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强化电流是电解铝增产节约的有效措施?

回答:1  浏览:2980  提问时间:2012-7-11
强化电流是电解铝增产节约的有效措施
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  近年来,国际铝电解工业为了进一步提高企业经济效益,普遍通过强化电解系列电流强度来提高铝产量。通过提高电流效率增加产量收效甚微,而新建和扩建的投资大建设周期长,相比之下,采用强化电流的方法来提高产量可以达到投资少、见效快的目的。可充分利用现有的场地、公用及辅助设施,提高电解槽铝产量和电流效率,降低生产成本。特别是,目前氧化铝价格较低,电解铝企业的利润相对提高,在这些因素的刺激下,电解铝企都在开足设备满负荷生产以下提高产量。

  2005年我国电解铝产量达到780万吨,2006年达到935万吨。电流强度在157kA的铝厂有43家,生产量约占全国产量的82%,这部分电解槽设计的阳极电流密度均较低,一般为0.73A/cm2以下,均有强化电流的可行性。但是,原有60kA自焙槽改造成的预焙槽阳极电流密度较高,一般为0.80A/cm2~0.88A/cm2,强化电流的可行性小。扣除自焙槽改造成预焙槽的生产量,新建的160kA以上预焙槽约占总产量的60%以上,如果将这部分预焙槽电流强化10%,电流强化后每年可增加产量55万吨,国内新建电解铝投资费用为1.1万元/吨~1.3万元/吨,而强化电流增产的电解铝需要的投资仅为新建项目投资的0~30%,可节约投资约80%,所以,强化电流增产55万吨电解铝可节约投资50亿元。另外,电解铝厂产量的提高,使得吨铝成本的固定费用可降低约10%,即每吨可节约成本约55元,全国可节约33210万元。可见铝电解强化电流的意义重大,所以说,强化电流是电解铝增产节约的有效措施。

  强化电流的可行性

  1.国内强化电流的成功案例。国内铝电解槽强化电流于2002年开始,但强化电流的幅度较小,一般为1%~5%,近年来强化电流的幅度有所加大。中铝广西分公司与青海分公司通过使用加长的偏心阳极,成功的将160kA预焙槽强化电流到180kA,提高系列电流12.5%,广西分公司2006年试验槽进一步强化电流到190kA;兰州铝业2006年在不加大阳极尺寸的情况下,将200kA系列预焙槽的电流强化到220kA,试验槽强化到230kA,强化电流的幅度达10%~15%;郑州研究院在原280kA预焙阳极电解槽基础上通过强化电流至300kA。以上强化电流的成功案例取得了良好的经济效益和社会效益,均相继通过了国内权威专业技术的鉴定,工业生产实践表明可以推广应用。

  2.强化电流及阳极电流密度与电流效率。1999年11月在澳大利亚召开的第六届电解铝技术会议上公布的新西兰迪拜(Dubal)铝厂新系列200kA预焙槽,阳极电流密度高达0.88A/cm2,1年的运行结果电流效率达到95.5%,结果证明电解槽运行稳定。

  挪威奥大尔铝厂,1系列150kA强化到159kA,电流效率从88.9%提高到93.2%,11系列160kA强化到169kA,电流效率从90.5%提高到93.4%;法国彼施涅公司180kA强化到210kA,电流效率从94.8%~94.9%提高到95.3%。国内160~kA200kA预焙槽的阳极电流密度设计值约为0.72A/cm2,电流效率约为92%~93%,强化电流后阳极电流密度为0.75A/cm2~0.83A/cm2,电流效率提高了约0.2个百分点,总的来看国内强化电流后电流效率变化不大。

  3.强化电流的可行性。我国原来60kA的自焙槽阳极电流密度最早高达1.0A/cm2以上,经多次阳极加宽改造后阳极电流密度仍在0.82A/cm2以上。国外预焙槽阳电流密度一般为0.8A/cm2~0.9A/cm2,随着阳极生产技术工艺的成熟,阳极质量在不断的提高,就阳极碳素材料物理化学性能来说,允许电流密度提高到一定的水平,阳极电流密度提高到0.9A/cm2有可能实现铝电解生产的正常进行。

  从上述几个实例我们可以看到,强化电流的经验是成功的,而且,强化电流后电流效率均得到不同程度的提高,说明强化电流后随着阳极电流密度的增大以及采取相应的技术措施,电流效率将有所提高。实现研究密度越大电流效率越高。但是,阳极电流密度达到一定值(1.57A/cm2)时电流效率趋于恒定。就目前我国大型预焙槽来讲,凡阳极电流密度在0.73A/cm2以下的,电流强化10%~20%是有可能的。

  强化电流方案和主要技术措施

  1.强化电流的方案。铝电解槽强化电流,涉及到铝电解槽内衬材料、电热平衡、磁场影响等诸多技术问题。主要技术包括阳极技术和阴极技术。经过电、流、磁场的模拟计算,估算增加负荷后所需各项投资费用,分析筛选最佳方案。

  强化电流都是在电解槽槽壳和主要结构尺寸不变的情况下进行的。目前,强化电流主要有两种方案:第一,加大阳极面积,这样强化电流后阳极电流密度增幅较小;第二,阳极尺寸不变,这样强化电流后阳极电流密度较高。无论采用哪一种方案,最好通过专业部门对强化电流后的磁场、热场、物料平衡进行计算机模拟分析对比。特别是系列电流提高10%~30%后,热平衡的影响可能成为关键问题,在模拟分析的基础上确定技术方案。

  铝电解强化电流生产庆谨慎实施,首先要选择少量(5台~10台)生产槽进行工业试验,在试验槽中控索和解决电解槽的热平衡以及工艺技术方案等,只有在试验成功的基上方可进行系列电流强化的全面推广。

  2.主要技术措施。

  (1)电力供应。试验槽需要外接一个小回路,通过增加一台可移动式直流供电设施供给来强化电流;全系列强化时,原有整流系统有满足强化电流所增加负荷的容量,否则,需要按所需负荷增加供电设施。电流的提升,使供电系统及其辅助设施的负荷加重,对供电设施的可靠性要求更高,需要储备一定量的备品备件,以便检修。

  (2)烟气净化系统。

  (3)热平衡。

  (4)物料平衡。
回答时间:2012-7-11

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