铝电解槽低温烟气余热发电技术探讨

利用铝电解排放的低温烟气余热进行发电,对电解铝行业节能降耗具有重要的意义。本文介绍了电解铝行业耗能和节能现状,对ORC发电系统进行了阐述和应用综述,系统分析了ORC系统在铝电解工业上应用所要解决的关键技术。结果表明,利用ORC发电技术对铝电解槽低温烟气系统进行余热回收,可有效降低吨铝能耗,产生明显的社会经济效益,值得深入研究和推广应用。     

基于有机朗肯循环的铝电解槽侧壁余热发电实验研究

本文提出了一种基于有机朗肯循环的铝电解槽侧壁余热发电系统并开展了工业试验。试验结果表明：随着导热油流量的增加,出口油温下降、系统换热量增加。导热油流量543 L/h时,换热量达到最大值22 kW;当导热油温度一定时,随着蒸发压力的增大,循环热效率、净功输出和效率均增大;系统的电功输出、效率随着过热度的增大略有减小;当热源温度为165℃、蒸发压力在1.3 MPa时,热效率和输出功率达到最大值,11.2%和2 200 W。     

铝电解烟气余热发电系统工质选择

介绍了基于有机朗肯循环的铝电解槽烟气余热发电系统,并对系统工质进行了选择。结果表明:系统工质需具备良好的循环效率、换热性能、化学稳定性、环保性、适中的工作温度和压力、价格低廉以及低的毒性,且宜采用"干流体"或"等熵流体"作为循环工质;经热力计算表明:R123、R134 a和异戊烷三种备选工质中,以R123作为工质时,汽轮机内效率和系统总效率最高,故应优先考虑采用R123作为系统工质。     

简论铝企业余热发电技术

我国铝企业氧化铝生产需用大量蒸汽，以中、低压锅炉生产所需蒸汽，效率低且成本高，不可取，而以高压锅炉则出口温度、压力均过高。曾用减压降温器，致无益损耗大量热能。经调查研究决定改用温度压力过高部分（余热）来发电，既满足供热，又可发电供全部或部分生产用电量，并且投资少而经济效益显著，返本年限一般不超过１年，最多２年以内，发电成本比购电费用减少０．１７元／ｋＷｈ以上。积三十余年设计建设３０余座热电厂和自备电站的经验，指出；系统供电为主时，应选用背压式汽轮发电机组，自各热电站供热供电为主者，应选用抽汽式汽轮发电机组，系统供电为主而系统无电者，可选用凝汽机组补救或用背压机及抽汽机组合方案；一般情况下，发电电压即为厂区配电电压较为合理。     

铝电解槽低温烟气余热发电系统热力分析

采用R245fa为循环工质,以某铝业公司一个净化系统的低温烟气为研究对象,对该烟气余热发电系统进行热力分析。该净化系统的烟气流量为5.0×105m3.h-1,温度为150℃。结果表明:当传热窄点一定时,系统存在一个最佳蒸发压力,此时系统的输出净功最大。针对所研究的烟气,系统的最佳蒸发压力为1.0MPa,此时该净化系统的最大输出净功为1055kW,相当于吨铝能耗降低1.6%。最佳蒸发压力下,系统的热效率和效率分别为10.3%和40.5%。系统各部件中,蒸发器的损失最大。为增加系统的最大输出功率,应重点降低蒸发器的损失。当烟气温度从100℃增加到180℃时,系统的输出净功从335kW增大至1843kW,相当于吨铝能耗降低0.5%~2.8%。     

铝电解槽加料装置

分析了各种加料装置对铝电解生产的影响，详细地介绍了各种加料装置的原理和优缺点。     

论现代大型铝电解槽的母线设计

本文通过大型铝电解槽母线设计实例,从磁场补偿、母线配置、母线断面选择及短路等方面,较全面地论述了大型铝电解槽的母线设计方法。     

铝电解槽阴极装置计算负荷的选择

阴极设计计算包括槽壳强度和变形计算以及为确定阴极温度场,在选定材料的条件下的内衬计算。阴极的结构方案主要取决于槽壳的设计,并根据槽壳的几何尺寸设计槽内衬。选择槽壳结构的主要任务是确定并论证计算负荷值。目前尚未形成能规定这套程序的文     

铝电解槽故障诊断系统设计

运用Visual C＋＋，SQL Server2000和MATLAB三者相结合设计了电解槽的故障诊断软件，通过信号的频谱分析、槽况诊断、曲线显示、数据查询等模快，实现了对铝电解运行过程中现场采集的数据进行分析与管理，对铝电解槽运行状态进行监测，对异常槽况进行故障诊断等功能。     

预焙槽的三维电热场仿真

利用有限元软件ANSYS建立了预焙槽的三维电热场模型。针对某厂240kA电解槽进行了三维电热场耦合分析,并将模型计算结果和测试结果进行了对比。本文介绍了该模型的特点,以及如何利用该模型对电解槽进行优化设计。     

浅析铝电解槽的电压摆

通过对铝电解槽电压波动的系统分析,认为引起电压摆的根本原因是热收入不足,次要原因是极距或铝水平偏低,操作质量是引起电压摆的外因.     

一起铝电解槽漏铝燃烧事故的分析

通过现场调研、理论计算和实验,对一起铝电解槽漏铝燃烧事故进行了研究和分析。认为事故发生的主要原因是在特定环境下,铝液表面氧化膜遭破坏,使铝液与空气充分连续接触,触发了铝氧燃烧反应,进而激发了铝铁还原反应、碳铝和铝氮等反应的发生,使燃烧进一步加剧。根据事故原因和机理提出了防止类似事故发生的建议。     

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.     

我国现行铝电解槽散热状态及散热能力研究

经过对国内40多个系列、100多台铝电解槽进行了能量平衡测量,基本上掌握了我国现行工业铝电解槽的散热状态,在此基础上进行了进一步的数据处理和挖掘,得到了我国现行工业铝电解槽的两种极限散热状态,经过合理的推导,得到了能使我国现行铝电解槽正常运行的电压-电流可调配区间.在此区间内,只要能够合理的匹配铝电解槽的各项工艺技术参数、合理的调整能量平衡就能达到想要的最佳的电流-电压匹配关系,获得较大的经济效益.     

铝电解槽槽况综合分析方法研究

铝电解槽槽况工艺参数中所存在的隐藏信息,是判断电解槽运行的重要依据.研究了铝电解槽槽况分析的方法——离散度分析和聚类分析方法;采用离散度分析方法对电解槽热量平衡和物料平衡进行了分析;利用聚类分析方法对电解槽槽况进行了分类.实例表明,聚类分析和离散度分析能够有效地诊断槽况,为铝电解生产提供参考.     

铝电解槽用自结合碳化硅侧衬材料的性能

研究分析了以SiC为结合相的自结合碳化硅砖的力学性能、化学组成、热导率及抗冰晶石侵蚀性、抗熔碱侵蚀、抗氧化性、抗热震等使用性能,并与氮化硅结合碳化硅材料进行了对比试验.研究结果表明,自结合碳化硅具有良好的力学性能,抗碱性和抗热震性较氮化硅结合碳化硅更优,热导率比氮化硅结合碳化硅砖高10％ ～ 20％,抗冰晶石侵蚀性能比氮化硅结合碳化硅提高近1倍,预计这种新型碳化硅砖作为超大型铝电解槽侧衬更具优势.     

对炭素煅烧窑余热发电系统设计的几点建议

针对炭素余热发电系统的运行特点,从机组选型、原则性热力系统、化学水系统、烟气系统及控制系统等方面提出了在进行该类型机组设计时应注意的事项和建议。