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鋁電解范文1
專家模糊控制器由數據庫、推理機、知識庫等構成,輸入量有現場數據,通過對控制系統的在線監督和評價,判斷應選擇何種下料控制模式,針對不同的下料控制,選取不同的設定值。下料控制分為3種基本模式,即濃度工作區校驗、常態下料控制(1. 5%~2.5%)和非正常下料控制。前兩種為模糊控制模式,第三種為專家規則控制模式。
當不能確認氧化鋁濃度是否在設定的工作區時(如系統初啟或預測模型不能正常工作時),選用濃度工作區校驗模式,在校驗期內使下料過程產生類似于系統辨識中的“激勵信號”的作用,于是,便可以通過綜合分析濾波槽電阻的變化速率(即斜率)以及其他能反映濃度變化情況的統計參數和特征參數,來判斷槽內氧化鋁濃度的狀況,然后調整下料間隔(即下料速率)使氧化鋁濃度進入理想的工作區。在正常操作的情況下,采用常態下料控制模式,系統通過控制加料周期來控制加料量以經濟控制點對應的基準加料周期為中心,由規則自校正的模糊控制算法計算、更新每個解析周期的加料周期,使其在基準加料周期上下微小范圍內調節。非正常下料控制模式用于電解槽出現異常槽況時或特定操作期間,異常槽況包括:電解槽發生了AE(陽極效應)、針振(電壓擺),有AE預報而不在AE等待期間時,濃度不在規定的波動范圍內時,檢測到工作點處于濃度與槽電阻關系特性曲線的右側時等。特定操作包括:AE等待期間,出鋁、換陽極、抬母線、邊加工等輔助操作。推理機根據槽況綜合解析的結果來選取適宜的控制模式,同時推理機為不同的控制模式給定不同的設定值,并且當通過槽況分析獲得濃度工作點偏低或偏高的結論時,修正模糊控制的設定值。
結合目前我國正在使用且比較成熟的槽控機控制技術,分別介紹電解過程中的出鋁控制、陽極交換控制、抬陽極母線的控制、針振槽的控制、效應預報、效應處理控制、氧化鋁加工控制等特定操作。
1 出鋁控制
現場在出鋁前,通過槽控箱的出鋁按鈕,通知計算機準備出鋁。計算機在掃描程序每運行一次時,都查詢一次內存中申請出鋁槽號表來決定是否起動出鋁程序。如果表中有申請槽號,則停止NB和RC命令,調用出鋁程序來監控出鋁的全過程。
掃描程序每執行完一次便啟動一次出鋁程序,出鋁程序利用最近4次采集到4個電阻數據R1~R4(R4為最新值)的變化來檢出出鋁開始和出鋁結束,然后分二三次將槽電壓降回到目標值(或出鋁前的電壓值),并進行過加料控制。
2 陽極交換控制
在陽極交換中,本應保持陽極大母線位置恒定,但在提出殘極時,電壓會上升,如果操作者沒與計算機聯系,計算機則判為電壓正常變化而下降陽極,故換極前,必須按一下槽控箱上的“更換陽極”按鈕,以通知計算機。計算機接到更換陽極命令后,將停止進行欠加料和RC控制,只對電解槽進行電壓監視,當檢測到電壓恢復原值后,視為陽極更換結束,恢復RC控制和NB控制。因為陽極更換過程中要進入一定量的氧化鋁,所以要進行欠加料控制,以抵消陽極更換中進入氧化鋁對加料的影響。
3 抬陽極母線的控制
抬陽極母線時,由于夾具全部松開,將導致電壓上升0.2V~0.5V, 而此時電壓上升并非槽內部變化,不應進行電壓調整,但抬陽極母線前不通知計算機,計算機就會誤判為電壓調整,所以,抬母線操作前應按一下“抬母線”按鈕,此時,計算機便停止RC控制,只對槽電壓進行監視,待電壓恢復后再進行正??刂?。
4 針振槽的控制
當計算機檢測到某一電解槽的工作電壓在一段時間內連續16次超過設定電壓100mV時,槽控箱自動上升陽極,電壓大約上調100mV,并保持一段時間;如仍不能抑制槽針振,槽控箱繼續自動上升陽極,電壓大約繼續上調100 mV,并保持一段時間,最大電壓上調300mV。
當計算機檢測到某一針振槽的幅度有所下降時,槽控箱分階段自動下降陽極,并保持一段時間,如針振槽繼續針振時,槽控箱將繼續自動上升陽極,并保持一段時間,如槽針振繼續減弱時,槽控箱繼續自動下降陽極,直到調整到設定電壓范圍內。
5 效應預報、效應處理控制
當某臺電解槽槽電阻變化率根據程序設計,在一段時間內相繼若干次超出其規定值時,則計算機預報此臺電解槽將要發生陽極效應,計算機根據設定的效應間隔,進行下料自動調整,抑制突發效應的發生。當某臺電解槽電壓相繼連續6次超過規定值,而且電壓值超過8V,則計算機判定為發生陽極效應,當效應發生3min后,此時槽控機進行效應處理,電解槽4點同時加工,4個下料器同時連續5次大下料。與此同時,計算機通過語音播報系統向生產現場發出發生效應警報信號,可使現場工人及時處理和熄滅效應。
鋁電解范文2
關鍵詞:鋁電解;企業生產;高產低耗;節能減排;措施
Abstract: in recent years, although China's aluminum smelting industry have the big step across, but still not get rid of high energy consumption and high emissions, the current situation of enterprise managers to further research and improvement. This paper aluminium electrolysis enterprise in production control technology level low consumption, emissions are briefly discussed.
Keywords: aluminum electrolytic; Enterprise production; High yield low consumption; Energy conservation and emission reduction; measures
中圖分類號:O646 文獻標識碼:A 文章編號:
1 鋁電解企業生產技術上低耗、減排的控制
1.1開發計算機控制技術,實現“能量平衡”管理
鋁電解槽的控制包括物料平衡及熱平衡兩方面,不管是計算機的控制還是人工控制,我們最終要達到的目的是使電解槽同時在物料和熱量方面達到一個平衡點,希望其在最小熱投入及最小化物料浪費的基礎上產生最大化的產出。在計算機控制方面,先后開發了鋁電解槽“自適應控制技術”、“模糊控制技術”、“中溫尋優控制技術”和鋁電解“專家系統”技術等,這些控制技術的成功應用使我國的預焙槽整體水平得到明顯提高。但這些技術主要解決了電解槽“物料平衡”中的氧化鋁濃度控制,而“能量平衡”的管理和控制在電解生產過程中起著更為重要的作用。因此,開發雙平衡控制系統是鋁電解行業亟待解決的問題。其實計算機主要解決三個方面的問題:其一是自動加料功能,關鍵在于如何保持氧化鋁穩定的低濃度生產;其二是電阻控制功能,關鍵在于如何把電阻控制與過熱度控制結合起來,提高操控機的智能性;其三是其他輔助作業的規劃并為組織安全生產提供保障。計算機控制的中心任務就是協助工藝管理人員實現熱量和物料的動態平衡。絕對的平衡是不存在的,我們的目標是根據生產設備的現狀最大限度的降低兩個平衡的波動幅值。
目前國內很多鋁廠已成功開發了“多變量尋優控制技術”,實現了鋁電解槽兩平衡的控制,不僅在電流效率及電耗方面有很好的提高,同時在減少電解槽陽極效應方面也有很好的效果,在節能的同時也實現了對環境的保護。
1.2進一步探索添加劑的研究與應用
添加劑的應用對節能具有很大的意義,一方面通過添加劑的應用,可以降低電解質初晶溫度,不僅提高了電解槽的電流效率,同時隨著電解溫度的降低,使電解槽排放有害氣體的可能性降低,保護了環境;另一方面,添加劑能改善電解質的性能,提高其導電性,降低噸鋁電耗?,F實生產中的添加劑則包括氟化鈉、氟化鋁、氟化鈣、氟化鎂和氟化鋰,理論界的研究也主要局限于這幾種。氟化鋰作為鋁電解添加劑在這兩方面的效果較明顯,現國內已有部分鋁廠逐漸推廣應用,只是各廠試驗推廣結果都具較大差異性,其原因為鋰鹽含量的控制及相應配套工藝技術參數的匹配問題,且在相對較低溫度下進行電解作業,其靈敏性增加,抗熱沖擊能力減弱,且隨電解溫度的降低,整個電解質熔鹽體系熱容減少,電解槽的計算機控制及操作的穩定性,可以避免其負面影響。NaCl添加劑也是鋁電解一種很好的添加劑,但由于其具有吸潮性,對電解車間設備有腐蝕作用而未能得到推廣應用。
近年來發展起來的復合鹽的應用是鋁電解的一項節能新技術,有報導稱通過對鋰鹽和鎂鹽、氯化鈉和鎂鹽等復合添加劑的應用,從而在電耗及電效方面取得較好的效果。由于節能的要求,鋁電解廠不得不去挖掘鋁電解槽在節能方面的潛能,盡管鋁電解廠近年來在鋁電解槽電解質壓降方面取得了顯著的效果,但對添加劑的研究與應用還將繼續探索。
1.3加強鋁水平的控制,降低電耗,節約能耗成本
鋁水平是鋁電解生產中最重要的設計參數和工藝參數,理論上認為鋁電解槽應保持一定的鋁水平,同時認為偏高的鋁水平比偏低的鋁水平危害性更大,因為偏高的鋁水平容易使爐底出現沉淀、結殼及長伸腿,使電解槽不穩定,容易出現病槽;但從另一方面講,相對高的鋁水平也有好處,即相對厚的鋁液層可以削弱磁場作用力,減少因鋁的波動而產生的溶解損失。在相同條件下降低鋁的溶解損失,可以認為是提高電流效率,因為鋁電解生產中電流效率不能達到100%的原因,即為鋁的再溶解損失。如何控制鋁水平的高度,筆者認為對不同的鋁電解廠或鋁電解系列,甚至同一鋁電解系列在不同時期都應不同。從節能的角度出發,可能相對低的鋁水平更合理,因為一方面相對低的鋁水平可以保持較低的極距,從而可以降低電耗,可以節約能耗成本。
目前國內已經研究并開發了許多鋁電解新型電解槽,旨在明顯降低電解槽鋁水平,達到降低極距,從而實現節能的目的,包括邱竹賢提到的“泄流式電解槽”。
1.4加強陽極效應的控制,減少溫室氣體的排放
陽極效應的發生對鋁電解的影響主要有:消耗能量;電解過程基本停止,電流效率降低;破壞爐膛內型;氟鹽揮發損失增加;陽極消耗增加(氧化燃燒)五個方面,同時會產生大量的全氟化碳(PFC)溫室效應氣體--CF4和C2F6,這些氣體進入大氣產生很大的溫室效應。因此,當前在鋁電解生產中必須加強陽極效應的控制,盡快實現“零效應”控制的技術革新。
1.5優良凈化系統的配備
鋁電解槽在電解過程中將散發出大量的氣態和固態污染物,氣態物質主要有氟化氫和二氧化硫,發生陽極效應時還有CF4、C2F6氣體;而固態物質有氧化鋁、炭和冰晶石及一些細顆粒的電解質蒸氣凝物等。上述物質不能直接排空,一方面對人體及環境有害;而如氧化鋁、氟等可回收再利用。鋁電解廠在投產時都配備有電解煙氣收集凈化系統。近年來鋁電解槽的容量在不斷擴充,鋁產量也在不斷的提高,產生的污染物也勢必成倍增加,因此,隨著鋁電解技術的不斷提高,鋁電解廠也應更加重視煙氣凈化技術的提高,以滿足對環境保護的要求。
2 良好的焙燒啟動技術及平穩、正常的電解槽運行是延長電解槽壽命的關鍵
鋁電解槽槽壽命的延長,無疑將是實現鋁電解生產節能減排最重要的途徑,這是鋁電解生產永無止境的目標。前面已提到,陰極質量的提高,將是實現槽壽命延長的一個重要途徑,但良好的焙燒啟動技術及平穩、正常的電解槽運行也很關鍵。
2.1不斷完善焙燒技術,降低生產成本,保護環境
目前,在國內最常用的電解槽焙燒技術主要有鋁液焙燒、焦粉焙燒。通過實際生產的應用,筆者認為從節能及槽壽命方面考慮,焦粉焙燒明顯優于鋁液焙燒。鋁液焙燒由于高溫鋁水對陰極炭塊的強烈熱沖擊,容易產生裂紋,在后期的生產中,一方面爐底壓降較高;另一方面陰極容易破損,槽壽命不高。因此,目前許多鋁廠都傾向于使用焦粉焙燒技術,當然,焦粉焙燒速度快也是一個很重要的指標,需要不斷探討的。燃氣焙燒法在槽壽命方面有很好的效果,但由于其操作復雜,真正大量應用于工業生產的并不多。目前還有固體鋁焙燒法等,都是在原有焙燒方法的基礎上產生的。筆者認為鋁電解廠應對這些新技術進行嘗試,不斷完善原有焙燒技術的缺陷,不僅降低自身的生產成本,同時也是保護環境的一種要求。
2.2提高管理水平,保證平穩、正常的電解槽運行
高效低耗的鋁電解生產,在擁有良好焙燒技術的同時,應輔之以優良的正常管理。正常管理即對鋁電解槽的電壓、槽溫、兩水平及分子比等控制,使這些技術參數達到一個最佳平衡狀態點,最終實現電解槽的平穩運行。筆者認為鋁電解槽正常期的管理,最重要的前提是穩定。電解槽出現早期破損最主要的原因就是鋁電解槽運行波動。
3 結束語
低耗、減排是一個持續不斷的過程,也是鋁電解工作者們一直努力的方向,就目前鋁電解行業的現狀來看,可以挖掘的空間很大。面對挑戰,筆者認為,只要充分挖掘自身潛力,調動員工主觀能動性,群策群力,高產低耗、節能減排的目標就一定能夠達到一個新的高度。
鋁電解范文3
關鍵詞:鋁電解槽;工程量清單;全費用綜合單價
一、鋁電解槽的定義
(一)鋁電解槽的涵義
現代電解鋁工業生產采用冰晶石-氧化鋁融鹽電解法。熔融冰晶石是溶劑,氧化鋁作為溶質,以碳素體作為陽極,鋁液作為陰極,通入強大的直流電后,在950℃~970℃下,在電解槽內的兩極上進行電化學反應,即電解。鋁電解槽就是鋁電解過程的主體設備。
(二)鋁電解槽的構成
做好電解槽的工程造價分析,首先得清楚電解槽的構成,如圖1所示。
通過圖1,鋁電解槽按結構形式及部位主要分成以下部分。
1. 槽殼金屬結構。鋁電解槽的外部金屬結構,主要由底部橫梁、搖籃槽殼、大梁立柱構成,采用的材質主要是Q235B、Q345A,按設計圖紙尺寸現場制作而成的非標設備。
2. 槽上部結構。主要由以下幾部分構成。
(1)陽極提升裝置。陽極提升機構是大型預焙陽極鋁電解槽上部Y構的一個重要組成部分,用于鋁電解過程中陽極母線提升。
(2)打殼下料裝置。該裝置由打殼和下料系統組成。一般從電解槽煙道端起安置4~6套打殼下料裝置,出鋁端設一個打殼出鋁裝置,出鋁錘頭不設下料裝置。
(3)鋁罩部分。鋁罩與透氣活塞將鋼筒的下部隔成一個定容空間,定容空間的上端開有下料口。整個打殼下料系統由槽控箱控制,并按設定好的程序,由計算機通過電磁閥控制,完成自動打殼下料作業。
(4)集氣和排煙裝置。電解槽上部敞開面,由上部結構的頂板和槽周邊若干鋁合金槽蓋板構成集氣煙罩,槽頂板與鋁導桿之間用石棉布密封,電解槽產生的煙氣由上部結構下方的集氣箱匯集到支煙管,再進入墻外主煙管送到凈化系。
3. 陽極筑爐部分。包括陽極炭塊、鋼爪、鋁導桿、爆炸焊片,文章從工程建設角度而言,不包括陽極炭塊費用。
4. 槽內襯部分。包括底部保溫層及耐火層、陰極炭塊組、側部復合塊及角部炭塊組等。
5. 母線系列。主要分為陽極母線、陰極母線及車間母線。
二、400KA鋁電解槽工程量清單及計價
(一)工程量清單計價表
在設計概算、工程報價、工程招投標及竣工結算階段,編制清晰的鋁電解工程量清單計價表尤為重要。根據鋁電解槽的構成、設計方案或圖紙,并結合市場行情編制工程量清單計價表,見表1所示。
(二)費用劃分
1. 設備費用。根據國家或地區規范要求,或根據行業規定,槽上部結構中的陽極提升機構、打殼下料裝置為設備費用,槽殼、大梁立柱主材及制作可劃分非標設備費用,也可以按建安費處理。
2. 建安費用。建安費用分為主材費用、制作安裝費用及設備安裝費用。
(三)工程量清單計價表說明
根據《建設工程工程量清單計價規范》GB50500-2013,并結合實際工作經驗,編制工程量清單應注意的事項如下。
1. 分部分項工程名稱。分部工程劃分為:槽殼金屬結構、槽上部結構、陽極筑爐、陽極母線、槽內襯、陰極母線、系列母線。分項工程則為各分部工程的組成部分,如槽殼金屬結構中的分項工程為搖籃槽殼、底部橫梁、大梁立柱。
2. 計量單位。按計價規范要求設定。
3. 工程量。按圖示凈尺寸量計算,不計損耗量。
4. 項目特征描述。構成分部分項工程項目、措施項目自身價值的本質特征。項目特征的描述直接決定了綜合單價的計取,所以項目特征描述必須準確、清晰。
5. 綜合單價。
本清單的綜合單價,主要指全費用綜合單價,含措施費、管理費、利潤、規費、稅金等。
設備單價,含增值稅。標準設備單價包括設備出廠價、設備運雜費;非標設備包括材料到廠價、非標現場制作費用。
建安主材單價,含增值稅。主材單價為到廠價。
建安制作安裝單價,含增值稅。包括主材損耗價、管理費、利潤、措施費、規費等全費用綜合單價。
設備安裝單價,含增值稅。
6. 甲供材及乙購材料的劃分。根據建設單位或總承包單位的要求具體劃分,甲供材合同中應約定好材料的損耗規定、甲供材的結算方式等。
三、結論
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【關鍵字】鋁電解;煙氣凈化;控制系統設計
在經濟的推動下,我國的大型鋁冶煉廠越來越多,但是伴隨著鋁電解的過程就產生了大量的有毒氣體,如果不經處理就排放到空氣中,不但對人體健康造成嚴重的危害,還會污染環境,危害大自然的和諧。因此在鋁廠中設置一套煙氣凈化控制系統是必不可少的。本文首先闡述了研究煙氣凈化系統的意義以及國內外的研究現狀,隨后主要介紹了凈化工藝流程以及存在的問題。
1 鋁電解煙氣凈化控制系統研究的意義及現狀
1.1 研究的意義
由于前幾年我國對于經濟發展的要求過于重視,忽視了環境的保護,導致環境急劇惡化。所以近幾年來我國著重提倡了綠色經濟,要求經濟與環境協調發展。這些標準也被應用到鋁電解的生產過程中,設計先進的煙氣凈化控制系統的意義主要體現在以下四方面:第一、凈化系統的研究帶來了巨大的環保效益。由于鋁電解過程中產生的有毒氣體的成分主要是氟化物,它對動植物的危害不容小覷,對環境中的水和氣體也有不好的影響,所以一套先進有效的凈化控制系統能夠阻止氟化物的排放并進行處理,實現綠色經濟的要求。第二、凈化系統的研究能夠解決擴容引起的環境污染問題。所謂的擴容是指,在一套完整的鋁電解體系的基礎上,在疊加一次或者兩次的電流,這樣能擴大產生的能量,是一個低投入高產出的高效益途徑。但與此同時也帶來了許多的環境問題,而我國對于環保的要求越來越高,因此想要把這套高效益途徑應用于生產就必須設計出一套先進的煙氣凈化系統來解決環境污染的問題。第三、有助于氟化鹽的回收利用。氟化鹽作為鋁電解過程中的一種添加劑,造價昂貴,而且在高溫下容易分解擴散,如果沒有煙氣的凈化系統,氟化鹽就會隨著煙氣擴散到大氣中,造成很大程度上的浪費,所以煙氣凈化系統的一個主要作用就是回收氟化鹽,減低了它的損耗,這樣產生的經濟效益也是不容小覷的。第四、有助于提高勞動生產率。由于一套完整的煙氣凈化系統非常復雜,它的操作流程長、所用的設備多、占地面積大,因此對它的設計要注重集中性,這樣控制起來方便,占地也少,大大節約了操作人員的使用數量,從而提高了勞動生產率。
1.2 國內外的研究現狀
現在世界上比較先進的凈化控制系統是把計算機控制、變頻器以及傳感器都應用進去,這種系統在美國、德國、加拿大得到廣泛的應用,而數美國的最為先進。以美國為首的幾個西方大國在60年代起就已經把計算機技術應用到鋁冶煉的生產控制中,這相對于鋁冶煉企業是一個較大的進步,由于凈化系統比較落后,伴隨而來的是越來越多的環境問題,雖然當時采用大型風機,但不能任意的調節風量。為了改變這種現狀,適應國家的環保政策,保證本國鋁冶煉企業長期的運營下去,就必須提高煙氣凈化系統的技術和能力。例如瑞典的格拉吉斯鋁廠,它凈化系統的自動化程度較高,但監控系統落后,需要人工巡視;波特蘭的鋁廠,自動化程度也高,監控系統也好;美國的波音電解鋁公司有6套干法吸收煙氣的處理裝置,3條生產線都達到國際先進水平。
在我國,雖然鋁冶煉工藝有十幾年的發展史,但是對于凈化系統的研究還比較落后,甚至有些企業為了追求經濟上的效益,把沒有經過濾化的有毒煙氣排放到空氣中。有些企業雖然已經建立了系統,但還是存在許多的問題:首先、用來監控凈化系統的設備簡單,設備運行起來沒有安全保障;第二、企業應該擁有的自動化程度距離正常標準相差太遠,系統運行起來沒有效率,勞動生產率不高,許多設備的運行還需要操作人員的監督巡視,一些重要的工藝參數也有人工記錄,沒有準確的可靠性;第三、一些控制反吹風氣缸的線路經常出現問題,很大程度上阻礙了系統的效率的提升,除塵器的閥門是手動的,使它檢查操作起來也不方便,而且風氣缸沒有檢測機構,需要人為進行檢查,浪費人力物力;第四、要適當的對低壓配電系統進行擴容改造;第五、對鋁電解進行擴容處理后要相應的改造煙氣凈化的指標,使之符合國家標準。
2 鋁電解煙氣凈化系統的工藝流程以及存在的問題
2.1 凈化系統的工藝流程
對于鋁電解過程產生的煙氣凈化主要采用的是干法凈化,在功能上主要包括五個部分:第一、電解槽集氣。鋁電解生產在電解槽中排放的氣體處于無組織的擴散形式,只有對電解槽進行封閉處理才能有效的防止氣體擴散,避免污染。在電解槽中把那些有害的煙氣收集起來,通過排煙支管全部排放到排煙總管中,這里的排煙總管安置在電解廠房外面,方便把煙氣送到凈化系統中去統一的處理。第二、吸附反應。根據化學知識我們知道氧化鋁可以和氟化氫結合,所以在鋁電解過程中,我們把氧化鋁粉作為吸附劑添加到產生的煙氣中,讓它和氟化氫充分接觸和吸附,從而中和掉煙氣中的氟化氫,把剩下的氣體排放到凈化系統中進行處理。第三、氣固分離。氧化鋁和氟化氫結合后產生的化合物叫做載氟氧化鋁,為了能把它和煙氣中別的氣體分開,我們一般使用的是袋式除塵器。經過分離的載氟氧化鋁除了被當做吸附劑氧化鋁循環使用外,還可以經過傳輸系統在載氟氧化鋁料倉中進行電解。第四、氧化鋁輸送。在這個階段產生的新鮮氧化鋁是由料倉產生排出的,風動溜槽把它們分別傳送到每個垂直徑向反應器中。經過除塵器分離出來的載氟氧化鋁在沸騰床的溢流口傳出,進入到載氟氧化鋁料倉中進行電解,其傳送是靠風動溜槽和垂直氣力提升機實現的。第五、機械排風。它作為一個主動力源,負責著整個系統的煙氣傳送、氧化鋁的傳送以及除塵器的操作等等,同時它還充當著鍋爐的引風機。
2.2 存在的問題
之前的凈化系統經過擴容后,鋁電解產生的煙氣增多了,因此原來的風機的風量跟不上煙氣的增加速度,過多的煙氣就得不到處理。袋濾室使用反吹風的方式去清理灰塵,沒有脈沖的方式效果好,其壓差控制系統雖然比較完善,但沒有和其他子系統進行網絡連接。排煙機的勵磁系統功能不完善,有的零件太陳舊,需要更新。主控制室的作用至關重要,需要用計算機進行協調控制,否則的話容易使繼電連鎖控制出現問題,疏忽了對部分子系統的控制。還有就是載氟氧化鋁的投料系統不完善,單靠人為控制不準確,應該盡快實現自動控制。
3 結束語
環境的好壞制約著我國經濟的持久發展和人們的生活質量,我國現在提倡經濟與環境協調發展,在不破壞自然和諧的前提下努力發展自身的經濟。因此,對煙氣凈化控制系統的研究,主要是為了把鋁電解過程中產生的有害氣體進行過濾,盡可能的減小污染物在空氣中的排放量,達到國家規定的凈化標準,這是我們進行設計的最終目的。
參考文獻:
[1]周天沛.模糊控制在鋁電解煙氣凈化控制系統中的應用[J].中國有色冶金,2009(5).
鋁電解范文5
【關鍵詞】鋁電解槽;陰極內襯;破損;維護
1、鋁電解槽常見破損形式及原因
通常所說的電解槽的破損是指其陰極內襯的破損,鋁電解槽的陰極內襯使用期不到1年,稱為早期破損。槽內鋁液中的鐵含量連續增加,一般情況下,是槽底部陰極鋼棒受鋁液侵蝕熔化所致,往往是陰極炭塊破損的征兆。當鋁液中的鐵含量連續超過1%時,表示陰極炭塊已發生嚴重破損。電解槽陰極內襯破損可歸納為如下幾種形式:
1.1陰極炭塊及保溫絕熱結構的變異
陰極內襯的變異主要有:陰極炭塊發生變形—膨脹、隆起、裂開或有沖蝕坑穴;炭塊之間的炭糊接縫發生裂紋,其中侵漬著碳化鋁、電解質和鋁;炭塊中的鋼棒彎曲變形,一部分被鋁熔解侵蝕,形成亮晶晶的鋁鐵合金;炭塊下而的耐火磚層局部變質,向上隆起,呈凸棱鏡狀;側部炭塊受到侵蝕,其中滲透著鋁和電解質,體積膨脹;槽殼變形,側壁向外鼓出,四角上抬,底部呈船形。
陰極內襯的變異,一般是從焙燒啟動期開始。由于水分和揮發成分自下而上冒出,并由于炭縫體積收縮,填充在炭塊之間的“炭糊”便與炭塊分離,形成裂紋。加入電解質開始電解之后,組織也開始酥松,給電解質和鋁液的侵入創造了條件。侵入炭塊和炭縫中的鋁液,繼續向下滲透,直到炭塊下而并淤積在那里。NaF成分是陰極界而上的表而活性物質,它首先入侵,故在炭塊下而發現柱狀結晶的氟化鈉。侵入炭塊下的電解質和鈉還同耐火磚層發生化學作用,使其變質而體積脹大。一旦鋁侵入陰極鋼棒區,則鐵被熔解。由于鈉、電解質和鋁先后侵入陰極內襯中,引起炭塊和耐火層體積膨脹,于是炭塊向上隆起。在電解槽啟動后6個月內,隆起高度不超過2cm,以后則逐漸增大,在36個月內達到10cm,以后趨于穩定。
當炭塊隆起增大時,會引起電流偏流和電壓降增大,鋁的純度降低,槽膛有效深度減小,造成電解槽操作困難,甚至停槽。
1.2鈉的滲透
在一定的NaF/AlF3分子比和溫度下,鋁中的鈉含量應為平衡值。但是實際的鈉含量恒低于平衡值,主要原因是鈉向炭陰極滲透擴散引起的。鈉往陰極炭塊中滲透之后,形成炭鈉化合物,炭的晶格體積膨脹,使晶格變得酥松,這是造成炭陰極破損的一個重要原因。一般認為,鈉的侵蝕作用在較低溫度下尤其嚴重,因為炭鈉化合物在高溫下部分分解,一般在溫度4001000℃內,鈉對炭的破壞作用隨溫度升高而減弱。
故對于電解槽槽底的焙燒而言,焙燒溫度達到900950℃之后再開始啟動為宜。
1.3電解質的滲透
電解質的滲透量與陰極炭塊的材質有很大關系。滲透量增大的順序與炭活性增大的順序一致。在無煙煤基陰極(未經高溫焙燒的)中滲透量最多,其次是油焦和瀝青基(未經高溫焙燒的),在石墨陰極中最少。而且,孔度大的材料滲透量多,孔度小的滲透量小。
根據對廢舊電解槽內襯的觀測,發現在炭陰極中兒有A14C3(呈黃色)存在的地方必有NaF生成。有些廢舊內襯中,NaF結晶體的厚度竟有4}6cm。在NaF與A14C3之間還出現鋁的晶片和晶體。炭化鋁廣泛存在于陰極炭塊木身的裂縫中以及炭塊之間的扎縫中,這是電解質對陰極內襯侵蝕的結果。
2、陰極內襯破損的檢查與維修
2.1破損部位的檢查
2.1.1用鐵釬探查槽底把直鐵釬的尖端前部彎成長約l0cm的直角鉤,然后把鉤尖伸入陰極下而,按照底塊和底縫排列的縱橫順序逐塊逐縫依次探鉤,把有坑和有縫的部位記錄下來,并估計出破損部位的長度和深度。另外,也可觀察鉤尖的情況,因在破損部位,由于鋁水和陰極鋼棒的接觸,電阻很小,通電較多,沉淀較少,溫度較高,所以,鉤尖插入這里拔出后,鉤尖會有冒白煙現象。
2.1.2測量陰極電流分布和陰極鋼棒的溫度為了進一步證實該槽是否破損,可根據槽內初檢的情況,再測量一下陰極電流分布和陰極鋼棒溫度。一般情況下,熔化的陰極鋼棒的電流分布和溫度都比正常的高。
2.2破損部位的填補方法
確定破損部位以后,應及時進行填補。填補材料常用鎂砂、鎂磚塊、氟化鈣和氧化鋁沉淀。這些材料中的金屬元素電位順序都在鋁以上,即使熔入電解質中,也不會在陰極上析出,不會影響電解的正常進行和原鋁質量。同時,這些材料密度較大,易沉在槽底,熔化或半熔化后,能以勃稠狀態充填于破損的深處或覆蓋在槽底,阻止鋁液的滲漏,減少陰極鋼棒被鋁液進一步侵蝕,從而延長電解槽的壽命。
填充材料的預制方法:將上述材料的一種或幾種與槽內取出的沉淀或鋁液混合鑄成塊狀,其形狀大小和厚度,可根據破損部位尺寸靈活掌握。一般為長方形,比破損而積稍大一些,以能將破損而完全覆蓋為宜。冷卻后使用。
鋁電解范文6
關鍵詞:鋁電解質 熔點 數字模型 意義
1.前言
隨著近幾年世界經濟、環保要求動態,國內能源供給現狀,對于目前的鋁電解質熔點條件主要是取決于設備安全的主要問題。但由于鋁電解質熔點條件不夠理想,就會給工業帶來很多困難問題。我國曾在鋁電解質熔點數學模型中采用過各種各樣的方法,從而就達到減少鋁電解質熔點數學模型的工作和維護鋁電解質熔點數學模型獲得成功。
2.鋁電解電容的內涵
2.1鋁電解質的性質
(1)冰晶石比
(4)電解質的密度
電解質的密度大小影響金屬鋁與電解質的分離。1812時金屬鋁的密度為2.7g/cm3,純冰晶石密度為2.95g/cm3。但在電解溫度下,熔融鋁比冰晶石重,尤其當冰晶石中溶解有大量氧化鋁時。例如,在電解煉鋁的工業條件下,電解溫度為950℃,鋁的密度為2.308g/cm3,而含有5%A1203的冰晶石熔體密度為2.102,可見在電解溫度下,熔融鋁要比電解質重約10%。按此密度差是可以很好分層的,所以電解過程中,析出的鋁聚集在電解槽底部。
(5)電解質的黏度
電解質的黏度隨溫度增高而降低,隨熔體中A1203含量增加而增加。在工業生產上要求電解質具有適當的黏度。如果黏度過大,則陽極氣泡不易逸出,加入電解質內的氧化鋁不易沉降,而呈懸浮狀態,這些都對電解過程發生不良影響。反之,如果黏度過小,則電解質的循環運動加快,從而加速鋁滴和溶解了的鋁的轉移,影響電流效率。所以,有的鋁廠為了獲得高效率,寧愿采取比較高的A1203濃度和比較低的電解溫度,以增大電解質的黏度。
3.鋁電解質熔點的數學模型分析
根據質量守恒定律,進入鋁電解糟的物質有冰晶石,氟化鋁,螢石,氧化鋁及不同廠家根據相應管理理念加入少量鋰鹽等添加劑和各種材料中的微量雜質,可以推斷鋁電解質液體由NaF、Al2O3、AlF3、CaF2、 MgF2、LiF等六種化合物及少量雜質積累物混合而成,由以上六種化合物凝固形成的固態物即是測量用的鋁電解質樣品。
熱力學第二定律表明混合物熔點和其中各成份濃度存在相應關系。本文據此利用實測數據,建立電解質熔點計算數學公式,給電解工藝管理工程師提供直觀數據,幫助其更快、更準確地判斷槽況,定量精確控制能量輸入、物流出入,保持良好動態平衡,減少浪費,達到能源利用最大化和最佳工況目的。
此工作需要實驗室與生產車間共同完成,步驟如下:
1)電解工藝管理工程師提供所有電解槽當天實測溫度的平均值,實驗室計算當天全部電解槽所有成份平均值,連續多次后,建立方程組,解出各成份濃度與槽溫的相關系數和常數值。
2)應用相關系數和常數值,在儀器分析軟件虛擬元素項內設立溫度計算公式,分析其它成份時同時算出溫度值。
3)測試多個在電解槽內發粘(接近熔點)的電解質樣品,把計算溫度與實測的溫度相比較,減去多余量,得出熔點計算公式常數值。
實際計算時選取的是所有336臺電解槽中工況良好率很高時的7組數。
解出來的常數M實際包含兩個常量,一個是與熔點有關的常量,用N表示,另一個是為了保持混合物良好流動性的過量的管理量(經驗值),用P表示。通過步驟3,計算出來的大于實測值的數,就是P值。M減去P即得N值。經步驟4用N代替M,完成整個工作流程。
4.鋁電解質的熔點意義
目前,電解鋁行業中間過程分析儀器化已經完全普及,但是存在一個非常大的問題,沒有統一的電解質光譜分析樣品!各鋁廠均宣稱自己的內控標樣是準確的、可靠的 ,可是應用到別的廠家時卻一律變成了參考樣,工藝管理與實驗室數據往往是經過很長時間的磨合,而電解槽是一個一直在變化的對象,所以,工藝管理與實驗室數據也隨著這個變化建立動態的磨合再磨合,這些過程內消耗了大量能源和材料,造成極大浪費。磨合度能夠量化,將極大縮短這個過程的時間,節約大量資源。提供樣品熔化溫度電解質標準樣品應用范圍將擴大,整個電解鋁行業使用統一標樣變成可能。
5.結論
鋁電解工業清潔工藝的研究開發是一項系統工程,不僅要加強單項新技術的開發研究,更重要的是要加強該工藝的綜合協調研究。今后工作的重點應該是:
(1)對低溫鋁液上浮式電解進行中試研究,為工業化應用積累經驗;
(2)推廣在石墨化爐上生產TiB2技術及使用新型T,E2涂層陰極技術;
(3)研究降低氮化硅結合碳化硅材料的成本,為工業電解槽上應用創造條件;
(4)開展工業電解槽電場、磁場和熱場的研究,設計新型的工業電解槽;
(5)開展利用人工智能技術控制電解過程的開發研究;
(6)開展陽極材料的研究;
(7)在單項技術研究的基礎上進行綜合研究。
參考文獻: