PAGEPAGE38節(jié)能減耗型鋁電解槽的節(jié)能減排措施概述目錄TOC\o"1-3"\h\u22924節(jié)能減耗型鋁電解槽的節(jié)能減排措施概述 1241861.1研究節(jié)能減耗型鋁電解槽的必要性 1831.2鋁電解槽節(jié)能及環(huán)保措施 2150511.2.1控制陽極效應(yīng) 2218941.2.2減小水平電流 3267201.2.3采用恰當(dāng)極距 46091.2.4優(yōu)化凈化系統(tǒng) 424671.2.5改善焙燒技術(shù) 5197731.2.6電解槽保溫 51.1研究節(jié)能減耗型鋁電解槽的必要性表8-1是美鋁技術(shù)、海德魯技術(shù)及中國技術(shù)的相關(guān)參數(shù)比較，這是三種在世界范圍內(nèi)具有代表性的鋁電解技術(shù)。從表中我們可以看出，雖然我國的平均槽工作電壓較小，直流電耗也比其它兩種技術(shù)低，但是電流效率、陽極電流密度也低。雖然我國近年來對鋁行業(yè)能耗、環(huán)保等方面提出了更高的要求、一直在研發(fā)和改進鋁電解技術(shù)并有效減小了鋁電解槽陽極電流密度與世界先進水平的差距，但是這還遠遠未達到我國的單位GDP減排目標(biāo)。因此，我們還需更加努力地研發(fā)和改進鋁電解槽節(jié)能減耗新技術(shù)，把實現(xiàn)鋁電解槽節(jié)能、環(huán)保、高效做為最大目標(biāo)。1.2鋁電解槽節(jié)能及環(huán)保措施1.2.1控制陽極效應(yīng)發(fā)生陽極效應(yīng)時，電解過程的電能消耗會變大，電流效率會減小，致使槽膛內(nèi)部遭到破壞，氟化鹽的揮發(fā)量及陽極消耗增多。除此之外，也會產(chǎn)生如全氟化碳的許多溫室效應(yīng)氣體或其它氣體，對環(huán)境造成破壞。因此，通過技術(shù)手段降低陽極效應(yīng)的發(fā)生次數(shù)顯得尤為重要。可以通過如下幾個方法降低其系數(shù)：（1）通過計算機技術(shù)對對鋁電解過程進行監(jiān)測，同時不斷提高監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏性，使其對鋁電解過程中氧化鋁濃度的變化做出更加精確的判斷與分析，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果自動調(diào)整打殼下料方式和下料速率等。（2）提高鋁電解設(shè)備的智能化水平，如鋁電解過程中使用智能化打擊頭，當(dāng)打擊頭被堵住或者卡住以致干擾正常電解過程時可以及時向系統(tǒng)預(yù)警，相關(guān)人員收到預(yù)警后對鋁生產(chǎn)進行干預(yù)。（3)持續(xù)改進電解質(zhì)體系，增強氧化鋁的溶解性。以ARM9為核心的智能槽控機控制系統(tǒng)如下圖8-1所示圖8-1以ARM9為核心的智能槽控機控制系統(tǒng)該系統(tǒng)依據(jù)電解槽設(shè)置的參數(shù)以及在鋁電解過程中收集到的實時分析數(shù)據(jù)，對鋁電解槽內(nèi)的情況進行智能解析，并根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整對槽的控制措施。對氧化鋁的濃度進行精細地控制，使其濃度在一個適當(dāng)?shù)牡驼秶鷥?nèi)小幅度波動，及時調(diào)整各成分的給料速率和下料量。若能將氧化鋁的濃度控制在一個有利于鋁電解過程產(chǎn)量高、能量消耗低的最佳范圍，可以有效降低鋁電解生產(chǎn)中陽極效應(yīng)及沉淀的發(fā)生幾率，可以有效提高鋁電解槽的穩(wěn)定性。應(yīng)用該優(yōu)化控制系統(tǒng)并進行升級后，對電解槽內(nèi)的氧化鋁濃度進行每兩周取一次試樣的隨機抽樣分析，如下表8-2所示，表內(nèi)列出了三次氧化鋁試樣的平均分析結(jié)果。從表8-2可以看出，運用該智能控制系統(tǒng)并進行升級后，電解質(zhì)中氧化鋁濃度的控制范圍更加精確，從鋁電解槽原本的1.5%~3.5%縮到1.8~2.7%，并且90%以上的鋁電解槽達到合格水平。這樣就為減少陽極效應(yīng)和結(jié)殼的產(chǎn)生、改善槽內(nèi)爐底爐膛情況提供了有力支撐，也使得鋁電解槽生產(chǎn)時更加穩(wěn)定，有利于進一步增加電流效率、降低槽電壓。1.2.2減小水平電流水平電流對鋁液的變形量有很大影響，兩者呈線性關(guān)系。除此之外，水平電流由于在鋁電解槽生產(chǎn)過程中直接從槽液側(cè)部穿出，會導(dǎo)致電流空耗，造成能量的損失；也會使電解質(zhì)流速過快使?fàn)t幫遭到?jīng)_蝕而引起槽內(nèi)襯破損，進而減少槽體壽命。因此，降低鋁生產(chǎn)的水平電流顯得尤為重要。張艷芳等通過模擬仿真的方法，研究陰極鋼棒及陰極炭塊類型、尺寸等對水平電流的影響。結(jié)果表明，增加陰極鋼棒寬度、降低鋼棒的電阻率可以有效地減小槽內(nèi)水平電流，并使其密度更加均勻地在槽體內(nèi)分布。然而增加鋼棒高度對水平電流的影響不明顯。故本設(shè)計采用鋼棒寬度為240mm，高度為180mm，在鋼棒截面積與傳統(tǒng)鋼棒平均截面積大致上相同的情況下，略微增加其寬度，減小其高度。一直以來國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者及技術(shù)人員在不斷提高鋁電解槽容量的同時，也在不斷探索優(yōu)化鋁電解槽結(jié)構(gòu)的有效方法。工業(yè)中鋁電解槽的能耗與電流效率及平均電壓息息相關(guān)，因此越來越多的人開始研究通過降低平均電壓、提高電流效率的方法來降低鋁電解槽的能耗。鋁電解槽的穩(wěn)流包括物理穩(wěn)流和物理場穩(wěn)流，前者是通過物理的方法降低鋁液波動，而后者是通過模擬計算，適當(dāng)調(diào)配鋁液水平、陰極鋼棒尺寸和炭塊尺寸，使它們呈現(xiàn)一種較為合理的組合方式。鋁電解槽運行穩(wěn)定是其得到良好技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的基礎(chǔ)，但是在實際工業(yè)生產(chǎn)中常常會有各種因素導(dǎo)致鋁液-電解質(zhì)界面變形、鋁液波動。這些情況會導(dǎo)致鋁的二次反應(yīng)增加，同時影響槽內(nèi)磁流體的穩(wěn)定性，使電壓的擺幅增大，從而降低電流效率，影響生產(chǎn)。1.2.3采用恰當(dāng)極距采用恰當(dāng)?shù)臉O距對提高鋁電解槽的電解效率很重要。極距太大，會導(dǎo)致槽內(nèi)二次反應(yīng)增加；極距太小，則會導(dǎo)致使槽電壓變大，直流電耗也隨之增加。這兩種情況均會使鋁電解槽的能量消耗增加，電流效率減少，故應(yīng)該把極距的大小控制在合理的范圍內(nèi)以節(jié)省成本。目前，傳統(tǒng)槽，雙鋼棒槽等電解槽的平均極距一般控制在4.0~4.5cm左右，由于本設(shè)計采用雙鋼棒槽，故采用的極距為4.5cm。1.2.4優(yōu)化凈化系統(tǒng)鋁電解過程中會產(chǎn)生大量煙氣及固體廢棄物，煙氣和固體廢棄物若不進行適當(dāng)?shù)奶幚頃Νh(huán)境造成危害，同時導(dǎo)致物料的浪費。因此，在鋁電解技術(shù)不斷發(fā)展的同時，也應(yīng)該對凈化系統(tǒng)進行優(yōu)化，提高煙氣中氟與固體廢棄物中氧化鋁的回收利用率，并消除或轉(zhuǎn)化氣固態(tài)污染物中的其它有害物質(zhì)，保護環(huán)境。1.2.5改善焙燒技術(shù)目前，大多數(shù)鋁業(yè)公司采用全鋪或半鋪的焦粉焙燒技術(shù)，該技術(shù)具有速度快的特點。半鋪焦粉焙燒技術(shù)所消耗的焦粉數(shù)量少，焙燒時間有一定縮小，焙燒煙氣的排放量也少。還有一種焙燒技術(shù)是燃氣焙燒技術(shù)，該技術(shù)可以有效地提高電解槽壽命，但它的操作過程比較復(fù)雜，因此盡管有很多鋁廠正在積極地對該技術(shù)進行研發(fā)與改進，燃氣焙燒技術(shù)仍然在實際工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用較少。在鋁工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)不斷對新的焙燒技術(shù)進行研發(fā)與嘗試，同時對已經(jīng)被大范圍使用的老式焙燒技術(shù)做出改進，不斷完善技術(shù)本身存在的問題，既能節(jié)約能耗、降低生產(chǎn)成本，也能起到保護環(huán)境的作用。1.2.6電解槽保溫在鋁電解過程中，除了產(chǎn)生的煙氣會帶走大量熱量外，鋁電解槽的自身結(jié)構(gòu)也會散熱，若不做好鋁電解槽的保溫工作，將會造成大量的熱量損失，增加能耗。因此，作為鋁電解生產(chǎn)中的一項重要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，做好槽體的保溫措施十分重要。（1）爐底保溫。在大修槽陰極底部放一層導(dǎo)熱系數(shù)比較小的保溫渣，增強槽體的爐底保溫，使等溫線下移，降低電解槽底部結(jié)殼生成的幾率?，F(xiàn)階段很多鋁廠采用過熱度較低的生產(chǎn)方式，增強爐底保溫對其生產(chǎn)過程中避免沉淀結(jié)殼生成起到很大的作用。內(nèi)部保溫。對試驗槽陰極內(nèi)襯的角部和端頭采用4cm厚的內(nèi)保溫。與傳統(tǒng)槽相比，由于端頭和角部采用內(nèi)保溫，解決了該處由于偏冷而生成結(jié)殼或伸腿的難題，可以以有效降低爐底電壓降。外部保溫。鋁電解槽的熱量理念共經(jīng)過兩個階段，第一個階段是“散熱”，第二個階段則轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨亍保瑥纳岬椒乐股岱磻?yīng)了鋁電解槽管理理念的進步?？梢酝ㄟ^對生產(chǎn)車間內(nèi)的所有槽體用保溫磚封堵兩邊端頭散熱孔來減少散熱，也可以通過使用石棉保溫材料貼住兩個大面的散熱孔內(nèi)部來進行保溫。槽蓋板保溫。將耐高溫的保溫材料加到槽蓋板內(nèi)表面，然后