铝电解计算机控制新思路与新技术-贵州(李2010.6)PPT课件下载推荐.ppt

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直流电耗一般可降低到直流电耗一般可降低到13300kWh/t-Al以下，综合交以下，综合交流电耗降低到流电耗降低到14000kWh/t-Al左右左右温室气体排放：

温室气体排放：

阳极效应系数控制在阳极效应系数控制在0.05以下，稍落后企业以下，稍落后企业可控制在可控制在0.1左右左右电流效率：

电流效率：

9396%电能效率依然没有达到电能效率依然没有达到50%50%，因此理论上还有很大的节能空，因此理论上还有很大的节能空间。

间。

铝电解控制新思路及应用铝电解控制新思路及应用1.1.技术背景技术背景pp大幅节能的根本途径大幅节能的根本途径大幅节能的根本途径大幅节能的根本途径铝电解能耗铝电解能耗=2980kWh/t-Al槽平均电压槽平均电压电流效率电流效率节能根本途径节能根本途径降低降低降低降低槽平均电压槽平均电压槽平均电压槽平均电压提高提高提高提高电流效率电流效率电流效率电流效率电流电流效率效率90%91%92%93%94%95%平均平均平均平均电压电压电压电压3.6243.6243.6643.6643.7053.7053.7453.7453.7853.7853.8263.826直流直流电耗电耗12000kWh/t-Al12000kWh/t-Al12000kWh/t-Al12000kWh/t-Al若电解电耗相同，则电流效率越高越好若电解电耗相同，则电流效率越高越好若电解电耗相同，则电流效率越高越好若电解电耗相同，则电流效率越高越好铝电解控制新思路及应用铝电解控制新思路及应用1.1.技术背景技术背景pp低电压电解工艺的常见问题低电压电解工艺的常见问题低电压电解工艺的常见问题低电压电解工艺的常见问题但是，简单地通过降低极距来降低槽电压，往往显著但是，简单地通过降低极距来降低槽电压，往往显著但是，简单地通过降低极距来降低槽电压，往往显著但是，简单地通过降低极距来降低槽电压，往往显著恶化电流效率，恶化电流效率，恶化电流效率，恶化电流效率，能耗反而上升。

能耗反而上升。

近年来，降极距以外的降电压措施在我国近年来，降极距以外的降电压措施在我国近年来，降极距以外的降电压措施在我国近年来，降极距以外的降电压措施在我国取得显著节能成效：

取得显著节能成效：

uu降低降低降低降低AEAEAEAE系数及系数及系数及系数及AEAEAEAE持续时间持续时间持续时间持续时间uu降低欧姆电压降（阳极、阴极、电解质、降低欧姆电压降（阳极、阴极、电解质、降低欧姆电压降（阳极、阴极、电解质、降低欧姆电压降（阳极、阴极、电解质、母线、接触电阻）母线、接触电阻）母线、接触电阻）母线、接触电阻）铝电解控制新思路及应用铝电解控制新思路及应用1.1.技术背景技术背景uu在保持高电流效率、高电解槽寿命、低阳极效应系在保持高电流效率、高电解槽寿命、低阳极效应系在保持高电流效率、高电解槽寿命、低阳极效应系在保持高电流效率、高电解槽寿命、低阳极效应系数的前提下，降低槽电压（包括降低极距）。

数的前提下，降低槽电压（包括降低极距）。

pp低电压电解工艺的基本原则低电压电解工艺的基本原则低电压电解工艺的基本原则低电压电解工艺的基本原则铝电解控制新思路及应用铝电解控制新思路及应用1.1.技术背景技术背景u实现低电压电解工艺的实现低电压电解工艺的实现低电压电解工艺的实现低电压电解工艺的途径一：

途径一：

改变阴极结构改变阴极结构改变阴极结构改变阴极结构目的：

目的：

改变阴极结构，从而改善磁流体稳定性，为大幅降低极距（从而改变阴极结构，从而改善磁流体稳定性，为大幅降低极距（从而改变阴极结构，从而改善磁流体稳定性，为大幅降低极距（从而改变阴极结构，从而改善磁流体稳定性，为大幅降低极距（从而大幅降低槽电压）创造条件大幅降低槽电压）创造条件大幅降低槽电压）创造条件大幅降低槽电压）创造条件（注：

磁流体稳定性（注：

磁流体稳定性降低槽电压的降低槽电压的“拦路虎拦路虎”）实例：

实例：

三个鉴定技术三个鉴定技术三个鉴定技术三个鉴定技术天泰天泰天泰天泰（东北大学）（东北大学）（东北大学）（东北大学）异型阴极异型阴极鉴定时间：

鉴定时间：

2008.9起始试验时间：

起始试验时间：

2008.1鉴定统计时间：

鉴定统计时间：

4个月个月试验槽数：

试验槽数：

3台台槽容量：

槽容量：

160kA槽电压：

槽电压：

3.83V电流效率：

92.9%直流电耗：

直流电耗：

12281云铝云铝云铝云铝（中南大学）（中南大学）（中南大学）（中南大学）曲面型阴极曲面型阴极鉴定时间：

2008.12起始试验时间：

2007.9鉴定统计时间：

15个月个月试验槽数：

5台台槽容量：

75/186/200kA槽电压：

3.862V电流效率：

95%直流电耗直流电耗:

12178中铝中铝中铝中铝郑州研究院郑州研究院郑州研究院郑州研究院导流型阴极导流型阴极鉴定时间：

2009.4起始试验时间：

2008.12鉴定统计时间：

3个月个月试验槽数：

1台台槽容量：

140kA槽电压：

3.76V电流效率：

94.1%直流电耗：

11907使用上述使用上述使用上述使用上述“非平面型非平面型非平面型非平面型”阴极结构，对计算机控制技术提出了更高的要求。

阴极结构，对计算机控制技术提出了更高的要求。

铝电解控制新思路及应用铝电解控制新思路及应用1.1.技术背景技术背景u实现低电压电解工艺的实现低电压电解工艺的实现低电压电解工艺的实现低电压电解工艺的途径二：

途径二：

改进工艺和改进工艺和改进工艺和改进工艺和控制控制控制控制目目目目的的的的：

通通通通过过过过调调调调整整整整电电电电解解解解槽槽槽槽工工工工艺艺艺艺并并并并改改改改进进进进控控控控制制制制策策策策略略略略，在在在在不不不不对对对对电电电电解解解解槽槽槽槽停停停停产产产产改改改改造造造造（即不改变电解槽结构）的前提下（即不改变电解槽结构）的前提下（即不改变电解槽结构）的前提下（即不改变电解槽结构）的前提下，实现，实现，实现，实现“三高两低三高两低三高两低三高两低”的目标：

的目标：

高高高高单位产能单位产能（高电流密度：

（高电流密度：

由由0.72A/cm2升至升至0.83A/cm2以上）以上）高高高高电流效率电流效率（93.594.5）高高高高槽寿命（槽寿命（槽龄槽龄2500天以上）天以上）低低低低电耗电耗（低电压：

（低电压：

3.853.90V，吨铝直流电耗，吨铝直流电耗12400kWh）低低低低排放排放（低阳极效应系数（低阳极效应系数:

0.02次次/槽槽.日）日）实实实实例例例例：

鉴鉴鉴鉴定定定定技技技技术术术术：

“预预焙焙铝铝电电解解槽槽电电流流强强化化与与高高效效节节能能综综合合技技术术的的开开发发及应用及应用”（中南大学（中南大学+郑州龙祥铝业，郑州龙祥铝业，2010.5.25）。

）。

铝电解控制新思路及应用铝电解控制新思路及应用2.2.低电压铝电解新工艺低电压铝电解新工艺pp“五低三窄一高五低三窄一高五低三窄一高五低三窄一高”低低低低电压电压电压电压（3.83.9V3.83.9V）低低低低电解温度电解温度电解温度电解温度（925925935935）低低低低过热度过热度过热度过热度（1010左右左右左右左右）低低低低氧化铝浓度氧化铝浓度氧化铝浓度氧化铝浓度（1.81.82.52.5）低低低低阳极效应系数阳极效应系数阳极效应系数阳极效应系数（0.020.02）窄窄窄窄物料平衡工作区物料平衡工作区物料平衡工作区物料平衡工作区窄窄窄窄热平衡工作区热平衡工作区热平衡工作区热平衡工作区窄窄窄窄磁流体稳定性调节区磁流体稳定性调节区磁流体稳定性调节区磁流体稳定性调节区高高高高电流密度电流密度电流密度电流密度（0.83A/cm0.83A/cm22）体现以企业综合效益为最优的工艺思想体现以企业综合效益为最优的工艺思想体现以企业综合效益为最优的工艺思想体现以企业综合效益为最优的工艺思想：

uu以以以以“五低五低五低五低”追求电解过程的高电效、追求电解过程的高电效、追求电解过程的高电效、追求电解过程的高电效、低电耗和低排放低电耗和低排放低电耗和低排放低电耗和低排放；

uu以以以以“三窄三窄三窄三窄”追求电解过程的平稳性追求电解过程的平稳性追求电解过程的平稳性追求电解过程的平稳性和电解槽长寿命和电解槽长寿命和电解槽长寿命和电解槽长寿命；

uu以以以以“一高一高一高一高”追求电解过程强化追求电解过程强化追求电解过程强化追求电解过程强化增产，增产，增产，增产，并满足低电压下的热平衡要求。

并满足低电压下的热平衡要求。

注：

“五低五低五低五低”中没有中没有中没有中没有“低低低低分子比分子比分子比分子比”，因为分子比的设置应该根据电解质，因为分子比的设置应该根据电解质，因为分子比的设置应该根据电解质，因为分子比的设置应该根据电解质中（自然积累）的中（自然积累）的中（自然积累）的中（自然积累）的LiFLiFLiFLiF、MgFMgFMgFMgF2222、CaFCaFCaFCaF2222、KFKFKFKF的含量来设计，不能一概而论。

的含量来设计，不能一概而论。

铝电解控制新思路及应用铝电解控制新思路及应用3.3.新工艺下的控制思想新工艺下的控制思想p临界稳定控制的思想：

临界稳定控制的思想：

要要使使电电解解槽槽在在新新的的工工艺艺条条件件下下，建建立立新新的的和和稳稳定定的的动态平衡；

动态平衡；

新新的的和和稳稳定定的的动动态态平平衡衡对对应应较较低低的的临临界界极极距距，从从而而可可以以保保持持较较低低的的工工作作电电压压，并并实实现现“三三高高两两低低”的的目标。

目标。

铝电解控制新思路及应用铝电解控制新思路及应用电流效率电流效率-极距曲线上的临界拐点极距曲线上的临界拐点往往就往往就是电解槽是电解槽稳定性稳定性-极距曲线的临界拐点极距曲线的临界拐点。

临界。

临界极距无法在线直接检测也无需在线直接检测，极距无法在线直接检测也无需在线直接检测，因为可以通过计算机控制系统对槽电压稳定因为可以通过计算机控制系统对槽电压稳定性（槽噪声）特性进行分析来间接判断。

性（槽噪声）特性进行分析来间接判断。

临界极距并不是一个固定值临界极距并不是一个固定值，它与电解，它与电解槽的具体工况相关，电解槽的稳定性越好，槽的具体工况相关，电解槽的稳定性越好，临界极距就越小，电解槽就可以在较低的极临界极距就越小，电解槽就可以在较低的极距距高效高效稳定运行。

稳定运行。

电流效率流效率-极距极距变化曲化曲线（对应：

电流效率流效率-槽槽稳定性定性变化曲化曲线）p关于临界极距：

关于临界极距：

传统工艺下的临界极距约：

传