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槽控箱设定参数对电解槽运行影响分析
更新时间: 2021-04-28 15:19:45 访问次数: 0



随着电解生产技术的不断进步,目前预焙电解槽采用槽控箱自动控制,在电解槽运行过程中槽控箱有多个参数可进行人工修改,这些设定参数设置是否合理对电解槽的运行有较大的影响,我公司电解槽所采用的槽控箱日常主要对以下几个设定参数进行调整:设定电压、加料间隔、效应间隔、浓度参数,通过对以上参数的调整以及对电解槽运行影响分析为电解槽工艺管理者提供参考。


1 槽控箱参数设定及调整对电解槽影响分析


1.1、设定电压


设定电压的设置原则是在不影响电流效率的前提下尽量降低设定电压以达到节能降耗的目的。设定电压的高低主要依据电解槽电压平衡计算而得,通过测量电解槽各部分分压大小来确定设定电压,电解槽运行过程中有两部分压降变化较大,阴极压降和电解质压降,阴极压降主要随着电解槽的运行年限有逐步增加的趋势,电解质压降主要受与极距大小以及电解质比电阻影响,其它压降情况相对固定,炉底压降可通过测量直接测出,电解质压降按1.45V左右计算,由此可计算出该槽的设定电压高低,槽控箱设定电压的高低主要以计算出电压为参考进行设置,电解槽设定电压主要根据电解槽运行情况进行调整,在以下情况下需要提高设定电压:电解槽热量不足,效应多发时;电解质水平连续下降;投入大量物料;发生针振时。以下情况下需要降低设定电压:电解槽热量过剩时;电解质水平连续升高时;针振消失,槽况好转时。设定电压调整幅度应小,避免大幅提高或降低设定电压对电解槽热量平衡造成不良影响。


1.2、加料间隔


对于电解生产而言,如何保持电解槽长期在低浓度范围运行对电解槽的稳定运行有重要意义。槽控箱加料的基本原理是根据电解槽中氧化铝浓度变化造成的槽电阻变化进行判断的,槽控箱通过计算出电阻斜率大小判断何时进行不同的下料周期。我公司的槽控箱加料周期有4个,分别是过量周期、正常周期、欠量周期、停料周期,槽控箱通过自动切换这四个加料周期达到自适应加料的目的。其中正常周期所对应的下料间隔需人工进行设定,过量周期及欠量周期对应的下料间隔可自动根据正常周期进行计算或进行人工设定。加料间隔设置是否合理对电解槽保持低氧化铝浓度运行有较大的影响。正常情况下,槽控箱对各个加料周期时间长短的调整有很大的可调性,如果下料间隔设置过短加料量过大槽控箱通过增加欠量周期或停料周期达到平衡下料量的目的,反之亦然。但如果下料周期设置偏差过大或者电解槽运行不稳定都会给槽控箱正确判断下料周期造成影响。生产过程中由于每台电解槽的电流效率以及定容下料器下料量的误差,造成每台电解槽通过定容下料器计算出的下料量各不相同,如何科学合理设置加料间隔是每个电解工艺管理者所必须掌握的。但生产实践中对加料间隔的设置往往会存在一定的盲目性,生产管理者会习惯将大部分电解槽加料间隔设置成一样,主要依靠槽控箱对加料周期的自动调整来满足生产。加料间隔设置不合理的主要危害表现在两种情况,一种是造成氧化铝浓度运行偏高造成电解槽沉淀、结壳增加影响电解槽正常运行,另一种是造成氧化铝浓度偏低容易发生突发效应。下面通过对生产过程加料状态曲线来具体说明加料间隔设置对电解槽的影响。


1.webp (1).jpg


(图一)


说明图中最上面一个曲线为加料状态曲线,其中曲线高处为过量加量,中间位置为正常加料,下处位置为欠量加料,最下面为停止加料。图一从加料状态曲线可看到过量加料周期明显偏多,欠量周期时间过短,在该情况下电解槽运行浓度过低,当电解槽偏冷时或出铝、换极时容易引发突发效应发生,不利于降低效应系数。出现这一情况的原因是由于加料间隔设置偏小,造成正常加料周期所对应的下料量小于电解槽实际消耗量,为了弥补加料的不足,槽控箱只有通过增加过量周期时间增加下料量以满足电解槽需要。


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(图二)


从图二的加料状态线上可看出欠量加料周期偏多,在该设置下料间隔下运行容易造成氧化铝浓度偏高在槽底产生沉淀和结壳,严重时会造成效应等待失败。电解槽长期处于欠量周期运行槽电阻斜率变化小,不利于槽控箱判断。在此情况下说明正常周期的加料间隔设置偏小,造成正常周期内加料量大于电解槽实际的消耗量,为了减少下料量,槽控箱通过加长欠量周期来减少下料量。


3.webp.jpg


(图三)


图三的加料状态曲线是加料间隔设置相对合理的电解槽,从图中可以看出过量周期与欠量周期基本相当,由些说明正常周期对应的下料量与实际消耗量基本接近,在此情况下即避免了突发效应的发生又避免了槽底沉淀、结壳的增多。


如何对加料间隔进行设置才能达到图三的加料状态曲线,在生产过程中我们总结出了相对科学合理的办法。主要方法就是首先确定正常加料周期的加料间隔。然后根据正常周期加料间隔按比例推算过量周期和欠量周期加料间隔。首先建立一张加料间隔与加料量的对应关系表,假如定容下料器每次下料量为3.6kg,则可建立出下料间隔与下料量对应表如下:


加料间隔(秒)

下料量(kg)

加料间隔(秒)

下料量(kg)

90

3456

205

1517

95

3274

220

1414

100

3110

235

1324

115

2705

250

1244

130

2393

265

1174

145

2145

280

1111

160

1944

295

1054

175

1777

310

1003

190

1637

325

957


通过统计生产报表中每台槽最近一周的平均下料量,单台槽最近一周内的平均下料量所对应的加料间隔即为正常周期对应的加料间隔。如115#电解槽平均下料量为2150kg,通过查对应表可看出加料间隔为145秒对应的下料与2150kg最接近,由此设置该槽的正常加料周期的加料间隔为145秒,其过量、欠量周期可通过槽控箱上自动设置得到。通过以上方法设置的加料间隔避免了以前生产过程中加科间隔设置的盲目性,使加料间隔设置真正做到与每台槽实际消耗情况相配匹,使加料间隔设置科学化、规范化。公司通过采取以上措施,效应等待失败及突发效应比以前有明显减少,电解槽槽底沉淀结壳现象也有所减少,保证了电解槽的长期稳定运行。


1.3浓度参数


我公司所使用的槽控箱浓度控制的基本原理是根据电解槽斜率的大小判断何时进入何种下料周期,箱控箱计算出的斜率大小与浓度参数相对应,正常情况下槽控箱计算出的浓度参数越大对应的氧化铝浓度越低。其中浓度参数共有四个,其作用分别是浓度参数一为欠量转过量,浓度参数二为欠量转正常,浓度参数三为过量转欠量,浓度参数四为过量转正常。其中对生产影响比较大的主要是浓度参数一,浓度参数一的调整会对电解槽的运行浓度有一定的影响,浓度参数一设置越大,由欠量周期转向过量周期时浓度就越低,电解槽就越容易发生突发效应,反之则造成电解槽氧化铝运行浓度偏高,所以说浓度参数一的调整必须有一个合适范围。根据生产经验,如果电解槽经常出现欠量期突发效应可适当缩短浓度参数一,以提高电解槽的氧化铝运行浓度,避免过多突发效应发生。公司在电解二期启动过程中由于经常停电启动电解槽,造成多数电解槽偏冷运行,由于电解槽偏冷突发效应频频出现,突发效应过多又影响到了电流的平稳,形成了效应多电流不稳定,电流不稳定反过来又造成效应多的恶性循环,以下为当时225#电解槽运行曲线:


4.webp.jpg


从图中可看出突发效应多,电流波动幅度大,如何解决该问题摆在我们面前,通过采用缩短浓度参数一,使欠量周期向过量周期转换对应的氧化铝浓度增高,从而避免或减少突发效应,调整后电解槽的突发效应明显减少,效应等待成功比例大幅增加,逐步摆脱了原来的恶性循环。通过对浓度参数一的调整,摸清了该参数对电解槽的影响,总结出以下经验,当电解槽偏冷或电流不稳定时可适当缩小浓度参数一的值,来减少突发效应的发生,当电流稳定电解槽热平衡正常情况下,可拉长浓度参数一以保证电解槽在低氧化铝浓度下运行,减少槽底沉淀结壳发生。


1.4、效应间隔


电解槽日常管理中可通过设置效应间隔时间来决定本次效应后经过多少小时进入效应等待。目前电解槽效应管理以低效应系数为目标。但效应系数能否降低还受许多外部因素的制约,其中低效应系数必须保证低氧化铝浓度运行,否则低效应系数将失去意义。要实现低效应系数需具备以下几个条件:供电电流的平稳;阳极碳块质量优良;电解槽运行平稳;打壳下料设备正常运行。如果具备以上条件可将效应间隔拉长至240小时或更长时间,如果碳块质量不好或供电不平稳可根据情况适当缩短效应间隔,避免电解槽长时间不来效应对电解槽造成不利的影响。


2 总结


公司通过采取以上设定参数调整思路,配合相应的工艺技术条件,电解槽运行情况比以前有了很大改善,各项生产指标明显变好,同时也延长了电解槽的运行寿命,截止目前为止一期电解槽平均槽寿命已达到1900天以上,现仍有一多半电解槽在正常运行。通过科学、合理的设置箱控箱各个参数,能够为电解槽的稳定运行创造良好的条件,最终实现节能降耗、延长槽寿命的目的。


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