面向风电消纳的铝电解槽瞬态温度场的波动特性研究

针对铝电解系列消纳风电过程中电流波动对热场作用过程不明确的现状,应用电热场瞬态强耦合模型对某420kA大型铝电解槽在一个完整消纳周期内的热场进行研究。分别针对消纳电流为设计电流的2%、5%和10%三种情况,消纳持续周期为2h,恢复周期为6h,计算铝电解槽温度场的瞬态变化特性。结果表明,槽内各区域的温度均随着强化幅度的增加而增加,变化最大的区域为熔体区;越靠近熔体区域的部分,温度的变化幅度越大;而除导杆、钢爪外,越靠近槽壳表面部分,温度的变化幅度越小。在电流恢复至正常值期间,电解槽温度下降速度缓慢,需要比较长的时间才能恢复到正常值,故铝电解槽电流波动幅度不宜太大。     

320kA预焙铝电解槽电磁场分布计算与优化

利用ANSYS电磁场有限元法,建立了320 kA预焙铝电解槽三维电磁场有限元模型,计算了铝电解槽内的电场分布及磁场分布,计算结果与实测结果相吻合,验证了该模型的正确性.在此基础上提出了一种新型电解槽结构,并应用参数化设计语言(APDL)建立该结构的电磁场计算模型,以磁场为目标对该结构进行了整体优化.最终优化后电磁场分布表明:该结构铝电解槽能减小铝液层水平电流,磁场分布对称性好,有利于改善槽内铝液的流动状态,具备较大的节能潜力.     

铝电解槽水平电流探讨

本文针对铝电解槽在生产过程中产生的水平电流现象,分析总结其存在时对电解槽节能生产形成的危害和影响,并提出相应的处理方法和预防措施,以达到提产增效、节能减排生产目的。     

600 kA大型铝电解槽稳定运行实践分析

基于某电解铝企业600 kA电解槽的综合特性,分析了磁场电场的设计、电流、分子比、过热度以及阳极效应等因素对600 kA电解槽运行稳定性的影响,并针对每个影响电解槽运行稳定的环节采取相应的调整措施,包括建立高温规整炉膛,控制启动期应力,保证高温、高铝水平和高过热度,以及通过均匀性换极、下料和盖料等措施平衡电解槽中各区域的温度和氧化铝浓度。调整后,电解槽安全平稳高效运行,电流效率可达到93%。     

300 kA铝电解槽电磁流场数值计算研究

本文基于某铝厂300 kA铝电解槽基本结构及尺寸,运用大型有限元软件ANSYS建立铝电解槽电、磁、流场模型,对该铝厂铝电解槽进行数值仿真计算。电解质层中电流主要为垂直分布,铝液层电流出现较大的水平方向分量值;磁场x方向沿短轴为反对称分布,y方向沿长轴大体上呈现反对称分布,z方向大体上沿长轴呈反对称分布;铝液-电解质界面最大隆起高度为3.28 cm。探究了铝电解槽电磁流场分布情况,为铝电解槽节能降耗生产提供理论指导。     

利用有限元法计算铝电解槽电磁场

介绍了一种求解铝电解槽电流场、磁场的统一的方法。根据恒定电流场和恒定磁场的相似性 ,推导出了铝电解槽电流场、熔体电流产生的磁场和母线系统产生的磁场的相似有限元计算方法 ,并将其应用于实际计算之中 ,得到了令人满意的结果     

6kA新型铈电解槽内电磁场的数值模拟

针对6kA新型铈电解槽结构,建立数学模型与物理模型,根据Maxwell电磁场方程和Biot-Savart定律,运用COMSOL模拟软件进行电场和磁场的有限元模拟,考察电解槽内电场和磁场的分布情况。研究表明,阴阳极之间是电解的主要区域,也是电流产生的磁场的主要分布区域,并且磁场分布在圆周方向上,径向和轴向的分量为零。     

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.     

大型预焙铝电解槽异常槽况下的电场特性研究

以某420kA大型预焙铝电解槽为对象,利用ANSYS平台建立铝电解槽在异常槽况下的电场有限元模型,计算并分析了生产过程中氧化铝沉淀和阳极更换过程对电场的影响。结果表明,大面积沉淀的产生会明显改变原有的钢棒电流的分布特性,而区域分散沉淀和小面积沉淀对钢棒电流分布影响较小;随着换极位置的改变,电解质层电场、铝液水平电流密度及钢棒电流均呈现大幅变化。本研究可为沉淀诊断分析及阳极更换制度的优化提供支撑。     

利用有限元法计算铝电解槽电磁场

介绍了一种求解铝电解槽电流场、磁场的统一的方法。根据恒定电流场和恒定磁场的相似性，推导出了铝电解槽电流场、熔体电流产生的磁场和母线系统产生的磁场的相似有限元计算方法，并将其应用于实际计算之中，得到了令人满意的结果。     

大型铝电解系列消纳风电的关键问题及应对方案

从铝电解角度出发,提出一种应用大型铝电解系列消纳风电的新思路。首先通过分析铝电解行业及风电分布的特征,探索了铝电解消纳风电的理论可行性;进而基于铝电解工业的特征,从安全性、热平衡及磁流体稳定性等方面深入剖析了铝电解消纳风电的关键问题;最后,从风电消纳理论值、消纳现场评估及工业试验等角度,提出了铝电解消纳风电的具体实施方案。仿真结果验证了电解槽对于风电的巨大消纳潜力,在理想的工艺技术条件和消纳制度下,电解槽能够在较稳定的状态下消纳风电。     

电解质过热度对铝电解槽物理场的影响

电解质的过热度与铝电解槽槽膛内形的形成有很大的关系，而且对铝电解槽的物理场也有很重要的影响。为此，以国内最具代表性的郑州龙祥铝业有限公司154kA侧部四点进电铝电解槽为研究对象，具体分析了电解质过热度对铝电解槽电场、磁场和流场的影响，研究发现电解质过热度对阴、阳极电流分布、铝液层电位差、铝液平均磁感应强度几乎无影响；但是随着电解质过热度的增加，铝液层电流密度减小，而铝液最大流谏和平均流速将有所增大。     

铝电解槽阳极电流检测方法的研究

提出一种通过测量有限长矩形导体周围磁场来计算导体内电流的方法。该方法基于毕奥—萨伐尔(Biot-Savart)定律,通过MATLAB仿真,建立了能对有限长矩形导体周围磁感应强度求精确解的三重积分模型,并拟合数据得出形状系数的简化解析式。在此基础上,提出了一种能够消除干扰磁场的方法并给出了数学表达式。最后,推导出电流计算模型。理论验证和现场数据分析表明,该方法可以实时监测阳极电流分布。     

Electromagnetic Environmental Impact of 500-kV Double-Circuit Transmission Lines

The strength of the power frequency electric intensity and magnetic field of the 500-kV double circuit transmission lines was calculated by using the equivalent charge method and the Ampere's Law,and the environmental impact factors of the fields were evaluated. By optimizing the phase sequence,the frequency electric intensity and magnetic field strength can be reduced. Within a distance of 25 m from the center of the transmission line,the power frequency electric intensity and magnetic field strength fall off sharply with the distance increase.Finally,the best phase sequence and the minimum ground clearance of the transmission lines were obtained to meet the requirements of the least impact on envionment.     

VAR炉熔炼过程中磁场作用的分析

针对VAR炉的结构特点,探讨了真空自耗熔炼过程中磁场产生的原因及其在熔化区域分布的规律;分析了VAR熔炼过程中存在的3种主要磁场,即熔化电流自生的水平磁场、外加的纵向磁场和VAR炉自身及周围铁质结构件产生的杂散磁场,对熔炼过程及铸锭质量的影响。     

铝电解槽阳极数据分析

分别采用因子分析法和功率谱估计法对500kA铝电解槽阳极磁场数据和阳极电流信号进行分析,提取同一电解槽不同阳极导杆电流的频谱特征,并将分析结果与因子分析的磁场结果进行对比。结果表明,同一电解槽两侧的磁场呈不同分布状态,与立柱母线同侧的A侧磁场强度数据波动幅度大,其中靠近立柱母线的两根阳极导杆磁场强度较小;立柱母线对面的B侧磁场强度分布均匀。A侧阳极电流信号功率谱曲线2个主谱峰对应的频率分别为0.012Hz、0.023Hz,B侧阳极电流信号功率谱曲线主谱峰对应的频率为0.000 1Hz。     

铝电解槽电、磁、流场数值计算方法的进展

介绍了国内外铝电解槽电、磁、流场数值计算方法的研究现状，并指出其存在的不足主要在于电、磁、流场分开计算，提出了铝电解槽电、磁、流场耦合数值计算的思维方法。