400 kA铝电解槽异形阴极炭块对阴极电压降的影响

传统阴极炭块顶部是平坦的,阴极铝液流动时几乎没有阻力。使用表面凸起的阴极炭块进行研究,目的是增加铝电解槽中铝液流动的阻力,起到减波和减少铝液流动速度的作用,以此降低水平电流密度、阴极电压和铝液流速,保障铝电解槽生产安全稳定。通过COMSOL软件进行模拟,发现随着阴极炭块表面凸起块数的增加,阴极压降和水平电流密度均呈下降趋势,其中阴极压降最大降幅为39.8 mV,水平电流密度最大降幅为2 087 A/m2,并对某铝厂400 kA铝电解槽使用异形阴极炭块后进行测试,测试结果与模拟结果一致。     

铝电解槽熔体中电流分布的数值计算

在电解槽三维电位场计算的基础上,对电解槽在不同工艺条件下及不同结构时的电流场进行了数值计算:1)伸腿长度为零的理想情况;2)伸腿伸至阳极底部;3)不同铝水平及换极;4)泄流式电解槽.通过分析发现,铝液中y 向电流密度沿阴极长度方向表现出先增后降的趋势,Jy的幅值随铝液层面降低有所增加.在伸腿伸至阳极底部时,在槽边部会出现较大的逆向电流,伸腿越长,逆向水平电流越大.铝液层面中垂直电流密度沿阴极碳块长度方向自里向外呈现增加趋势,且铝液层面越低,电流密度变化梯度越大.铝液中x向电流可以忽略,且随铝水平变化较小.泄流式电解槽熔体中存在较大的电流密度集中现象,炉底压降相对较大.     

500 kA铝电解槽新式节能阴极结构技术的应用研究

本研究将新式节能阴极结构技术应用于某铝厂500kA铝电解槽,通过电解槽电热平衡仿真模拟,设计保温型内衬结构,成功减少了铝液中水平电流,并降低了电解槽阴极电压降。与传统铝电解槽相比,节能降耗效果显著。     

降低水平电流减少铝液动态波动铝电解节能技术研究

通过计算机模拟仿真研究复合稳流综合节能技术对铝电解过程中阴极铝液内水平电流的影响。结果表明,以高导电方钢为核心的复合稳流综合节能技术可明显降低阴极铝液内水平电流大小,降低电解质-铝液界面变形,提高电解槽内磁流体的稳定性,以此来降低槽电压和提高电流效率,达到节能降耗的作用。为验证仿真模拟结果,在某企业300 kA系列电解槽进行复合稳流综合节能技术工业化试验,采用以高导电钢棒为核心的复合稳流综合节能技术,电解槽内水平电流降低明显,获得了非常小的铝液界面变形量,电解槽生产运行稳定性明显提高,吨铝直流电耗较系列传统槽、201技术槽、双钢棒技术槽都低。     

高导电阴极钢棒结构铝电解槽电热场仿真计算

采用有限元仿真计算的方法对高导电阴极钢棒结构240kA铝电解槽进行了电热场计算。分析高导电阴极钢棒对铝液水平、槽电压以及电解槽温度分布的影响。结果表明,阴极压降可以有效降低107mV,并可有效减少铝液中的水平电流。     

新型铝电解槽筑炉材料的开发和应用

作为电解槽上重要构件之一的阴极碳块,其主要功能是作为电解槽内衬材料和用于传导电流。因此,其在铝电解过程中对电解槽寿命及运行状态至关重要。目前我国预焙电解槽的平均槽寿命只能达到1200天左右,这与国外先进的平均槽寿命3000天相比,具有明显的差距,并且由于我国的电解槽普遍存在电流密度过低(国内0.65～0.72A/cm2),因此同样大小的电解槽也要比国外先进水平少产铝10%以上(国际先进水平约0.75～0.9A/cm2)。究其主要原因是所使用阴极碳块的性能不佳所致。因此,提高阴极碳块档次和使用高品质的阴极碳块,是今后我国铝工业和碳素工业的发展方向和必然趋势。     

240 kA系列化铝电解槽深度节能改造和电流强化实践

本文借助多物理场仿真模拟，对某已停产240 kA系列电解槽的母线、阴极组结构、内衬和上部结构等进行针对性升级设计，显著提升了电解槽磁流体稳定性、热平衡“健康”稳定性和集气效率，大幅降低了阴极压降，为电解槽在低电压、低能耗和更高电流密度下长期稳定运行创造了条件。改造完成并重新投运后，辅以电解槽焙烧启动和生产运行工艺技术条件管控优化，电解槽运行电流强化至260 kA,系列年原铝产能增加近14 000 t,平均铝液直流电耗从改造前的13 343 kW·h/t-Al降至12 463 kW·h/t-Al。     

一种防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法

一种防止铝电解槽阴极凸起破损的预热方法,首先在两个阴极碳块之间的捣固糊上表面的凹槽内、阴极碳块四周的凹槽内、电解槽阴极四周的碳素捣固糊斜坡和两排阳极中缝正下面的阴极表面上捣打保护料,     

300kA新式异型阴极双钢棒铝电解槽生产实践

300kA新式异型阴极双钢棒铝电解槽可有效减缓铝液的流动、大幅降低铝液水平电流、降低铝液和电解质界面变形的波形幅度、提高电解槽的稳定性、降低电解槽的工作极距,同时使槽侧部由原来的散热型改为保温型来维持电解槽的热平衡。在保证电解槽平稳高效生产的前提下,电流效率比普通异型阴极电解槽高1个百分点以上,吨铝直流电耗降低400kWh。     

低电压节能铝电解槽生产技术及指标优化控制探究

正本文结合某公司低电压生产技术实践,分析低电压生产技术条件下电解槽稳定性变化的原因,结合电解槽日常生产管理的关键技术要点,探究低电压生产电解槽技术经济指标的优化控制措施。当前,低电压节能主流技术有:一是在线能量优化技术。在现运行电解槽上通过提高阳极电流密度、降低电压、研究利用富裕极距,节能挖潜。二是新型结构阴极技术。改变阴极结构形状、减缓铝液流速和改善阴极电流分布,降低临界极距,大幅降低电压。三是双阴极钢棒技术。改进阴极钢棒设计、减少阴极     

石墨化阴极在400kA系列电解槽的应用

作为以电力、炭阳极、氧化铝为主力需求的高耗能电解铝企业,为积极响应国家“碳达峰,碳中和”战略目标,某公司率先通过技改措施以达到减碳降耗,采用高导电钢棒、高导电石墨化阴极炭块、强保温底层内衬材料等优化改造方案提高电能利用率,降低综合电耗。以400 kA系列铝电解槽为研究对象,探索石墨化阴极内衬在400 kA系列电解槽上的生产应用研究。石墨化阴极炭块相比石墨质阴极炭块具有更优良的导电性和导热性,可以提高电流效率和电解槽稳定性,阴极压降、平均电压、效应系数和交直流电耗明显降低,电解槽槽寿命亦有所延长,实现了电解槽内衬优化、节能降耗的目标。     

铝电解槽阴阳极热力分析仿真研究

铝电解是高能耗行业,节能降耗一直是铝电解行业致力研究的课题。借助大型通用有限元分析软件ANSYS,建立铝电解槽阴阳极热结构模型,对铝电解槽阴阳极的热场、应力场进行了数值仿真研究,为降低阴阳极接触电压提供数据支持。仿真结果表明：铝电解槽阴阳极的高温部分集中在阳极炭块底部和阴极中部。而应力集中在阴极底部接触部分,应力最小的地方在阳极炭碗部分。     

使用增高阳极对铝电解影响实践研究

预焙阳极炭块是电解铝生产所必须的原材料之一,目前电解铝行业的阳极毛耗一般在500 kg/t·Al左右,相对于电流效率为92%时,理论阳极消耗363 kg/t·Al而言,高出137 kg/t·Al。为了进一步降低炭耗,电解铝行业许多企业将倾向于采用增高阳极,但受电解槽上部结构高度的影响,阳极增高高度有限。百河铝业公司基于上述情况,通过实验寻求能够在不改变现有240 k A电解槽结构的情况下,将阳极高度由设计高度550 mm提高到700mm,最大限度的提高阳极高度。     

云南省水电铝行业碳减排途径和潜力研究

在“双碳”背景下,电解铝行业面临着巨大的减排压力。在对全国电解铝生产各环节碳排放现状调查的基础上,以云南省为例,对比各环节碳排放水平,并对目前各环节碳减排的研究现状、主要措施及降碳效果进行了评述,查找差距并剖析原因,提出云南省电解铝在碳减排方面的措施并核算减排潜力。结果表明,云南省电解铝产业碳排放占比铝行业比重高于全国平均水平,提高绿电结构后,到2025年电解铝产业碳排放总量将可降低30%以上,远高于国家电解铝电力结构碳减排5.82%的指标。阳极碳耗碳排放是除电力碳排放之外占比最大的,通过利用优质的阳极后可降低碳排放1.20%。通过先进技术革新后铝液综合交流电耗可达到先进清洁生产水平,碳排放可降低0.63%。我国电解铝生产阳极效应全氟化碳排放量远高于其他发达国家,未来5年内云南省电解铝产业阳极效应碳排放将减少1.31%。     

高导电双钢棒在240 kA铝电解槽上的应用

通过对铝电解槽阴极体系的研究,形成了由高导电阴极钢棒、双钢棒、冷捣糊、阴极炭块组装工艺优化、内保温等组成的高导电双钢棒阴极技术。通过该项技术可降低钢棒电阻和阴极组装压降,从而降低电解槽炉底压降,减少电解生产水平电流,提高电流效率,达到增产降耗的目的。     

基于COMSOL铝电解电流分布在线监测的磁场分析

通过测量铝电解槽阳极电流产生的磁场来反映电流,并且使用屏蔽磁环屏蔽掉邻近的阳极、立柱母线、水平母线和跨接母线产生的干扰磁场。最后通过试验和COMSOL仿真,验证屏蔽磁环的可行性,实现电流分布连续监测。该测量方法简单,测量结果精确。