新型阴极钢棒对铝电解槽电热场的影响

采用数值仿真的方法对应用一种可减小铝液中水平电流的新型阴极钢棒的420 kA级铝电解槽进行三维计算,分析这种新型阴极钢棒对铝液中水平电流、槽电压以及电解槽温度分布的影响。结果表明:新型阴极钢棒可有效地减小铝液中X方向的水平电流;新型阴极钢棒中绝缘材料的加入在一定程度上增大了槽电压;当钢棒和钢棒糊接触不是很好时,新型阴极钢棒电解槽比传统阴极钢棒电解槽更容易出现阴极炭块和钢棒连接区域温度过高的情况。该计算结果可为铝电解槽在应用此种新型阴极钢棒后所获得的节能效果以及个别槽在运行过程中出现的问题提供理论依据。     

大型铝电解槽新式节能阴极结构技术的应用研究

电解铝行业不断进行铝电解槽节能技术的开发,以获取良好的电解槽生产技术经济指标。本文针对某铝厂SY400电解槽应用新式节能阴极结构技术,减少铝液中水平电流,并降低了电解槽阴极压降,同时通过电解槽热平衡仿真模拟,设计保温型内衬结构。与传统槽相比,吨铝直流电耗降低582k Wh,为企业带来巨大的经济效益。     

铝电解槽钢棒加高型阴极对铝液中水平电流的优化

为减小传统铝电解槽内铝液中存在的较大水平电流,提出一种阴极钢棒加高型阴极。采用含电接触的有限元模型计算钢棒加高型阴极结构的电场,考察此种阴极对于铝液中水平电流的优化作用。计算结果表明:选择合适的加高位置及加高高度可使铝液中X向水平电流密度的最大值和平均值有效减小,并且可以优化X向水平电流密度的分布,而对于减小Z向水平电流密度的最大值也有一定作用。以300 kA铝电解槽的阴极为例,在距阴极炭块边缘800 mm处钢棒上加高70 mm至90 mm时为最佳加高设计;同时钢棒加高型阴极结构的电压降小于传统结构的,铝液中的等势线分布更平缓。     

300kA、400kA铝电解槽铝液液面波动的实时监测与分析

采用等距压降法在工况条件下分别对300kA和400 kA系列电流阴极炭块普通组合、高低组合以及端头槽和非端头槽等两种不同进电方式的四台电解槽的阳极导杆电流进行了工业测试。根据测试曲线的波动周期、波幅和相位差详细地分析了槽内铝液的波动传递及铝液水平方向上形成的漩涡状态,列举了阳极效应发生时阳极导杆等距压降曲线的典型特征,通过计算研究了阳极电流分布的均匀性,并提出了改善阳极电流分布均匀性的建议。     

电流分布对160kA预焙阳极铝电解槽磁场影响的数值计算

应用表面磁荷法对贵州铝厂160kA大型预焙阳极铝电解槽的磁场进行了计算,通过对电流分布均匀情况下和考虑了实际电流分布情况下的电解槽磁场的比较,可以看出,阳极和阴极电流分布对铝电解槽磁砀分布具有绝对的影响,只有在考虑了阳极和阴极电流实际分布的情况下,才能准确地计算出铝电解槽的实际磁场分布。     

铝电解槽中局部阴极电流增大对电解质-铝液两相流场的影响

采用数值模拟方法建立了三维非稳态电解质-铝液两相流500 kA全槽模型,并通过铝液流速和电解质/铝液的界面变形测试数据验证了模型的准确性。在此基础上模拟并定量评估了6种实际电解生产中存在的局部阴极电流增大60%对铝液流场和界面变形产生的影响程度。结果表明,局部阴极电流增大并不能改变全槽的铝液流场和界面变形的整体趋势,只是局部位置的铝液流速和界面变形幅度略有差异,其中A2A3阴极电流增大有利于抑制B侧中部的界面隆起,极距平均改善幅度为3.0%。分别通过增大电解槽两端部,中部和A、B两侧的部分阴极电流比例对比分析了两相流场变化规律。结果表明,适当增加电解槽两端部的阴极电流有利于抑制界面变形,尤其是A1～A4和A21～A34阴极电流增加28%可将界面隆起最大值降低2.4 mm,B7～B18的极距平均拉高9.5%。该研究为母线优化和改善电解槽磁流体稳定性提供了一条新思路。     

新式阴极钢棒结构在SY300电解槽上应用

针对某厂300kA大修电解槽进行节能改造,以提高电解槽的磁流体稳定性作为突破口,应用铝电解槽磁流体稳定技术及新式阴极钢棒结构,大幅度减低水平电流;根据新式阴极钢棒结构电解槽的特点,通过电-热仿真模型,优化设计保温型内衬结构。改造后的电解槽与传统槽相比,槽平均电压降低90mV,电流效率提高1.08%,吨铝直流电耗降低420kWh。     

铝电解槽内熔体流动和铝液传质规律研究

本文以300kA系列铝电解槽为研究对象,以数值模拟方法为研究手段,建立了铝电解槽内多相流动模型和极距间铝液传质模型,研究了铝电解槽内熔体流动和铝液传质规律,分析了阳极气泡对于流场和铝液浓度场的影响,并计算了不同工况下槽内流场和铝液浓度场,分析了铝水平和极距对电解槽的影响并求得300kA系列下的最优解。     

浅议200kA铝电解槽生产中电压摆动原因及处理

通过对兰铝200kA铝电解槽电压摆动的一些特征和现象进行分析,说明电压摆动的根本原因是电流分布的紊乱和水平电流的产生,并结合实际生产提出了一些处理和预防措施。     

电解槽槽膛内形对电流分布的影响

文中以边界元一有限元耦合法计算了贵铝160kA预焙槽三种槽膛内形的电流分布情况。认为为了减少铝液中水平电流的影响,在铝电解槽热场设计时,一定要以适当的槽膛内形为依据。     

全石墨化阴极在500 kA铝电解槽上的应用

本文对比了高石墨质阴极炭块与全石墨化阴极炭块的电阻率、热导率和钠膨胀率等理化性能，介绍了某铝厂500 kA全石墨化阴极电解槽的开发应用和生产实践，在阴极组和内衬设计过程中提出针对性优化措施，降低阴极压降和铝液水平电流，解决全石墨化阴极散热大的问题，并在工艺生产上提出以炉膛为中心的优化管理思路。长期的生产运行跟踪发现，全石墨化阴极电解槽在高效、稳定运行和节能降耗方面表现出明显优势，对新建或大修电解槽阴极炭块的选择和生产管理具有一定的参考意义。     

铝液流态(阻流)优化节能技术的开发与应用

介绍了一种铝电解槽节能技术,铝液流态(阻流)优化节能技术,该技术是针对在线生产的电解槽而开发的。通过在生产电解槽的阴极上,根据流动场、波动场模拟结果放置一定数量、一定规格的长条形阻流块,减缓铝液和电解质的流速,减小界面波动的幅度,显著提高电解槽的稳定性,从而可以实现降低槽电压,减少吨铝电耗。该技术在8台240kA电解槽经过近2年的平稳运行,取得了吨铝节电636度的效果,电流效率保持应用该技术之前的水平。     

导流槽阴极导杆安装方式对阴极表面电流分布的影响

将某厂现有的160kA Hall—Heroult铝电解槽改造成导流槽后，在阴极上表面和阳极底面呈斜坡状的条件下，计算了采用不同阴极导杆安装方式时阴极的电位和电流分布，即通过建立导流槽内部从阳极到阴极的一个半切片电热场模型，用有限元法分别对水平和平行于阴极斜坡两种不同导流槽阴极导杆的安装方式下阴极电位和表面电流密度分布进行了计算。结果表明，不同的阴极导杆安装方法对导流槽阴极的总电位降大小没有明显影响，但是水平阴极导杆安装更有利于阴极表面电流密度的均匀分布。     

200 kA铝电解槽阴极磷生铁浇铸试验及工业应用

阴极磷生铁浇铸是降低铝电解槽阴极压降的有效途径和措施,进而降低槽电压和铝液直流电耗。本文开展了磷生铁浇铸技术在200 kA电解槽应用实践,通过燃气加热的方式成功完成阴极浇铸试验,并进行了上槽试验,试验槽炉底压降相比双钢棒电解槽阴极压降降低83 mV,吨铝直流电耗降低了278 kWh。试验槽取得显著效果后,进行了推广应用,数据显示,阴极磷生铁浇铸电解槽能够在低电压下运行稳定,吨铝直流电单耗降到了12,400 kWh以下,经济社会效益显著,具有良好的推广应用价值。     

铝电解槽电压电流强度变化对电解槽热平衡的影响计算

在铝电解槽的稳定生产中,槽电压和电流保持不变时,电解槽处于热平衡状态。但当电解槽电压或电流发生变化时,电解槽体系内产生的总热量发生变化,电解槽原来的热平衡状态就会遭到破坏。本文通过计算研究160kA大型预焙电解槽电压和电流的变化对电解槽热平衡及其他状态的影响。     

铝电解槽强化电流的生产实践

介绍了某电解铝厂190kA系列铝电解槽在不改变阴极结构的情况下,以铝水平管理为重点,使用加长阳极,成功将电流提升到200kA。通过生产实践,探索出一套与之匹配的工艺技术条件,达到提高产能、节能减排和环境保护的三重效果。     

电流再强化对180kA系列铝电解槽物理场的影响

铝电解槽电流强化技术对挖掘现有设备产能、提高企业经济效益具有重要的现实意义。根据中国铝业股份有限公司青海分公司160kA系列双端进电预焙阳极铝电解槽电流再强化试验情况,选择二台试验槽和一台对比槽进行了电压平衡、能量平衡、铝液磁场和流速场综合测试,并对测试结果进行了分析和讨论;对电流再强化后出现的问题进行了讨论,并提出了相应的解决方案,得出了该槽型能够强化到190kA电流下稳定生产的结论。     

新型阴极结构铝电解槽技术在350kA电解系列应用实践

介绍了350kA系列在应用新型阴极结构铝电解槽技术前的生产状况,同时对新型阴极结构电解槽内衬结构优化情况、焙烧、启动、正常管理及取得的效果进行了介绍.实践表明,采用该项技术的电解槽运行稳定,电压及吨铝直流电耗均大幅度下降.     

400kA电解槽用铝母线浇铸参数的有限元仿真

以400 kA电解槽用铝母线为例,应用Solidworks和Procast软件,分别对铝母线浇铸温度、浇铸速度、中心裂纹、冷隔和铸瘤缺陷等进行数值模拟,分析铝母线铸造情况,探讨仿真模拟技术在竖井热顶模铸造400 kA电解槽用铝母线工艺中的应用。     

75kA导流槽磁场及其引起的铝液流场模拟分析

以商用有限元计算软件ANSYS为计算平台,对75kA导流型铝电解槽电磁场和电磁力场分布及其对铝液流动和波动的影响进行了模拟计算。结果表明：阴极斜坡表面电磁场和电磁力场分布基本呈沿电解槽长轴对称分布,且电磁力与重力方向相同,这有利于阴极表面电磁力向聚铝沟排放,而在电磁力作用下,聚铝沟内铝液波动最大幅度为0.021m,仍保持在安全范围之内,不会引起两极短路现象的发生,表明在现有75kA普通预焙槽母线配置方案下,可以维持导流型结构电解槽的正常运行。