山铝电解铝厂电解槽设计特点

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1、山铝电解铝厂电解槽设计特点《山东冶金》2006年第4期王庆义(山东工业职业学院，山东淄博256414)摘要：山铝电解铝厂在技术改造中采用200kA预焙阳极电解槽取代60kA自焙槽，该槽型具有优异的磁流体稳定性，合理的电热场设计，采用了窄加工面、阳极升降、“船形”槽壳、实腹板梁等多项先进技术和高性能的内衬材料。冃前，电解槽已连续生产986天，电流效率达到了94.5%，吨铝直流电能消耗13100kW.h,氟化氢和粉尘等主要污染物排放量全部达到了国家排放标准。关键词：电解槽；技术改造；设计特点；电流效率中图分类号：TF821文献

2、标识码：A文章编号：1004-4620(2006)04-0031-02DesignCharacteristicsoftheElectrolyticTankintheElectrolyticAluminumPlantofShanlvWANGQing-yi(ShandongIndustrialVocationalCollege,Zibo256414,China)Abstract：200kAprebakedanodecellisadoptedbyintheElectrolyticAluminumPlantofShandongAl

3、uminumCo.,Ltdinsteadof60kAself-bakingcellintechnicalmodification.Thisprebakedanodecellhasexcellentmagnetohydrodynamicstabilityandreasonableelectricheatingfielddesignandadoptsnewtechniquessuchasnarrowtreatingsurface,theanoderiseanddrop,ship-patternpotshellandsolidw

4、ebplategirder;andinnerliningofhighperformance.Theelectrolytictankhaskeptrunningfor986daysuptonow,thepoweryieldreaches94.5%,whilethedirectelectricpowerconsumptionisonly13100kW.h,furthermore,thedischargeofmainpollutantssuchashydrogenfluorideanddustetcisuptothenation

5、aleffluentstandard.Keywords：electrolytictank;technicalmodification;designcharacteristic;poweryield1前言山东铝业股份有限公司电解铝厂（简称山铝电解铝厂）60kA自焙槽工艺始建于1958年，由于自焙槽自身的结构特点，难以实现自动化控制和解决电解烟气污染的问题，因此技术经济指标较差，生产成本也相对较高。自焙槽与预焙槽在电流效率上相差约4%〜5%，吨铝直流电耗相差lOOOkW.h左右，造成能源与资源的浪费。为此，山铝电解铝厂从200

6、2年起开始对自焙槽实施预焙化改造，采用200kA预焙阳极电解槽取代60kA自焙槽，以彻底解决自焙槽烟气的环境污染问题，为提高电解铝厂技术装备水平，实现低耗高效奠定了基础。2200kA预焙阳极电解槽的设计特点现代铝电解槽以高效、节能、长寿为特征，而电解槽的设计无疑十分关键。铝生产的实践证明，电解槽的稳定性是获得良好生产指标的根本保证。磁流体的稳定性、热平衡、电解槽的应力变形等问题是解决铝电解稳定性的关键所在。山铝电解铝厂的这次工程改造项冃，在铝电解槽设计上采用了先进的工程软件来优化并指导整个设计过程，使该槽型获得了许多新的性

7、能和特点［1］。2.1先进的物理场设计2.1.1优异的磁流体稳定性电解槽周围母线及

8、Aj部电流在熔体屮产生磁场，磁场与熔体中的电流相互作用产生电磁力，电磁力导致了熔体流动、铝液隆起以及铝液/电解质界面波动。过快的熔体流动会严重冲刷炉帮甚至危害侧部炭块，而界谢的变形和波动则加剧了电解质中溶解铝与二氧化碳的反应，降低了电流效率，并导致电解槽不稳定。在确保磁流体稳定性的同时，还需要兼顾母线设计的经济性、安全性、简捷性等。因此，电解槽设计运用国外先进设计软件，利用麦克斯韦方程组求解包含母线、内部电流、槽壳以及槽周围空间等在内的三维

9、模型，电流效率可达到94%以上，吨铝直流电耗在13250kW.h以下。2.1.2合理的电热场设计在设计过程中，采用了冇限差分的数学方法，编制了适合电解槽结构的专用计算机软件，分析并计算了从阳极钢爪到阴极钢棒端头这部分区域内的电场、温度场和电流分布，指导内衬设计。合理的电热场设计为提高能量利用率、吻合能量