铝电解槽阳极覆盖料散热特性模拟研究

利用ANSYS商用有限元软件建立铝电解槽热-电耦合场的3D模型,并在此基础上开发了铝电解槽辅助分析平台,实现了参数化建模过程,从而为分析电解槽各个结构参数的变化影响提供了前提。利用该辅助分析平台,对不同厚度的阳极覆盖料模型进行了模拟计算。分析了整体及局部的散热变化趋势,获得了阳极覆盖料厚度对自身及整体散热的影响规律．从局部传热机理上分析了散热量随覆盖料厚度的变化规律。     

铝电解槽低散热理想状态的研究

将铝电解槽整个散热体系划分为阳极区散热(上部散热)和阴极区散热(下部散热),其中阳极区包括烟气、上部结构、槽罩板和槽沿板;阴极区包括阴极区侧部和槽底,而阴极区侧部还可细分为侧部熔体区、侧部阴极区和侧部耐火保温区。本文以200 kA电解槽为例,通过现场实际测量结果和分析计算,给出了低电压运行条件下铝电解槽较小且比较合理的散热分布状况,同时分析了电解温度、两水平、氧化铝单耗、阳极毛耗和阳极净耗等工艺条件对能量平衡的影响。     

粒度对阳极覆盖料散热性能的影响

覆盖料对电解槽上部散热有着极其重要的影响,其散热性能直接影响到电解槽的能量平衡以及能耗。粒度是覆盖料最为重要的参数之一,对覆盖料的散热影响极大。本文着重研究了不同粒度覆盖料的散热性能,考察了粒度对覆盖料散热性能、覆盖效果、阳极表面温度、结壳层厚度等的影响,通过对实验数据的对比分析,为铝电解覆盖料的使用提供一些参考和指导。     

预焙铝电解槽散热变化趋势研究

铝电解槽的能量平衡关系到电解槽能否平稳运行,同时对节能降耗也会产生重要影响。而决定电解槽能量平衡的关键因素之一就是电解槽各部分的散热分布是否合理。本文首先介绍了电解槽散热区域划分,然后通过对近20年约50个系列200余台电解槽能量平衡测试数据的基础上,进行数据分析处理与挖掘,得出从2000年至今电解槽散热分布特点和散热量变化趋势。由分析结果可以看出,最近20年电解槽散热分布特点呈现三个阶段,第一个阶段是2005～2006年以前,电解槽散热普遍在2.0 V左右;第二个阶段是2011～2012年以前,电解槽散热普通在1.8～1.9 V;第三个阶段是最近的2017～2019年,电解槽散热普遍在1.6～1.7 V。电解槽散热分布的变化反映出了铝电解节能技术发展的历程及趋势,以及对电解槽能量平衡控制的策略和思路,本研究将为今后铝电解槽能量平衡控制和节能降耗提供理论支撑和数据参考。     

新型高导电阴极钢棒结构对电解槽电-热场影响仿真

本文采用有限元仿真计算的方法计算采用新型高导电阴极钢棒铝电解槽的电热场。在ANSYS平台上建立了350k A铝电解槽的双阳极切片模型,从物理场的角度考察新型高导电阴极钢棒结构对于电解槽电平衡和热平衡的影响。结果表明:运用高导电钢棒的电解槽阴极压降可以降低约124m V左右;单纯采用高导电钢棒而不对槽底保温进行加强时,底部保温略显不足,在现行的工艺下,槽帮稍厚,伸腿偏长;采用高导电钢棒并对电解槽底部进行保温加强、提高覆盖料厚度等措施,可以使得该槽在降低阴极压降后仍保持在合适的热平衡之下。     

提高电解槽炉膛深度技术研究

针对电解槽由于炉膛深度设计较低、阳极高度提高和采用低电压技术后提高铝水平、增加阳极覆盖料厚度等原因造成的炉膛深度不足,覆盖料整形困难,覆盖料厚度达不到要求的问题,本文提出在电解槽上沿合适的地方加钢板来提高炉膛深度的方法。本文分析了钢板安装后对电解槽的影响,和钢板的安装位置、安装高度、安装方式。通过工业试验确定了某厂钢板合适的高度为13cm,比较试验槽在提高炉膛深度前后部分指标变化状况,确认提高炉膛深度对电解槽稳定性和热分布没有明显影响。在压板上加焊钢板后,可以提高炉膛深度,保证阳极良好覆盖,并在较大程度上减轻了工人码边加覆盖料的工作量,若提高车间机械化程度还有进一步降低劳动强度的空间。     

铝电解槽侧部余热回收利用技术研究现状及进展

铝电解生产1吨铝通过电解槽槽壳散热损失的电量约为5700 kWh,其中通过电解槽侧部散热损失的电量约为2050 kWh。铝电解槽侧部余热回收利用技术是实现铝电解槽进一步深度节能的重要研究方向之一。本文通过分析铝电解槽槽壳散热特点,论述了铝电解槽侧部余热回收利用技术研究现状、存在的问题及前景。     

铝电解槽开罩操作强化排烟方式

本发明公开了一种铝电解槽的排烟方式，尤其涉及一种铝电解槽开罩操作强化排烟方式。它利用阴极、槽壳、上部机构的水平罩板及两侧和端头的密封罩形成的一个密闭空间，以阳极覆盖料以上的槽室空间为静压箱，对打开槽罩板的开口构成槽边吸气的排风结构，通过增设槽上强化排风烟道，对炉室直接实施排风，实现对电解槽开罩处的槽边吸气。本发明可以对开罩操作的电解槽以槽边吸气的形式实施有效的排烟通风，提高电解槽的集气效率，抑制污染物的散发。优点是：结构简单、实施容易、操作方便、能耗低、排烟效果好。     

400kA电解槽热场平衡及分析

利用多点热流计(HFM-215)和烟尘平行采样仪(TH-880F)对正常运行的两台400kA电解槽进行了热平衡测试,结合电解槽能量平衡理论与相关热量计算方法,对电解槽能量平衡情况进行了计算和分析。结果表明:400kA电解槽的侧部槽壳熔体区温度在195.1℃～308.8℃之间,不存在温度过高的区域,说明电解槽的侧部炉帮形成较好;槽底温度在55.5℃～116℃之间,整体保温较好;电解槽热平衡部分多余热量的60%以上从电解槽上部随烟气或槽盖板处散出,使槽壳的散热压力降低,有利于形成较好的炉帮,有利于电解槽高效稳定运行。400kA电解槽由于可在工作电压较低(约为3.91V)的条件下运行,能量利用率较高,约为49.02%。     

浅谈我国大中型铝电解槽热损失分布特点

铝电解槽热损失分布是槽工况表现的重要特征，近两年通过对我国20多家铝厂电解槽热平衡测量，我国大中型预焙铝电解槽散热量一般相当2V左右，上下两部分散热比例为55％和45％。     

300kA以上大型铝电解槽的设计理念

详细具体地介绍了国外大型铝电解槽设计软件和模型及国外大型铝电解槽改造、新建所关注的相关内容。对国内目前300kA以上大型铝电解槽的设计参数进行比较。指出进一步加快开发我国大型铝电解槽槽热—电—磁设计模型是当务之急。并强调在大型预焙槽设计时增强散热和减少内热的两个基本原则。     

135千安中间下料预焙阳极电解槽铝液高度的选择(摘登)

当电解槽槽型,阳极电流密度,槽内衬保温结构和母线配置等设计参数确定之后,就有一个选择最佳铝液高度使电解槽电能效率最高,即电耗率最低的课题。试验说明,在使用国产中间状氧化铝的条件下,135千安边部加工预焙阳极电解槽的铝液高度为28厘米时,电耗率最低;而135千安中间下料预焙阳极电解槽铝液高度为23～24厘米时,则电耗率最低。降低铝液高度可以减少格体散热损失,减少槽底沉淀,降低槽底电压降,防止阳极氧化,降低阳极碳耗等,对降低铝电解生产的电耗率十分有利。但,当     

细铝灰用于铝电解槽保温料的再利用试验

试验研究了用电解铝铸造过程中产生的细铝灰,作为电解槽生产的阳极保温料,以达到再利用细铝灰目的。试验持续三个月,此期间电解槽炉底压降增幅约10m V;原铝中铁含量与非试验槽基本持平,硅含量较非试验槽涨幅约0.005%,对电解生产和原铝质量影响很小。通过试验可知,此方法操作简便,对于铝灰回收具有可行性。     

铝电解槽高温烟气焙烧过程自动控制的实现

针对目前国内外铝电解槽焙烧启动方法的特点,本文选用燃料燃烧产生的高温烟气来焙烧启动预焙阳极铝电解槽,为确保高温烟气对铝电解槽的焙烧效果,采用了基于PLC与增量式PID算法的自动控制系统。在75kA系列预焙槽上进行了工业试验,结果表明采用自动控制系统的烟气焙烧技术具有易于实现电解槽焙烧操作的自动化．可以做到使阴极温度缓慢均匀且可控地上升,断面温度梯度较小、阴极表面温度均匀。     

在大型预焙槽上采用烟气焙烧的可行性

问题的提出 目前，国内铝电解槽绝大部分实现了从自焙槽到小预焙槽再到大型预焙槽的过渡，焙烧启动方法也经历了从焦粒到铝液再回到焦粒以致石墨法。可以说，铝电解理论上提到的几种方法都在不同阶段得到了推广和应用，唯独火焰及烟气焙烧法没有得到推广，其原因是它的操作难度大。本文就山西关铝股份有限公司与重庆大学在75KA预焙槽上共同进行工业性试验基础上，提出采取有效措施可将烟气焙烧法推广到大型预焙槽的可行性观点，并结合试验情况和近年来铝行业出现的新问题进行论述。     

铝电解槽盖板保温涂料技术的开发与应用

为了增强铝电解槽盖板的保温性能，减少由槽盖板引起的上部散热，本文开发了一种兼具热反射性能与隔热保温性能的槽盖板保温涂料，并对该涂料的热反射性能、保温性能、表面形态、涂层厚度等方面进行研究。工业应用表明，该涂料喷涂在槽盖板内侧后，可降低槽盖板表面温度9.5℃,减少散热量18.9 mV,对铝电解节能减排提供新的思路与路径。     

160kA预焙铝电解槽电流强化后热平衡的数值计算

电流强化是提高铝电解槽产能和劳动效率的有效途径,但同样会带来热场等槽况的波动,需要调节相关生产工艺以维持热量平衡,确保生产的平稳运行.本文以某160kA中小型铝电解槽为对象,采用有限元分析软件ANSYS平台进行电热平衡数值仿真计算.结果表明,当该型电解槽电流强化至180kA时,将极距和上部氧化铝覆盖料厚度分别降低10mm和15mm,并将铝水平提高20mm,可维持良好的热平衡状况.工业实验证明,通过同时对控制精度及工艺的调整,该槽型电流效率从92.5％提高到93.5％,直流电耗由13600kWh/t - Al降至12400kWh/t -Al.     

铝电解槽侧部槽壳散热三维仿真模型研究

以商业软件ANSYS为平台，建立了240kA预焙阳极铝电解槽槽壳热场的三维仿真模型，对其侧部散热进行了数值计算，并将计算结果与实测值进行比较，验证了模型的可靠性，得出了侧部槽壳散热的分布规律。充分考虑了槽壳结构对散热的影响，利用ANSYS辐射单元准确求解出各辐射换热面之间的角系数，使计算模型更加合理，为准确计算和分析铝电解槽侧部槽壳散热提供了一种可靠的方法和手段。     

新式阴极钢棒节能铝电解槽电热平衡测试与模拟分析

介绍了某铝业公司200k A系列推广新式阴极钢棒节能技术的情况。对200k A铝电解电热平衡进行了测试和仿真模拟,两者结果可以相互印证。在高锂电解质体系下,200k A电解槽平均电压3.853V,极距4.5~4.6cm,分子比2.75~2.88,电解质温度920~923℃,炉帮厚度9.0cm,伸腿长11.6cm,槽体上部与下部散热比例基本为60∶40。针对槽体上部散热和槽底散热比例偏大的情况提出了工艺改进建议。     

新型铝电解用干式防渗料的研发和应用

为确保防渗料的质量,尽力避免因防渗料质量给电解企业生产造成的损失,开发品质高、适应性强的防渗料势在必行。本文通过优化防渗料配方获得960℃×96h防渗试验后反应层厚度≤7mm的高性能防渗料。通过工业试验,发现使用该防渗料后,电解槽炉底板温度同比降低37℃,槽底散热减少18mV,长期运行过程中电解槽炉底无沉淀结壳,电解槽运行稳定。