微利时代电解铝企业的节能措施.doc

微利时代铝电解企业的节能措施樊军伟（河南中孚实业股份有限公司，河南 巩义 451200）摘 要：本文主要针对取消优惠电价后铝电解企业的节能降耗问题，主要阐述了强化电流、降低电压，减少效应系数、提高操作质量等生产操作，从而达到降低电解铝生产成本。关键词：电解铝生产；电价；平均电压；效应系数；前 言随着优惠电价政策的逐渐取消，电解铝行业用电环境出现了明显的恶化，有些电解铝企业已出现亏损，生存面临威胁，尽管企业也根据自身做了相应的调整，如关停小产能电解槽，整合优势资源、缓建新上马项目等。但对于电力成本占电解铝总成本40-50%的企业来说，仍然摆脱不了困境。为此，电解铝企业纷纷自我加压、节能降耗、挖潜增效、降低成本来适应新时期电解铝的微利或无利时代。众所周知，由于电价的上升，电能消耗指标的高低直接影响着企业生产成本的高低，而电解铝生产成本的主要组分之一为电能消耗。通过降低平均工作电压，提高电流效率都能够降低铝电解槽电能消耗。但同时须考虑降低电压后电解槽的热平衡的问题，那么强化电流和增加保温料是必不可少的。 1 降低平均电压预焙槽的电能消耗，与电解槽平均电压和电流效率有以下关系： W（电耗）=2980V（电压）（电流效率） 电解槽电压每降低 100mV ，电解铝电耗降低约 300KWh/t-Al；电流效率每升高 1%，电解铝电耗降低约 150Kwh/t-Al。 由上式可知，降低平均电压，提高电流效率都能够减少电解槽电能消耗。平均电压是每台电解槽本身的工作电压与分摊电压之和。分摊电压是外线路电压、效应电压在每台槽上的分摊值。一台槽的槽电压是由反电动势、电解质压降、阳极压降、阴极压降和外线路压降等5部分组成。而反电动势、阴极压降、阳极压降、外线路压降一般是比较固定的， 变化的部分主要电解质压降和效应分摊电压，因此我们工作的重点应该放在电解质压降和效应分摊电压上。电解质压降在日常生产中可以通过调整极距来改变其压降。槽电压随极距的变化较为明显，一般在不影响电流效率的前提下，适当降低极距有利于降低电解槽的电耗。用缩短极距的方法来降低电解槽工作电压是完全可行的。但是，缩短极距(降低设定电压)是有一定限度的，设定电压过低，电解槽热量不足，效应频发；电解质水平连续收缩，炉底出现大量沉淀；电解槽电压出现针振或摆动现象， 严重时电解槽发生病槽，所以可通过强化电流来补偿热输入。设定电压过高，最直接的影响是造成电能的浪费，而且电解质水平连续上涨，电解槽炉帮上口被熔化，侧部导电增大，电流效率降低。过低或过高都会影响电解槽的正常生产。 1.1强化电流由W（功率）=U（电压）I（电流）公式可知，电解槽的平均电压降低后，要想保持热输入，那么强化电流是比较有效的办法。但须注意工艺上调整措施：（1）强化电流的实施情况时间原设计电流/KA强化后电流/KA电流升幅/%2009 8 20-9 5400KA405KA1.252009 9 5-10 5400KA410KA2.52009 10 5-10 25400KA413KA3.252009 10 25-12 5400KA415KA3.75（2）降低设定电压，降低极距。设定电压由原来的4.12V降低到4.09 V；（3）适当提高铝水平。铝水平由原来的24 cm，提高到27cm：（4）适当提高分子比。分子比由原来的2.35-2.4，提高到2.4-2.6：（5）缩短NB间隔。NB间隔缩短到150秒（6）检测电解槽三温及各技术条件变化。（7）注意缩短阳极周期。由原来的30天缩短到29天：（8）加强碳渣打捞工作。1.2 提高电解质的电导率电解质压降是槽平均电压中的耗电大项，通过勤捞炭渣来降低电解质的比电阻，添加适量的氟化铝、氟化锂等添加剂来提高电解质电导率。 1.3 降低阳极过电压阳极过电压是引起电压升高的主要原因，而且数值也很大，约占反电动势的13。阳极过电压随着阳极电流密度的降低而降低，同时随着熔体中AL203 浓度的增加而降低。在实际生产中，保持较高的电解质，可降低阳极电流密度，从而降低阳极过电压。2 提高电流效率 ，就必须保持合适的分子比和两水平。2.1 保持适当的分子比分子比偏高，电解质中的 NaF 含量高，Na-浓度增大，Na 在电解质中主要起导电作用，这就使 Na 大量排布在靠近铝液镜面的电解质层中，为其放电 提供了条件；同时 NaF 增加，使得 Na-电解质之间表面张力减小铝的熔解损失增加；再者，Al 从 NaF 中置换 Na 的反应增强。分子比偏低，由于大型电解槽炉底保温效果差，很容易使电解槽走向冷行程，造成炉底沉淀和结壳，引起针振，摆动现象增多，加剧了铝的熔解和二次反应，极易造成突发效应和效应失控，使电流效率低下。所以，分子比应不偏高也不偏低，不宜统一标准，应根据各自生产实际，保持一个适当值为佳。 2.2两水平的保持铝液水平是支配散热的重要因素，铝水平增高，散热量增大，反之则减少。为了保证电解槽热平衡，在不因磁场影响而使槽电压波动的前提下，降低铝水平可为降低槽电压的创造条件。电解质水平是保持电解槽热收入和溶解氧化铝的重要因素，电解质水平过高容易造成化钢爪而影响原铝质量，过低又会造成融熔氧化铝含量减少，影响电流效率。要因槽制宜，保持适当的铝水平和电解质水平。最佳的铝液高度应该具备以下条件： （1）侧部结壳要具有一定的厚度，槽膛底部伸腿不超过阳极在阴极炭块上的投影区； （2）使阳极铝液镜面呈现最小面积，以减少铝的熔饵损失； （3）降低铝液在电解槽中的波动； （4）减少铝液中的水平电流。 3 控制AE系数和AE持续时间。 过高的AE系数和过长的AE持续时间，容易造成平均电压的急剧升高。在日常生产中由于换极作业引发的效应占到了阳极效应的很大一部分，所以首先要求提前40分钟打换极键，以便向电解槽补充氧化铝和热输入量，其次减少换极作业的盲目性，不要纯粹的为了换极而换极，对于电解实时曲线的结合几乎很少考虑。通过近几个月的生产实际摸索，同时借鉴其它铝业公司的经验，总结出了换极作业的最佳时间，即在氧化铝浓度高的时候换极（也就是在低压区换极），氧化铝浓度低的时候不换极（高压区不换极），将换极作业时间与实时曲线相结合，最好能控制在低压区的前半部分进行换极作业，严格规定换极时间后，大大的减少了由于换极引发的效应，减少了不必要的电耗。换极时间安排在阴影部分，如下图所示： 4 减少漏电损失。电解槽槽壳与其上部结构是绝缘的两个部分，电流只能从阳极做功后到阴极。在生产过程中，槽盖板两头绝缘经常被破坏，又不能得到及时修复，绝缘被破坏 后的槽盖板就变成导体，使电流由阳极直接经槽盖板导入槽壳阴极，影响了电流效率。因此加强对槽盖板的维护，就可以减少因漏电造成的一部分能耗损失。 5 加强管理，提高操作质量。操作质量的好坏，直接影响 到电解槽的稳定运行。操作质量高，电解槽运行相对平稳， 电流效率也较高，槽电压相对较低。 （1）保证换极质量，阳极设置精度要高，阳极底掌不压块。 （2）加快换极时间，减少电解槽热量的散失（3）确保足够的阳极保温料，减少表面散热。 （4）合理控制效应熄灭时间。 （5）保证出铝精度，合理安排换极和出铝作业时间， 尽可能减少因换极和出铝对槽子热平衡的干扰。 （6）加强巡视工作，对异常电压及时调整处理。 （7）利用一切时机打捞碳渣，尤其是在换极作业和效 应熄灭后彻底打捞碳渣。 6 实践结果分析 自2009年7月以来，通过采取以上相关措施，进行大胆的探索和实践，各项指标完成情况见下表： 电解某厂2009年8-12月指标完成情况月份平均电压平均电流直流电耗效应系数电流效率%84.009399.6134170.0190.3193.984404.7130190.00591.69103.901409.8128050.00392.2113.879409.8126290.00292.8123.876414.7125930.00493.21从上表可以看出，通过调整降低电压，吨铝直流电耗13417KW H降为12593KW H，取得了较好的经济效益，而目前的设定电压是否为最佳值，还须通过进一步的生产实践来探索。 7 结论 （1）通过选择合适的技术条件，推行标准化作业，减少对电解槽的干扰，就能取得较高电流效率，从而降低电耗。 （2）通过提高电解质电导率，降低阳极过电压，控制好AE系数和AE持