鋁電解連續穩定運行技術

大型鋁電解連續穩定運行工藝技術及裝備

自20 世紀70 年代末開始,我國鋁電解技術經歷近20年的研究開發,在大型鋁電解槽技術開發方面取得了較大進展,成為世界上擁有280kA特大型鋁電解槽的極少數國家之一。然而,其主要技術指標與國外技術水平差距仍然十分明顯,與此同時,自90 年代末,我國經濟和鋁工業的快速發展對大型鋁電解技術的需求迫切,使工業與工程領域的技術難題成為制約我國大型鋁電解技術規模化推廣的重大技術瓶頸。

本技術圍繞大型鋁電解槽技術工業化過程的核心技術難題,進行了鋁電解槽電磁穩定性和鋁電解系列連續穩定運行工藝技術的深度開發:

1、首創了大型鋁電解槽電流轉移和能量轉移的理論,通過低電壓大電流轉移的試驗室研究、半工業性試驗和工業規模試驗,發明了鋁電解系列全電流不停電停(開)槽方法、技術與成套設備,解決了鋁電解單臺槽檢修必須系列停產的技術難題,改變了傳統工業鋁電解系列電流頻繁大幅度波動的工藝運行模式。

2、開發了電磁模擬和磁流體特性數學模型和仿真技術,采用“全槽電流場模型和有效空間鐵磁物質模型”,建立了大型鋁電解槽“電流場-母線配置-磁流體”耦合模型和仿真系統;發明了“鋁電解槽陰極電流在線調整方法和裝置”,“高度和位置可調整的鋁電解槽母線配置方法”,通過工業試驗精確修正了電磁場和磁流體穩定性仿真邊界條件,發明了使電解槽電磁特性運行于深度穩定區間的“端部非對稱強補償,底部分散式弱補償”母線裝置;發明了可優化電流場和延長槽壽命的“可壓縮陰極內襯結構”,實現了大型鋁電解工藝過程優化和長周期高效、穩定運行。

3、采用電磁模擬和仿真技術,首創了“區域電磁場調節控制原理”,發明了“大型鋁電解槽不停電焊接的方法”, 成功實現了系列全電流狀態下大修槽陰極鋼棒的焊接,徹底消除了電流大幅波動對鋁電解生產的影響。

本技術解決了大型鋁電解槽工程領域的關鍵技術難題,改變了傳統的鋁電解生產工藝運行模式,為我國大型鋁電解技術工業化推廣提供了技術支撐,達到國際領先水平,主要技術成果在國內外廣泛推廣應用。采用本技術開發完成的“高穩定、低電耗鋁電解技術開發及在320kA 槽上的應用”和“400kA級高效能鋁電解槽技術和裝備”,迅速取得工業化推廣應用,實現了大型鋁電解規模化生產的連續、穩定、高效運行,工藝和能耗等技術指標優于國際主流技術。

本技術推廣應用節能環保和經濟效益顯著。關鍵技術和裝備在新、老電解鋁企業推廣應用率達到90%以上,更已成為新建電解鋁企業必備的技術和裝備。近3 年累計節能達到77.45 億kWh,相當于節約標準煤247.84 萬噸,減少CO2排放659.25 萬噸,同時增加原鋁產量52.98 萬噸,經濟效益59.27 億元。

本技術共獲得授權專利24 項,其中發明專利10 項,獲得第十二屆“中國專利金獎”,國際專利2項。河南省科技進步獎,中國有色金屬工業科學技術一等獎。

本技術榮獲2012年國家技術發明二等獎。

 

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