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電解鋁范文1
關鍵詞：電解鋁；節能降耗；技術
當前，電解鋁產業不斷發展壯大，其在社會經濟發展及國家綜合實力提升中發揮了重大作用。電解鋁屬于高耗能產業，會排放較多廢物，電解鋁過程的節能降耗，對確保企業和整個社會的可持續發展來說都具有重要意義。同時，做好電解鋁節能降耗還是一項保護社會生態的有效舉措，本文首先分析了當前電解鋁節能降耗的主要技術，然后提出了電解鋁節能降耗的實施措施。
1電解鋁節能降耗主要技術
1.1異型陰極節能技術
異型陰極節能技術的主要目的是改變鋁電解槽槽底中傳統的平底特點，提高附帶凸臺以及相應的阻流作用的凸臺陰極，達到優化槽內鋁液流態、改善鋁液表面變形和優化極距的目的。異型陰極節能技術的主要工作原理為：鋁電解槽原鋁直流電單耗與槽工作電壓二者為相關關系，最終可以達到節能電解[1]。國內外學者紛紛對該技術予以創新，先后開發出多種內容豐富的節能鋁電解槽技術，這些技術均有相同的目的——優化鋁液形態。當前已有錯位凸臺、圓弧形凸臺、矩開凸臺以及二級凸臺等技術。這些技術的配套技術主要有異型陰極加工制作技術、焙燒啟動技術、異型技術電解槽的大修筑爐技術等。目前，國內外已經有很多鋁業公司陸續將該項技術引入自身多條生產鏈中[2]。在應用異型陰極節能技術的最初階段，節能效益顯著，但是隨著使用時間的不斷延長，碳素材質凸臺逐漸被磨損消耗，其節能效益也不斷下降?？v觀當前應用于生產的應用槽情況，異型陰極節能技術節能效益很難與其槽齡相匹配。異型陰極節能技術已經在350kA系列工業應用，槽平均電壓3.93V，電流效率91.5%，直流電耗12800kW•h/t。
1.2阻流塊技術
阻流塊技術主要指的是在傳統槽的槽底表面上放置特殊材質的凸臺塊，從而達到進一步優化鋁液流態的目的。從設計思路分析，阻流塊技術適用于線槽，因此可以在單槽多次放置阻流塊，這樣能夠在線槽的齡期限內將技術優勢充分發揮出來。但是，阻流塊技術也存在使用范圍有限和期限較短等問題，其主要原因有兩個。1.2.1阻流塊材質方面的因素該技術對電解質體系的清潔度要求較高，但是很難找到合適或者清潔度達標的材料，以致于阻流塊存在漂移、過輕、斷裂、溶解等缺點，無法全面地滿足高溫不化解條件下的阻流技術要求。1.2.2槽底狀況技術方面的因素對由計算機技術控制的大型鋁電解槽來講，雖然其對氧化鋁的濃度和生產技術的要求較高，但是若從理想的角度上看，在電解槽內數十平方米工作區域的模式依然存在問題，爐底和爐膛不規整，使得阻流塊失去了有利的基礎條件，在被放置后其在槽內的作用無法統一。若電機槽自身情況較好，其應用初期的效果是值得肯定的。阻流塊技術經在350kA系列工業應用，槽平均電壓3.9V，電流效率91.5%，直流電耗12700kW•h/t。
1.3導流槽技術
發明導流槽技術的最初目的是當電解槽陰極處于懶惰狀態時，能夠在槽底表面不保留或者很少保留鋁液。所以，該技術的主要原理是通過預留在槽底表面上的導流溝和導流槽將形成的鋁珠匯集到鉛端頭的蓄鋁池中。迄今為止，依然未出現應用惰性陰極的情況，人們在試驗槽內設置了硼化軟涂層。經過試驗發現，實驗槽的槽工作電壓可以維持在很低水平，但是考慮到槽體存在熱工分布的問題，再加上側部爐幫結殼很厚，最終確定鋁液應超過鋁水平10cm[3]。導流槽技術的產生，為我國鋁電解節能技術發明提供了新方向和新思路，既可以降低試驗槽的熱支出，又可以減少熱收入，最終達到降低能耗的目的。導流槽技術經在350kA系列工業應用，槽平均電壓3.88V，電流效率91.8%，直流電耗12600kW•h/t。
1.4異型陰極鋼棒技術
繼異型陰極技術之后，異型陰極鋼棒技術成為行業追逐的對象。該技術是將鋁電解槽陰極燕尾槽內的一整根通長鋼棒分為不相連的兩段，同時將每段進行“雙鋼棒”處理?！半p鋼棒”處理的結果是，槽周磁場平衡得到進一步優化，槽內鋁液流態得到優化，與異型陰極技術相同，因槽工作電壓有效降低，電解生產原鋁直流電解單耗得到明顯降低。同時，本技術只對鋼棒進行“雙鋼棒”處理，實施較易[4]。重要的是槽內底表面為平面底，有利于建立和保持規整槽膛。因而被快速接受。異型陰極鋼棒技術經在350kA系列工業應用，槽平均電壓3.95V，電流效率91%，直流電耗13000kW•h/t。
2電解鋁節能降耗的實施措施
2.1從原料著手
從原料著手，降低電解鋁所用氧化鋁、氟化鋁、陽極覆蓋料、炭陽極中雜質含量，避免對電解鋁過程產生影響。通過控制原材料質量、凈化陽極覆蓋料、提高炭陽極質量及優化電解生產工藝技術參數等，人們可以提升電解鋁質量。
2.2降低線路電壓
線路電能損耗可能會對電能供應效率產生影響，倘若電路電壓高出正常范圍，可能會增加電能消耗。因此，在電解鋁過程中，要降低線路電壓，這樣可以在一定程度上減少直流電耗。另外，還要重視配電室管理工作，配電室三相負載電流之間差異盡量不要大于10%，若超過10%，應對三項負載電流進行適當調整，從而節約電能。
2.3動力設備節電
人們應樹立穩定供電思想，正確認識穩定供電可以實現節約資源的目的，針對配電室、動力電纜等供電設備進行定期檢查，重點檢查電纜、刀閘等部位，若發現有問題應及時整改。另外，還要定期對母線絕緣、地坪間隙處位置進行檢查，對一些雜物進行清理，盡量減少電能消耗[5]。
2.4煙氣回收利用
電解鋁在實施過程中會有煙氣排放，現階段我國在電解鋁過程中已經開始運用凈化系統，這樣可以顯著解決電解鋁產生的煙氣污染。加強電解鋁煙氣回收利用，既可以降低成本消耗，實現能源利用和經濟效益的最大化，又對貫徹落實電解鋁節能降耗理念有重要意義。
2.5建設新型電解槽
電解槽是鋁電解必要設備，電解槽的工作效率也影響著鋁電解的能源損耗量。所以，要想實現電解鋁節能降耗，還要重視新技術的引進和應用，對電解槽進行優化，新型電解槽可以更好實現節能降耗的目的。
3結語
我國鋁行業的發展潛力巨大，在電解鋁過程中，為了確保能源的有效利用，人們必須要最大程度地實現節能降耗。在發展電解鋁產業的同時，企業要加大對電解鋁節能降耗技術的研究和運用，改善電解鋁高耗能、高污染情況，從而實現自身的可持續發展。
參考文獻
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電解鋁范文2
關鍵詞：節能減排；電解鋁；耗能大戶；綠色發展
近些年來，在化解過剩產能方面國家下了很大的力氣，尤其是涉及到電解鋁行業的相關事件或政策就有不少。比如在2013年12月的《關于電解鋁企業用電實行階梯電價政策的通知》中，就規定了要將電解鋁企業電解交流電耗與鋁業電解用電價格掛鉤，以此來倒逼落后電解鋁產能退市。根據卓創監測數據統計顯示，截至到2016年，我國電解鋁落后產能累計達到了278.1萬噸。此外，近六年來，我國電解鋁行業基本處于虧損局面，暴利時代已經逝去，因此在這樣的形勢背景下，對于電解鋁企業而言，通過借助于節能減排生產技術提高企業市場競爭力，創造更多收益變得尤為重要[1]。
1電解鋁生產節能技術
1.1電解鋁生產節能技術原理
工業鋁電解槽的電能消耗量與平均電壓以及電流效率這兩個因素有著密切的關系，具體公式如下：W=2.980U/η公式中：W表示電能消耗量，單位kwh/t-AL；U表示平均電壓，單位V；η表示電流效率，單位%。從上面的公式以及表1-1可以看到，電解鋁生產要想實現節能，那么就需要從平均電壓以及電流效率這兩個重要影響電能消耗量的因素入手，一是降低平均電壓，二是提高電流效率，而同時實現平均電壓降低和電流效率提高就是電解鋁生產實現節能降耗的最優努力方向[2]。
1.2電解鋁生產節能對策
1.2.1低電壓生產技術目前低電壓生產技術已經在許多電解鋁企業中獲得了普遍應用，但低電壓生產技術的應用需要注意以下幾點：一是伴隨槽電壓的降低電解槽的穩定性也相應降低，所以需要更加可靠、穩定的電解槽控制系統來支持低電壓生產技術的應用。倘若電解鋁企業的電解槽控制系統無法滿足低電壓生產技術的應用條件的時候，有必須對電解槽控制系統進行再次優化升級，確保即使在低電壓條件下電解槽也能夠平穩運行。二是在槽工作電壓的降低過程中，會減少電解槽熱量輸入，那么此時就需要對電解槽強化保溫，使熱量散發減少，逐步使陽極覆蓋料的厚度增加，對煙氣流速予以合理控制，并對散熱孔尤其是角部做好保溫。三是保持良好爐膛內型，這是繼續降電壓的關鍵。應根據膛內型情況，進行局部散熱損失調整。四是工藝技術條件優化。通常情況下，伴隨槽電壓降低，點解嘲溫也隨相應逐步降低，從而逐漸增大了電解質粘度，導致氧化鋁溶解能力降低，效應系數升高，最終使得電解槽穩定性降低，所以有必要適當提高鋁水平以助槽況穩定，適當通過分子比的提高以提高氧化鋁的溶解性和電解質的流動性和電導率，這也有利于控制陽極效應和減小極距的下降幅度，最終確保在低電壓下電解槽能夠平穩運行[3]。1.2.2提高電流效率如何在低槽電壓這一前提下能夠有一個較高的電流效率，是電解鋁生產實現節能的關鍵。據相關研究結果表明，在槽電壓相同的情況下，電流效率每提高1%，那么電能消耗就能夠降低140kWh/t-Al左右，炭耗降低5kg/t-Al左右。而很多因素都會影響電解槽的電流效率，比如電解槽穩定性、電解溫度、氧化鋁濃度、分子比、極距、添加劑、非陽極投影面積、電流密度、換極、陽極電流分布、兩水平、爐膛內形、電解質黏度、電解質過熱度、界面張力等等。而且需要注意的是，這些影響因素并不是孤立的，往往一個因素的變化就會引起其他一個或多個因素的相應變化。但總的來說，對于電解鋁企業而言，電解槽穩定性、爐幫厚度、分子比、電解溫度、極距等是影響電流效率的主要因素。所有在實際生產過程中，企業應尋找出電流效率和低的極距的匹配關系，使電解槽運行于一個較佳的極距狀態下。此外，保持良好的爐幫厚度和適當的鋁水平，在低分子比和電解溫度的情況下能夠獲得較高的電流效率[5]。
2電解鋁生產減排技術
從國內電解鋁企業目前實際運行情況的調查來看，受投資運行成本和治理技術等多種因素的影響，多數電解鋁企業對其產生的二氧化硫尚無治理與控制，從而造成二氧化硫直接排放的污染現狀?？v觀當今，絕大多數電解鋁企業電解煙氣凈化采用氧化鋁干法凈化治理工藝，但這僅對氟化物和煙粉塵去除效果較好，除氟效率≥98%，除塵效率≥99%。但近年來，國內有少數電解鋁企業開始研究電解煙氣脫硫脫氟除塵一體化技術。比如云南某電解鋁企業建成“電解鋁煙氣脫硫脫氟除塵一體化土業試驗示范裝置”，脫硫效率≥90%，在減少二氧化硫排放、改善環境質量的同時，還能夠將煙氣中的二氧化硫轉化為硫酸鉸化肥產品，使資源循環利用得到了真正意義上的實現。其他電解鋁企業也可以利用電解煙氣脫硫脫氟除塵一體化技術來幫組企業同時實現氟化物、煙粉塵以及二氧化硫同時減排的目的。
3結語
電解鋁行業進行節能減排，不僅是相應國家綠色發展戰略的需要，同時更是提升自身市場競爭力的需要，為了在激烈的市場競爭中贏得生存與發展，電解鋁生產企業必須更加重視節能減排工作，積極探索和應用先進的技能減排技術，依靠先進的節能減排技術，大力發展循環經濟，努力將電解鋁行業建設成為環境友好型和資源節約型的產業。希望能借本文的研究結果給予相關人員一定參考借鑒，但需要注意的是，由于各個企業生產工藝的不同，所以開展節能減排工作一定要結合企業自身實際情況來進行。
參考文獻
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電解鋁范文3
電解鋁生產的過程中會產生一些有害的氣體、污水和固體廢棄物，而這些污染物對環境質量會產生非常重大的影響，如果不對這些問題采取有效的措施加以控制，就可能會出現更大的問題，對人的身體健康也會構成非常嚴重的安全隱患，所以，我們需要采取有效的措施對其加以控制和處理。
關鍵詞：
電解鋁；環境污染；生產系統；治理措施
當前，我國的電解鋁生產量有了十分顯著的提高，在電解鋁生產的過程中很多氟化鹽會受到高溫的影響生成電解質，氧化鋁合格電解質發生反應之后就會產生金屬鋁，電解質當中的氟化鹽在受到高溫的影響之下還會生成氟化氫、氟化碳和氟化硅等多種物質，這些物質就是電解鋁生產中非常重要的污染物，如果不對其加以嚴格的控制和處理，就可能會產生更為嚴重的污染問題，此外，在生產當中還可能會有一部分氟化物產生較為嚴重的粉塵，這些煙氣對周圍的環境會產生很強的污染，此外，電解鋁生產中還存在著非常多的固體廢棄物，因此我們必須要針對這幾方面的內容加以研究和探討，制定科學有效的控制措施。
1電解鋁污染物分析
1.1電解鋁生產系統在電解鋁生產當中，陽極是炭素體，陰極是鋁液，在反應中，應該將溫度控制在950—970℃，碳素陽極和氧氣會產生反應生成CO和CO2，所以要在反應的過程中對碳素陽極進行有效的控制和及時的補充，陰極主要是鋁液，其從電解槽的內部經過出鋁臺包抽出，從而進入到了混合爐和鑄造機制當中，這樣就產生了鋁錠。在電解反應當中，電解槽當中會產生很多的氟化物，這些物質會以氣體和粉塵的形式存在，此外，還會產生二氧化硫和大量的粉塵，這些物質都是電解鋁生產中非常重要的污染物。電解鋁企業在生產中其污染物的產率較高，同時電解鋁企業生產中，很多污染物都是在生產流程當中產生的。
1.2污染物分析
1.2.1有害氣體污染，電解鋁企業環境污染最主要的因素便是電解鋁生產過程中產生的有害氣體。當前，國內外鋁煉冶多采用冰晶石和氧化鋁熔融電解法來獲得單質鋁，在電解過程中因物質分解、揮發等過程產出大量的有害氣體和有害粉塵，具體為：電解原料中的冰晶石和氧化鋁中含有大量的氟化物，在電解槽高溫和電流作用下氟化物發生化學反應生成氟化氫，氟化碳和氟化硅等氟化物氣體；在電解槽內，部分含氟顆粒隨電解質揮發和氟化物升華而散出，這部分含氟顆粒形成粉塵散布于生產車間直至隨空氣排出；以游離態存在的氟離子與陽極碳結合生成的氟化物氣體也會對環境造成污染；陽極糊中含有的瀝青在電解過程中會產生少量的二氧化硫、硫化氫氣體和苯并花等物質；另外，在電解過程中，游離氧與陽極碳素相結合生成二氧化碳和一氧化碳氣體，二氧化碳是重要的溫室氣體，一氧化碳是劇毒物質。電解鋁企業在生產過程中會產生氟化氫，氟化碳、二氧化硫、硫化氫等多種有害氣體和含氟顆粒，這些污染物若不加以控制勢必對周圍環境造成嚴重的污染。
1.2.2固體廢棄物污染，在電解過程中，高溫電解質會不斷滲入電解槽內襯并與內襯組成發生化學反應，生成的新型化合物填充在槽內襯內造成內襯結構破壞，根據電解鋁生產實踐，電解槽平均3～4年就需要進行一次大修，大修時必須更換槽內襯和槽體耐火材料，廢棄的槽內襯含有大量的氟化物和其他有毒物質，耐火材料含氟量較低，故廢槽內襯屬于高危廢物，有關資料顯示，電解鋁廢槽襯、耐火材料等固體廢棄物產率為10～40kg/t-Al，若廢槽襯處理不當還會造成二次污染，如堆放在露天場地的槽內襯和耐火材料會因雨雪的侵蝕造成氟化物滲入地下造成土壤和地下水污染，在大氣侵蝕作用下致使廢棄物表面風化產生有毒粉塵污染大氣，故廢槽內襯和其他廢棄固體處理一直是電解鋁企業著重解決的固體污染源。
1.2.3水污染，電解鋁企業生產廢水含有少量的氟化物和氰化物，若不經過凈化處理直接排放則會直接影響地下水體水質；另外，企業生產和生活過程中產生的冷卻水和生活污水也是電解鋁企業周邊污染的重要源泉。
2環境污染應對措施
2.1氣體污染治理在鋁電解反應的過程中所產生的硫化物、粉塵和氟化物可以通過干法凈化系統對其進行有效的控制和處理，這種方法在使用的過程中不會產生無水化學反應，同時在生產中也不容易產生二次污染，這種方法通常是借助電解鋁生產中所使用的氧化鋁當做是吸附煙氣中吸附有害氣體的吸附物質，這樣也就起到了凈化環境和控制污染的作用。干法凈化系統工藝是一個比較復雜的過程，它的流程相對較多，所以其所發揮的作用也是不容忽視的。在長期的實踐當中我們發現，干法凈化是當前電解鋁生產企業處理有害煙氣的一個非常重要的途徑，其得到了十分廣泛的應用。
2.2固體廢棄物處理考慮到槽內襯和耐燒材料在電解鋁企業生產中都是非常危險的廢棄物，在對這些物質處理的過程中一定要嚴格按照相關的標準和規定對其加以處理，在生產過程中出現的碳渣可以借助陽極組裝車間開展專業化的處理，在達標之后重新的利用，而已經損壞的陽極可以對其修理之后重新使用，生活廢棄物一定要首先進行嚴格的分類，之后才能交給換位部門來進行全面的處理，對于其他固體廢棄物的處理必須要充分的根據處理中應該遵循的原則和注意的事項來操作和進行。
2.3水污染處理針對含氟化物以及氰化物等一些污染物已經影響過的水體，一定要使用先進的水體凈化裝置進行處理，保證其已經達到環境保護的標準之后才能排放到大自然當中，對于冷卻水而言，生產企業需要在生產中設置循環利用系統，從而在處理之后重復利用，也就是說，電解車間、煅燒、生陽極系統在生產和運行過程中所產生的冷卻水一定要將其放入到冷卻水塔當中進行充分的處理，鑄造車間生產中所產生的冷卻水要經過除油和冷卻系統進行全方位的處理，冷卻水在經過了全面的處理達標之后可以直接將其放入到循環系統當中加以應用，生活污水可以直接進入到污水處理廠加以處理。
3結束語
電解鋁生產中會產生多種形式的污染物，如果在生產過程中我們不能采取有效的措施對其加以控制和處理，就可能會對自然環境造成十分嚴重的污染，所以在這一過程中，我們一定要按照國家的要求對污染物的排放加以嚴格的控制，同時它也成為了提升電解鋁生產企業發展的一個有效的方法，在對電解鋁廢棄物進行回收和利用的過程中可以很好的提升企業的運行效率，同時也減少了企業生產中的成本投入，對環保性生產企業的建設有著重要的意義。
參考文獻
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電解鋁范文4
【關鍵詞】電解鋁；整流橋；PLC；監控系統；通信
現代鋁工業生產，主要采用冰晶石―氧化鋁融鹽法，氧化鋁是煉鋁的主要原料，冰晶石是電解質的主要成分。直流電通入電解槽，在陰極和陽極上發生電化學反應。在直流電流的作用下，氧化鋁中的氧在碳陽極上放電，生成氣體CO2和CO。電解的不斷進行，在陰極上沉積一層鋁液，盛置在由碳素材料砌成的溶池內。國內有3種形式的鋁電解槽：預焙陽極槽，自焙陽極側插槽，自焙陽極上插槽，目前，預焙陽極槽得到越來越廣泛的應用，槽電流也在逐步地增加，在國民經濟中占著十分重要的地位[1]。
鋁行業預焙槽生產工藝采用直流供電方式，實行連續不間斷生產，生產中要求停電時間不得超過30分鐘，若長時間停電，將對預焙槽產生不良后果，并直接影響工廠經濟效益。電解鋁整流系統構造復雜、體積龐大，維修和維護極為不便。因此，實時掌握和了解直流電源系統的工作狀況顯得極為重要，保證直流供電系統的可靠性和安全性。所以，一套安全可靠的電解鋁整流橋監控系統對于現代鋁工業生產至關重要。
1.監控系統總體設計
本設計針對配置了6臺整流機組的鋁電解槽，為保證供電可靠性及檢修便利性，整流橋主接線采用雙母線連接方式。結合主接線，保證監控系統的可靠性，當其中一個整流橋的監控系統故障后不會影響其他整流橋的監控狀態，因此該監控系統采用1個整流橋配置1套PLC控制柜的方案。然后每個整流橋的控制柜通過現場總線跟一個總調PLC相連接?？傉{PLC通過工業以太網與上位機相連接，實時監測整流所的運行狀態，并能進行遠程控制，保證了電源的供電可靠性?，F場采用PROFIBUS-DP總線，其具有傳輸介質簡單、安裝維護方便、容易進行擴展、可靠性高等優點。工業以太網連接其強大的通信能力保證數據的準確，可靠的，傳遞到遠程監控中心[2]。系統控制總圖如圖1所示。
2.單臺整流橋監控系統的設計
2.1 監控系統的控制對象
電鋁整流系統共設6套整流裝置，每套整流裝置由一臺調壓整流變壓器及兩臺硅整流柜及相應輔助設備構成一套獨立的整流系統，并分別配置于獨立的間隔內，每套整流裝置的保護單元配置于各自的整流裝置間隔內。每套整流保護單元含一套PLC控制系統，PLC采集的所有報警信號及狀態信號（含變壓器油風冷卻器、整流柜的水 風冷卻器、直流大電流刀開關、直流傳感器、有載調壓開關等設備的工作狀態及控制信號）都能進入站級微機，站級微機通過PLC直接設定和調整直流系列的輸出和遠控[3]。
監測系統包括各電力設備電量測量AI和各狀態量DI、測量各回電流、電壓及有功功率，無功功率、電度、功率因素等計算電量，監視各設備各種狀態。各電量、各狀態通過監測裝置通訊口向工控機報告。
2.2 系統控制原理設計
本系統單臺監控裝置由西門子S7-300和上位機WINCC構成，上位機（內插SIEMENS CP5611卡）與整流控制系統通過SIEMENS的現場總線PROFIBUS-DP通信.PLC擴展為2個開關量輸入模塊，一塊開關量輸出模塊，一個模擬量輸入模塊。
該系統可實現在上位機對整流器、直流刀閘、純水冷卻器、有載開關、變壓器、油風冷卻器及高壓斷路器等整流供電設備的遠程操作控制及其故障報警和狀態顯示，完成各單機組和總系列的電流設定和自動穩流調節控制，完成各機組有載開關升降壓綜合控制功能。整流系統被監測的模擬量有輸入電壓、電流，直流電壓、電流，單只可控硅導通電流，可控硅觸發角等。開關量有熔斷器、變壓器瓦斯、油溫等。
控制采用的是比較控制原理[4]：當整流變壓器具備條件會給槽控機一個允許升降負荷的提示，為開關量點，只有當整流器輸出的正刀閘和負刀閘都處于閉合狀態（狀態量進入槽控機），整流柜打到遠程控制狀態才可以開始遠程控制，如果以上條件都滿足了，就可以開始由槽控機來控制電流的升降。當電流升（降）到一個固定值的時候切除（投入）極化裝置，升降過程中要求設定電流最終值、兩次指令輸出間隔時間；在確定以后就可以手動的輸入一個目標值，經過不斷的發出指令到整流器的繼電器實現整流器電流的升降，然后目標值不斷的與實際測量值進行比較，如果有偏差就會繼續發出閉合指令，直到偏差在允許的范圍內才會停止。憑借以上原理來實現自動的升降電流。
3.通信的實現
整套整流控制系統由7個PLC柜組成，六套整流機組各對應一臺PLC柜，1個PLC柜做為統調。7臺PLC相互形成網絡并最終與上位機通訊。整流橋與總調PLC之間的通信采用PROFIBUS-DP。PROFIBUS-DP是一種經過優化的高速而便宜的通信模塊，專用于對時間有苛刻要求的自動化系統中單元級控制設備與分布式I/O之間的通信，屬于多主通信方式，使用PROFIBUS-DP可以取代價格昂貴的24V或4―20MA的模擬量信號傳輸。
4.上位機的軟件設計
4.1 上位機與PLC的通信
本系統采用S7-300的經濟型串行通信處理器模塊CP340。CP340與就地PC之間通過RS-232C（V.24）接口進行數據交換，數據交換根據雙方約定的規則即通信協議進行。通信協議的要點包括波特率、字符格式、字符間隔、開始傳輸的條件以及如何保證傳輸信息完整等內容。CP340內部固化有ASCII和3964（R）兩種標準協議，可以與多種設備進行數據交換。ASCII協議是與外部系統相連接的簡單協議，帶有文本字符的起停或塊檢查字符，接口的握手信號由用戶程序查詢和控制。3964（R）協議用于連接西門子設備及第三設備，是由西門子公司進行標準化的并且對外開放的協議。
4.2 監控主界面設計
監控主界面實現采用SIMATIC WinCC Ex-plorer 6.0設計，主界面有各機組直流電流，直流電壓的設定和監控，各機組的工作狀態，純水壓力，溫度，各機組的觸發角和個機組的故障記錄組成。通過主界面可以查詢具體的故障報表，整流機組的直流電流曲線，和對故障后的報警處理。主界面的數字根據現場的需要實現實時的數據交換，到達實現監控各整流機組的狀態。對于機組的控制裝置通信，機組工作狀態，工藝連鎖，刀開關狀態，斷路器狀態采用指示燈顯示，綠色代表投入運行，紅色代表退出運行或者運行故障。該界面對每一臺機組都設置了一個故障報表，對運行過程中產生的故障記錄，方便檢修人員和運行人員及時故障分析，排除故障。機組直流電流電壓可以根據當前生產需要人為的輸入直流電流電壓的大小來改變各機組的整流情況。同時霍爾元件采集的當前直流電壓，直流電流的大小也在主界面上顯示出來，實現跟蹤顯示。
5.總結
針對電解鋁大功率直流電源的監控保護系統，研究設計了PLC控制與PC監視相結合的監控系統。該系統主要完成工業控制中數據采集、顯示和遠方控制；對運行數據進行分析，監測系統目前的狀態；對歷史數據進行分析，預測電源的運行狀態。對于電化學整流電源來說，可靠、安全運行是必要的。該系統在現場運行一年，整體情況良好，系統穩定。
參考文獻
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電解鋁范文5
[關鍵詞]余熱發電；電解鋁；陽極炭素；應用
中圖分類號：TQ127.11 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）14-0001-01
1 余熱發電的技術特點
余熱發電是利用燃料燃燒過程中多余的熱能轉換為電能的技術。余熱發電不僅節能，同時有利于環境保護。余熱發電具備如下特點：（1）以熱定電。由于整個系統熱負荷是不穩定的，例如：有的生產是周期性的，有的高溫產品和爐渣的排放是間斷性，有的工藝生產雖然連續穩定，但熱源提供的熱量也會隨著生產的波動而波動，因此余熱發電需根據生產用熱的余壓量或生產過程中產生的余熱量來決定發電量。（2）熱源含塵量大。含塵數量大超過一般的鍋爐，容易粘結、積灰，從而對余熱鍋爐產生嚴重磨損和堵塞。余熱鍋爐入口前需進行除塵處理。（3）熱源有腐蝕性。余熱煙氣中常常含有SO2等腐蝕性氣體，在煙塵或爐渣中含有各種金屬和非金屬元素，這些物質都有可能對余熱鍋爐的爐膛及受熱面產生高溫腐蝕或低溫腐蝕。（4）安裝場地受限。由于受整個工廠系統等的限制，在設計安裝余熱發電系統時需統籌規劃。
2 電解鋁企業應用燒結余熱發電原理、流程及特點
電解鋁行業燒結余熱比較多，它的溫度也會在300～400℃，足以用來進行余熱發電。在這筆者結合電解鋁燒結冷卻機的余熱分布特點，提出一種改進的余熱發電系統，單獨利用燒結礦下落進入冷卻機段的高溫余熱（400～500℃）來加熱（高溫）過熱蒸汽，然后該部分余熱資源和中段中低溫余熱（300～360℃）混合利用，來加熱低溫過熱蒸汽，并產飽和蒸汽，蒸汽推動汽輪機轉動，從而帶動發電機發電。
它的具體流程是，給水經給水泵進入余熱鍋爐，經廢氣加熱后，一部分變為過熱蒸汽，進入汽輪機作功發電。則另一部分經余熱鍋爐低溫段加熱后，產生過熱或飽和蒸汽進入汽輪機相應低壓進汽口作功發電。冷凝水經低壓省煤器后由中壓鍋爐給水泵供給低壓汽包，低壓汽包具有自除氧功能，就會實現一個完整的熱力循環。電解鋁企業燒結余熱發電流程具體如下所示：
在這它的特點具體體現在燒結余熱熱源品質整體較低，低溫部分占比例大；在燒結生產中因設備的運行不確定性，短時間停機不可避免，造成燒結煙氣不連續性。還有在燒結過程中，隨著燒結礦在燒結機上的燒成情況不同，其煙氣溫度也不同。這是我們要注意的。
3 中國電解鋁陽極炭素產業應用發展現狀及制約因素
3.1 應用發展現狀
自上世紀90年代以來，我國針對電解鋁陽極炭素工業的發展，制定了“優先發展鋁”這一重大方針，縱觀近年來工業投資情況，電解鋁行業明顯得到了傾斜。戒指2014年止，我國電解鋁產量早已在2000萬噸以上。自2002年起，我國電解鋁產量在全球居于第一，而當時的數據顯示電解鋁產量占全球總產量的17.2%（1）。我國電解鋁產業的發展除受全球經濟危機影響外，這些年發展勢頭一直趨于穩步增長。
我國電解鋁陽極炭素產業分布的范圍相當廣泛，全國除去部分地區如北京、上海、、天津、海南、黑龍江及廣東外，其余省、市地區都有分布。我國電解鋁產業以西部地區為主，西南地區是我國電解鋁產量最為集中地區，年均產量占據全國數據的41.89%。其中四川、云南、廣西、貴州等省及自治區已經將鋁工業作為重點發展的經濟產業支柱。
電解鋁企業余熱發電技術目前雖然深受電解鋁企業的喜愛，但在燒結環冷機余熱發電技術方面還有一定的技術難點，這也導致一些電解鋁企業對它望而卻步。它的比較突出的技術難點是發電系統對主蒸汽的品質要求很嚴，而現在的燒結系統熱力系統非常不穩定，廢氣溫度波動范圍在±100℃以上，造成主汽溫度的波動超標，嚴重威脅汽輪機的安全性、穩定性和壽命。
再有就是燒結余熱發電機組運行效率不高。燒結余熱發電機組對煙氣流量及溫度均有一定要求，實際運行中，運行效率受燒結設備大小、生產工況等多方面影響，余熱回收系統的工作參數變動，輸出的壓力、溫度、流量隨之變化，導致發電機組的運行效率不高。
除此之外還有燒結冷卻機廢氣流量很大，同時它的高溫段和可利用部分中溫段廢氣的平均溫度在330-450℃之間，可利用的余熱資源屬于中低溫余熱，質量不高，回收利用難度較大。
3.2 制約因素
隨著國際能源價格的不斷上升與調整，對于我國電解鋁陽極炭素工業的發展形成了制約。近年來隨著經的告訴發展，電力能源的使用逐漸加大，我國電價也逐漸上升，一方面由于世界煤炭價格的上升帶動國內煤價，同時由于交通條件的有限，煤炭需求供給出現不平衡，從而也帶動煤價上漲，致使電能價格上調，影響當前電解鋁陽極炭素產業的發展。
4 燒結余熱發電在電解鋁陽極炭素產業中的應用
燒結余熱發電是指燒結工藝生產過程中，燒結機尾落礦風箱及燒結冷卻機密閉段產生大量的高溫廢氣，由余熱回收設備收集后，用引風機引入鍋爐并加熱鍋爐內的水產生飽和蒸汽，推動汽輪機轉動帶動發電機發電。從能源利用和經濟學角度看，采用燒結余熱發電，符合能級匹配的原則。目前國內燒結余熱發電技術比較成熟的有4種形式，分為單壓、雙壓、復合閃蒸和補燃余熱發電技術。在相同的條件下，雙壓余熱發電技術實現了煙氣熱能的梯級利用，其發電能力是最高的。馬鞍山鋼鐵股份有限公司是我國最先應用燒結余熱發電的，2004年把從日本引進的燒結機余熱發電裝機進行了大量技術革新，2005年9月正式投產使用，填補了我國利用燒結余熱發電的空白。此后，許多大型電解鋁陽極炭素公司也相繼開始利用燒結余熱技術發電。運行過程中，針對燒結余熱發電技術存在的問題，提出燒結余熱發電系統與高溫空氣燃燒技術相結合的發電系統。它是在原有燒結余熱發電技術的基礎上，將回收煙氣余熱、高效燃燒和降低有害氣體排放等技術有機結合。利用蓄熱式燃燒器在蒸汽過熱爐中燃燒來提高汽輪機進口蒸汽的壓力和溫度，通過補燃少量煤氣來提高蒸汽品質，從而提高發電效率和減少對設備的損耗。這樣即使在冬春季節也能使余熱發電系統正常運行，在滿足電解鋁陽極炭素自用的基礎上可并入企業電網。
5 結語
總之，我國電解鋁陽極炭素生產工藝流程長，工序多，且主要以高溫冶煉、加工為主，生產過程中產生大量余熱能源，主要來自燒結機煙氣顯熱、紅焦顯熱、轉爐煙氣及加熱爐爐底的余熱回收裝置等，各種余熱資源約占全部生產能耗的68%。電解鋁陽極炭素行業余熱發電將迎來發展期。
參考文獻
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電解鋁范文6
關鍵詞：電解鋁；環境；污染；治理
中圖分類號：X758 文獻標識碼：A
在生產電解鋁時，會產生一定的固體廢棄物以及廢氣等一些有害氣體，如果沒有及時得到有效的治理，就會對水、空氣以及土質造成很大的傷害，對此，必須要強有力地對這些廢棄物進行治理，達到國家制定的安全硬性標準，與此同時，也要不斷地提升電解鋁企業的自身控制條件，找出有效的解決方法，提高企業的生產工藝，必須應用環保設備，從根源上對污染進行處理，另外，我們也要注意的是，制定處理電解鋁廢棄物時必須要有重點性的，要有選擇性地進行，再對廢棄物做回收利用處理，不僅節約了成本，也保護了環境，這也是電解鋁企業可持續發展的一個必然條件。
一、電解鋁產生主要的污染物
（一）在電解鋁企業的生產過程當中最主要的就是對大氣環境造成的一定影響。在鋁冶煉的過程當中，就是通過冰晶石一氧化鋁進行溶融電解的方法來生產的，而它的主要原料必須要達到相應的熔融點才能發揮出作用，并且溫度是非常高的，但是在此期間就會生產一些揚散的問題，從而也就對環境造成了一定的污染。在生產電解鏈的過程中，必須要用冰晶石，其中所含有的氟量是非常大的，同r也會存在很多的雜質，所以在高溫的作用下就會生產水蒸汽與氟的反應，也就形成污染氣體。與此同時，在高溫的作用下，電解槽中也會存在氯化鋁的電解升華，形成氯化物，并且慢慢地進行揮發，也就是揚散的含氟粉塵。由于電解鋁的過程當中會應用到冰晶石以和氧化鋁等材料，而這些原材料都是粉末體的，所以無論是在搬運的過程中還是在生產的過程中都是對空氣造成一定的影響，進行不斷地散發，這也就成為電解鋁企業主要的污染源。再者，在進行電解氧化鋁時會產生很多游離氧，同時會移動向陽極，當二氧化碳與這些陽極產生反應時就會通過氣體向外排出，造成環境的污染。在電解鋁生產當中還有一種污染就是陽極糊，它主要是通過瀝青和碳素所構成的，如果在生產時沒有做預焙處理，那么就會從陽極糊當中形成一種像瀝青物質的污染物。由于瀝青是一種具有黏合性成分的工藝，所以如果通過電解時進行排出，那么會存在很嚴重的致癌物質。所以說在電解鋁的生產當中會存在很多種的污染因素，如果沒有得到及時的控制那么就會對空氣造成嚴重的影響。
（二）在電解鋁的生產過程當中也會對水源造成一定的污染。在生產廢水當中主要包括有石油以及氟等有害物質，一旦超量超標的排放，那么對水源就會造成嚴重的影響。在通常條件下，作為電解鋁企業所產生的工業廢水都是來自于機械冷卻時生產的，對于企業而言這也是非常嚴重的一個問題。
（三）噪音問題也是電解鋁企業生產的一個污染因素。其中包括了電解系統的噪音以及在各個陽極系統當中產生的噪音，而振動篩的噪聲與排煙機的噪聲由為強烈。
（四）在鋁電解操作時，由于陰極的碳素內襯與一些筑爐材料會受到不同程序的侵蝕，主要是來自于鈉和鋁等材料，由此會從中吸附一些含氟鹽，在這個過程當中也會受到應力的作用，從而導致內襯破損以及槽變形等問題。由于在應用一段時間后，電解槽會受到不同程度的影響會進行大修，在這個過程當中必須要全清除掉槽內的碳素以及筑爐材料，而產生一定的廢渣，在廢渣當中又會存在一些氟化物，并且含有大量的氟，同時就會滲出濃度較高的液體，一旦液體當中的氟化物超標時，也就是所謂的污染物。
二、主要的治理方法
（一）首先，作為電解鋁企業必須要不斷地提升自己的行業技術。作業電解鋁的生產企業如果要不斷要達到可持續發展的狀態，不僅要吸取一些先進技術，同時也要對自身的不足進行改進，降低污染，節約能耗，對企業周邊的生態環境要做到保護，改進生產周邊的生態效益，達到一個良好的生態環境，做到廢物可循環利用，打造成為一個綠色的生態系統。其次，在工業廠區可以建造一個生態防護林帶，進而來保護環境，防治污染，達到一個改善的作用。綠色不僅可以美化環境，還可以減少污染，具有調濕和調溫的作用，在降噪音與凈化空氣等方面都能起到一個良好的保護作用。所以作為電解鋁企業必須要提高綠化，這為企業在日后長遠的發展上起到了很大的作用，也是輔助建設項目的一個基礎，減少對周邊環境的污染影響，起到了一個生態防護的作用，這也是電解鋁生產企業一個有效的發展措施。最后，在生產過程當中會產生很多廢棄的材料，可以通過把它們回收循環再利用，不僅減少了鋁的消耗，同時也節約了能源。我們知道在制造鋁能源過程當中，一般是不會被流失的，所以再加工時我們可以把它們再次激活應用。
（二）在鋁電解的反應當中會產生一定量的粉塵，硫化物等氣體污染，而這些有害氣體可以應用干法凈化系統做一個有效的處理和控制，應用這種方法時一般不會發生無水的化學反應，也不會造成二次污染，應用這種方法最主要的就是通過氧化鋁吸附了有害氣體，達到一個凈化的作用，同時也控制了污染因素的產生。由于干法凈化系統是相對較為復雜的一項工藝，所以工藝流程也是相對煩瑣的，但它的作是也是較為明顯的。通過長期應用我們也發現這種方法可以有效減少電解鋁生產出的有害氣體，在日后的生產中其用途也是非常廣泛的。
（三）在電解鋁生產當中，水污染是普遍存在的問題，這也是急需我們去解決的。在水體當中含氟化物是一種重要的污染物，所以在處理時必須要應用先進的凈化設備去處理，從而來確保達到標準時再排放到大自然當中。生產過程當中會產生一些廢棄的冷卻水，作為生產企業可以利用循環裝置進行處理，再反復的利用，在冷卻水達到處理指標后再把它放入到循環系統當中。
（四）處理固體廢棄物也是治理污染的一項重要條件。生產企業都知道，在耐燒材料以及槽內襯都是生產過程當中非常危險以及較多的廢棄物，所以在處理這些物質時必須要嚴格根據國家的相應標準進行處理。并且在生產當中會存在一些碳渣，在處理時我們就必須要借助陽極專業化標準進行操作，達到標準后再進行利用，如果一些陽極受到了損壞可以修理后再應用。對于處理其他廢棄物時必須要進行分類處理，嚴格按照注意事項來操作，遵守原則。
結語
在治理電解鋁企業生產存在的污染時，我們必須要應用強有力的方法對這些廢棄物進行治理，達到國家制定的安全硬性標準，與此同時，也要不斷地提升電解鋁企業的自身控制條件，找出有效的解決方法，提高企業的生產工藝，必須應用環保設備，從根源上對污染進行處理。治理時，必須要突出重點，要有選擇性的進行，再對廢棄物做回收利用處理，不僅節約了成本，也保護了環境，這也是該行業可持續發展的一個必經途徑。
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