换阳极前对新极进行预热、烘烤，以使阳极上槽后提早导电，同时避免阳极裂缝、掉块，使阳极提前正常工作。

④装新极前要做到槽内氧化铝结块打捞干净，不使阳极出现长包现象，避免局部过热影响槽温，降低电流效率。

⑤趁换阳极机会打捞碳渣，以清洁电解质降低电解质压降。

⑥在换阳极时检查炉底沉淀多少，有无结壳，伸腿和邻极情况，以掌握槽子的真实状态为下一步对槽子科学合理的管理策略做好准备。

⑦做好新极处大面整形，加足新极保温料，防止阳极氧化保证阳极正常工作。

⑧由于新换上的阳极使局部电解质温度降低，在一、二天内导电又少，所以采用交叉法更换阳极可以避免电解槽局部电流、温度不均，消除电压摆长炉底的弊端。 2.2.2 均衡出铝，力求出铝精确度要高

出铝精度要高，不出现波及槽子热平衡的干挠因素，若出现计算机失控，应及时手动将电压调到设定值。在出铝方面应遵循均衡原则，采取“5天对策”出铝法即根据5天以来的铝水高度来决定出铝量。铝水调整好了电解质高度也就比较容易调整。 2.3 建立和保持理想的炉膛内型

理想的槽膛内型，可使电流有理想的分布和方向，可降低铝液中的水平电流，降低铝液的环流和波动，又可防止侧部漏电，对提高电流效率非常有利 2.4 保持适宜的两水平

铝液水平对电流效率的影响大致趋势是，随着铝水平的提高，有利于电流效率的提高。保持适宜的铝液水平，保持铝液平静，减少铝的二次氧化损失。 3. 降低平均电压降低电耗的措施

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在铝电解生产中，所谓平均电压是指电解槽槽电压和电解槽槽电压量程以外的导 线中的电压降以及由于发生阳极效应而分摊到每一台电解槽的电压。在生产实际中就是电解槽本身的电压与分摊的电压的和。 3.1 杜绝电解槽附加电压

加强槽电压巡视，对于出现的电压摆和针振及时查找原因进行果断处理，消除附加电压，及时调整超出计算机控制范围的异常电压。对于电压摆的电解槽立即查找原因，做到白班处理不过夜，最大限度的减少电压手动时间，避免电能的无故浪费。 3.2 降低阳极效应系数和分摊电压

电解槽发生阳极效应时，电解质对炭渣湿润性不良，利于炭渣从电解质中分离出来，可改善电解质的性质并调整热平衡。但过多的阳极效应对生产的稳定性和完成经济指标均会产生不利的影响。

3.3 降低电解质压降

保持适宜的电解质水平，降低电解质比电阻，使用适当的添加剂，减少碳渣量。坚持换阳极和效应熄灭后捞碳渣作业，降低电解质电阻，大大减小电解质电压降。 3.4 降低线路压降

防止物料覆盖母线，保证母线行路通畅，加强通风散热，提高各焊接点质量。尽量多开槽，缩短电解槽停槽大修理周期，减少公用母线和停槽母线电压降的分摊值。杜绝直流系统接地，避免槽子周围吸附铁屑，杂物从现场环境上确保母线没有接地现象，减少连接线路电压，降低黑电压分摊值。 3.5 降低极化电压

① 防止出现过低氧化铝浓度，经常点检维修电解槽上部结构保证打壳下料系统正常工作，确保下料器下料正常，杜绝下料器漏料或下料量不足的现象；

② 做好电解质分析试料取样的准确性，进行电解槽氟盐的精确配料，防止出现过低的分子比；

③ 换阳极时尽量提高16小时电流分布合格率，使得阳极在电解槽上能正常工作温度上升平缓，使得阳极升温和导电平缓，从而降低阳极电压降。 3.6 降低阳极电压降

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①换好阳极，防止出现阳极底掌高低不平现象； ②换阳极和母线提升后及时打卡具，降低卡具压降；

③ 按要求浇注磷生铁，改善铁—碳电压降；维护好爆炸焊与有色焊；

④ 加足阳极保温料和壳面保温料，降低钢碳接触压降，减少阳极氧化，降低碳阳极电压降。

⑤ 勤擦母线灰，对导杆麻面不光的进行抛光处理以此降低卡具压降。 3.7 降低炉底电压降

在实际操作中降低炉底电压降的关键是减少炉底沉淀及其结壳；使用半石墨或高石墨阴极碳块等。我们在生产操作中做好以下工作可以有效地洁净炉底大大降低炉底电压降： 4.引进推广新型节能环保型铝电解生产技术

青海某铝厂目前引用的铝电解新工艺技术有，新型阴极结构电解槽（俗称201项目电解槽），双阴极钢棒电解槽，低温低电压生产技术，不降电流停开槽技术。这些技术的推广应用，为该企业降低能耗做出巨大贡献。2013的一季度该铝电解厂直流电耗降低至12950kWh/t左右。 5.结束语：

保持科学合理的电解槽生产技术条件之稳定，实现平稳有效生产，是降低电解槽电耗的有效措施； 参考文献

[1]邱竹贤.预焙槽炼铝（第2版）.冶金工业出版社 [2]邱竹贤.铝电解原理与应用. 中国矿业大学出版社