低电压能技术实施条件和应用实例PPT课件

.,1,铝电解低电压综合节能技术实施条件与应用实例,铝电解低电压节能课题组,中国铝业郑州研究院,二0一0年六月九日,.,2,背景,气候变化引发低碳经济，节能减排是低碳经济重要组成部分。2009年3月，公司在兰州召开部分电解铝企业控亏增盈会议提出瓣开揉碎、全程对标。2009年5月，国务院发布有色金属产业调整和振兴规划，12500千瓦时已成为电解铝新的能耗标准。从2009年10月，中铝公司接连召开了氧化铝、电解铝结构调整专题会议，确定了效益优先、创新优先、存量优先的原则。2010年1月，熊总在人民日报刊发文章全方位推进国有企业结构调整。明确提出指出：工艺技术向生产过程生态化、资源能源减量化转变2010年5月国务院、各部委密集出台全面清理高耗能企业的优惠电价措施。,现状,节能减排不再是一种义务，而成为企业生存的途径,.,3,国外低电压节能技术,背景,现状,Hydro试验中心有6台400kA试验槽。我们有幸成为Hydro外，获准参观该试验槽首批客人。该试验槽目前运行电压3.8-3.9V，电流426kA。阳极电流密度0.95cm2，直流电耗12300kW.h/t(Al)左右，效应系数0.02次/槽日，效应持续时间0.5min，是目前综合指标最优的电解槽。,低碳经济的推进，国外以高电流密度、低电压节能为主要目标,.,4,国内低电压节能技术,国内某厂200kA级槽运行电压情况,背景,现状,.,5,国内某厂300kA级槽运行电压情况,国内低电压节能技术,国内低电压节能技术,背景,现状,国内某厂400kA级槽运行电压情况,.,6,低电压节能技术的要点,降低卡具、立柱压接压降,与换极操作、导杆矫直、打磨清理、车间环境相关,一般有40kW.h/t-Al的节能空间,.,7,低电压节能技术的要点,降低钢爪压降(mV),与钢爪尺寸、腐蚀相关,降低炉底压降(mV),与材质、操作、工艺、控制系统相关,一般有60kW.h/t-Al的节能空间,一般有100kW.h/t-Al的节能空间,.,8,低电压节能技术的要点,降低铁炭压降,与磷生铁配方、管理相关,铁碳压降差24mV,一般有80kW.h/t-Al的节能空间,.,9,低电压节能技术的要点,减少阳极氧化，降低电解质压降,一般有80kW.h/t-Al的节能空间,.,10,在电解槽阳极、阴极质量相同的假设条件下，电流分布越均匀，在相同槽电压情况下，电解槽最小极距则越大。极距均匀，可降低极距，从而降低电解质压降。,低电压节能技术的要点,降低电解质压降,均匀极距，降低电解质压降,一般有300kW.h/t-Al的节能空间,.,11,使用开槽阳极，有利于阳极气泡逸出按照气泡最短路经逸出，阳极开槽，可以缩短气泡逸出路径，从而降低阳极气膜压降，开槽阳极可以降低气膜压降30-80mV。,低电压节能技术的要点,降低阳极过电压,阳极开槽降低阳极过电压,一般有100-150kW.h/t-Al的节能空间,.,12,低电压节能技术的要点,降低电解质压降（深度节能）,提高铝液，降低电解质压降,磁场好的电解槽极距可低达3cm以下。,一般有400kW.h/t-Al的节能空间,.,13,分子比每降低0.1，电流效率提高1%左右，当分子比为2.1左右时，电流效率可达95%。但分子比的降低，电解质导电率降低。最后追求的是系统平衡。当杂质含量高时，需考虑氧化铝溶解性能，不能引起炉底沉淀,电解质成分、电流效率,低电压节能技术的要点,.,14,直流电耗不降低的情况下，电流效率与槽电压之间的关系（初始条件为槽电压3.98V，电流效率92%）,槽电压降低43mV，其电流效率不得降低1%，否则直流电耗反而会升高。该结果也显示在此条件下，要保持槽日产量不变，电流需强化1%。,低电压节能技术的要点,能量平衡,.,15,低电压节能技术的要点,能量平衡,在散热损失不变的情况下，电流效率变化1%，相当于槽电压变化16.4mV，电流强化1%，相当于槽电压变化18mV，两者相加为34mV左右，即在此条件下，电解槽依然会走冷行程。而电解槽电压变化10mV，对能量平衡的影响相对有限，因此，采用能量平衡的方法来判断参数调整是否有效，存在不足。,电流效率快速检测技术来判断实施效果非常必要。,.,16,理论分析表明：提高铝水，可以降低极距。但是实际操作中，铝水平的提高常常带来许多负面影响。如伸腿过长、炉膛内型畸形等使电解槽铝液中水平电流大幅增加，电解槽铝液不仅没有稳定，反而引发其它问题。因此，保持良好的炉膛内型将是继续降电压的关键。依据炉膛内型情况，实施区域能量平衡调整，是确保极距有效降低的重要手段。,极距有效降低的问题,低电压节能技术的要点,能量平衡,.,17,1、数据分析持续改进法,利用数据挖掘方法，评价槽电压等因素对电流效率的影响，如果槽电压与电流效率的相关性很弱，则降低槽电压可以适当降低。,低电压节能技术的要点,效果判断,低电压节能技术的要点,效果判断,.,18,利用电流效率快速检测方法，快速确定当前情况下最佳极距。,低电压节能技术的要点,效果判断,2、电流效率快速检测法,.,19,低电压节能技术的要点,效果判断,3、类比法,在槽型结构相同的条件下，可以采用类比法确定槽电压。,4、尝试法（不推荐）,多数企业均采用尝试法来确定槽电压，即尝试着降低槽电压，观察出铝量、槽温、铝水平、电解质水平等的变化。如果铝水平不降低、槽温不升高则认为有效。,.,20,磁场：垂直磁场小于Gs，对于350kA以上的电解槽磁场小于Gs。控制方面：分子比波动应小于0.05；氧化铝浓度波动的标准差小于0.5%；电解温度波动要小于5。原材物料：符合行业标准的要求,实施低电压节能技术的条件,满足上述条件的基础上，槽电压可以达到3.9V以下，按传统电流效率计算方法测算的直流电耗可小于12500kW.h/t(Al)。,磁场不同，电解槽可获得的指标不同，电流密度、槽电压密切相关，各企业应根据效益最大化原则，匹配工艺技术条件,对电解槽保温结构需按照稳定铝液的基本要求来重新设计，所以，需要1-3万元资金，对电解槽能量平衡进行改造。,.,21,508#电解槽卡具压降散点图（Y轴单位为mV）,良好的换极与导杆管理下的卡具压降散点图,卡具压降平均值为19.5mV，可降低13mV,节能潜力,某厂300kA电解槽实施事例,低电压节能技术实施的事例,.,22,残极高度测试结果散点图,标准残极高度散点图,残极高度为11cm左右的占3.3%，其余96.7%的残极高度均在13cm以上；,节能潜力,某厂300kA电解槽实施事例,低电压节能技术实施的事例,.,23,极间压降和极距，但影响幅度较小，如极间压降变化1000mV，电流效率仅提高1.9%；极距变化1cm，即相当于槽电压变化350mV，电流效率变化0.74%。分子比与电流效率的关系相关性最强，且影响幅度最大。,按照聚类分析的办法分析可知，出铝口铝水平在27-29cm左右是比较适宜的。,节能潜力,某厂300kA电解槽实施事例,低电压节能技术实施的事例,.,24,扣除438、508后，平均电流效率92.78%。,过程跟踪,某厂300kA电解槽实施事例,低电压节能技术实施的事例,.,25,实施效果,某厂300kA电解槽实施事例,低电压节能技术实施的事例,.,26,实施效果,某厂300kA电解槽实施事例,低电压节能技术实施的事例,2009年与2008年相比阳极毛耗降低24.2kW.h/t(Al),.,27,实施效果,某厂300kA电解槽实施事例,低电压节能技术实施的事例,2009年与2008年相比电流效率约有升高,.,28,实施效果,300kA电解槽实施事例,低电压节能技术实施的事例,2009年与2008年相比能耗降低232.4kW.h/t(Al),.,29,（1）减少电能消耗产生的效益通过本项目实施，在电流效率没有受到影响的情况下，可以明显降低铝液直流电耗。2009年铝液直流电耗完成12994.3kwh/t-Al，较2008年平均13226.7kwh/t-Al下降了232.4kwh/t-Al，系列产量按2009年实际产量22.8万吨、电价按0.42元/度和实际整流效率97.3计算，全年减少电能消耗节约电费2287万元。（2）降低阳极毛耗产生效益通过本项目实施，铝液阳极毛耗得到明显降低。2009年铝液阳极毛耗完成491.5kg/t-Al，较2008年平均515.7kg/t-Al相比降低了24.2kg/t-Al，全年节约阳极4332吨，按照阳极价格2500元/吨、残极价格1200元/吨计算，全年节约阳极产生效益717.2万元。两项合计，全年直接效益3004万元。,实施效果,某厂300kA电解槽实施事例,低电压节能技术实施的事例,.,30,200kA电解槽实施事例,低电压节能技术实施的事例,2009年与2006年相比，槽日产量增加96kg，增产6.3%，阳极毛耗降低33kg，铝锭综合电耗降低762kW.h/t-Al，低达13901kW.h/t-Al，2010年1-3月，槽电压继续降低，综合能耗达到13717kW.h/t-Al，但时间短，还有待进一步考察。,.,31,低电压节能技术实施的事例,162kA实施效果,阳极电流密度0.77A/cm2，槽龄最长2900天。,电压平衡情况,.,32,极距,两水平,低电压节能技术实施的事例,162kA实施效果,平均槽电压3.88V，铝液直流电耗为12366kW.h/t(Al)。,.,33,以下是几家低电压企业2010年一季度的指标状况（槽电压在4V左右）200kA电解槽以连城分公司为最好13717kW.h/tAl，与去年同期相比节电374kW.h/tAl，槽日产量增加9kg；350kA电解槽以兰州分公司为