300KA大型预焙电解槽焦粒焙烧与启动方案及操作流程

300KA大型预焙电解槽焦粒焙烧与启动方案及操作流程一、 铝电解生产的理想目标：电解槽“长寿”、高效、低耗、低污染。1、 低污染（污染物）：CO2、CO、HF、高温、强磁、粉尘、高压、电弧光。（国内唯一一家在城市内建造的铝厂是抚顺铝厂，国外发达国家不在本国建铝厂，目的保护资源避免污染。）2、 低耗：低电耗，低氟盐消耗等。3、高效：高电流效率等。4、电解槽“长寿“是影响电解生产是否高效、低耗的重要因素之一，国外电解槽平均寿命达3000天以上，国内目前电解槽平均寿命为1500天左右（大修一台电解槽费用约50万元）。二、 影响电解槽“长寿”的因素：设计占20%、材料占10%、施工占20%、焙烧启动占25%、后期管理占25%。其中焙烧启动在影响电解槽寿命的因素中作用举足轻重，所以选择什么样的电解槽焙烧启动方案，怎样对方案进行严格控制、落实以及焙烧启动期间出现的异常情况采取什么样的有效处理手段，将直接影响到焙烧启动效果是否良好以及电解槽是否“长寿”、高效、低耗。恰巧公司安排我和大家讨论大型槽的焦粒焙烧与启动，今天我们就以二电解厂300KA大型预焙槽为实例进行探讨、分析。三、焙烧方法：铝液焙烧、焦粒焙烧、燃气焙烧、金属电阻体直接加热电解槽焙烧。1、焦粒焙烧优点：（1）电解槽内衬温度从常温开始逐渐升高避免内衬中产生过大温度差，均匀内衬中产生的热应力避免阴极早期破损；（2）焙烧完成前和启动初期无铝液产生，电解质液直接进入电解槽在早期生成的阴极裂缝中凝固，对阴极表面进行修补以减少正常生产期间铝液的渗漏从而可以延长槽寿命；（3）焦粒层保护了阴极表面免受氧化；（4）使用分流装置可以控制预热速度；（5）焙烧方法容易控制。2、焦粒焙烧缺点：（1）阴极表面温度不均匀，易局部高温；（2）角部升温慢槽四周扎糊带预热不良；（3）为控制升温速度采取多种分流装置进行分流，复杂了操作过程，增加了操作难度；（4）启动后碳渣多须人工打捞费时费力。四、电解槽焦粒焙烧技术要点（1）选择粒度较好的焦粒，铺焦挂极质量；（2）分流装置应用及拆除效果；（3）保证升温过程满足升温曲线要求。五、 焙烧目的：（保证电解槽内衬温度均匀升高绝对不允许出现忽高忽低现象。）新电解槽在进入生产之前，必须经过焙烧这一重要过程。电解槽焙烧的目的在于通过一定时间的缓慢加热使电解槽的内衬得以烘干，使阴极碳块和侧部碳快烧结成一个整体；阴极碳块和槽周边的扎糊进心行烧结焦化；排除阴极内衬中的水分，因为水分在高温中会形成气体在焙烧期间会使内衬产生膨胀使阴极内衬产生早期破损；同时使阴极与阴极烧结成一个整体，以减免在后续的启动中发生“热震”造成阴极早期破损；通过焙烧还能均匀升高内衬温度达到生产所需温度；预热装炉物料。整个焙烧过程在电解槽的整个使用期内虽然很短，仅几天时间，但对电解槽的使用寿命以及正常生产起着决定性影响。六、焙烧前的准备工作：1、 绝缘测试：对电解槽各部位绝缘情况进行测试，要求达到设计标准。300KA预陪电解槽各部位绝缘标准序号 检查部位 要求电阻 序号 检查部位 要求电阻1 槽罩与槽壳之间 1M 10 打壳头与集气罩之间 2M2 电解槽排烟管和地面 2M 11 阳极导杆与上部结构之间 2M3 气缸对地面 2M 12 槽罩与上部结构之间 2M4 网格板与槽壳之间 1M 13 短路口螺杆与母线之间 2M5 端头槽外侧网格板与地坪之间 1M 14 单槽对地 10006 阳极提升马达与槽上部结构之间 2M 15 地面与母线 1M7 阳极提升马达与传动轴之间 2M 16 槽底支撑钢梁与支柱之间 1M8 三角板起重机与大母线之间 2M 17 打壳头对气缸 1M9 门式支柱与槽壳之间 2M 18 2、上部结构负重试验合格，转动机构运转正常，两根大母线水平，打壳、下料定容器验收合格。3、槽控机控制运转正常。4、短路实验：短路实验主要是检测电解车间母线系统在通电状态下，母线各部位压接点的压接压降，检查施工质量，压降大的要及时处理。5、耐压试验：在系列绝缘测试合格的情况下，对系列进行带电试验，测试电解系列整体绝缘情况，打通系列母线，系列带电负荷24，检查各部分的压降及温度，做好记录。6、分流装置的制作，物料（必须符合国家标准二级品以上，原料必须抽检化验后方可使用）、测量工具、焙烧记录本准备。7、阳极大母线调至下限位，调整大母线使中心线与槽纵向中心线平行，大母线垂直，用木楔固定好，不准再升降阳极大母线，最后动力电暂时断电，动力箱电源用封条封住，检查确认大母线挂钩是否上紧。8、彻底清除槽内杂质（可用高压风吹）。七、装炉：铺焦粒、挂阳极、装物料、安装分流装置。1、选择正确的铺焦粒挂阳极方法铺焦粒挂阳极很重要，因为它直接决定了焙烧的效果，铺设焦粒的厚度和阳极质量的好坏直接决定了焙烧时阳极电流分布的大小及槽内各部位温度是否均匀，焙烧时阳极是否出现脱极现象。在铺设时首先要清扫阴极，将栅栏框架（尺寸：2300mm6700mm20mm）平整的放在阳极正投影区域，然后将筛分好的煅后石油焦（粒度为2mm-4mm占80%以上，严格控制1mm以下焦粒，缺点：阴阳极接触不良，细焦粉电阻较大，启动后不利于清除）混合均匀倒入框内，用刮板（讨论使用锯齿型刮板效果）刮平厚度为2.0-2.5cm，确保焦粒无凹陷部位，之后小心地取走栅栏架（讨论：阴阳极之间的导电物为混合的焦粒和石墨碎焙烧效果是否更理想？）。然后挑选底掌平整无杂物、导杆垂直、爆炸焊口无开裂，阳极密度大而且电导率好的阳极组，擦净压接面灰尘，用多功能天车副钩挂极，让阳极自然缓慢下落，凭其自重压在焦粒表面上，阳极必须压实焦粒，不允许有晃动最后安装卡具。注意事项：阳极导杆与挂钩耳朵不准接触，挂阳极时先挂B面再挂A面（80%的B面阳极压伸腿A面不压-水平母线往B侧偏移5-12公分。改进方法：（1）打磨阳极。（2）吊槽上部时在保证槽上部中心线与电解槽烟道中心线一致的情况下槽上部尽量靠A面方向放置以利于B面挂极）。阳极组全部挂完后清除阳极底掌外焦粒，同时将阳极底掌周围用焦粒捣实。最后预埋热电偶，在出铝、烟道端及A、B面各两处安放六只钢管（可加缘层）以测温度，钢管斜放大面，不可与阳极底掌、间缝接触，启动时钢管须全部拿走以防融化影响原铝质量。2、装物料用纸制材料（尽量不用塑料材料）塞住阳极间缝，在阳极四周炉底均匀铺上5-8cm冰晶石，在人造伸腿上均匀铺上CaF2，要求CaF2不能进入阳极间缝及阳极底掌下。用电解质块砌墙，小块贴着侧部砖，大块在里，要求宽度与人造伸腿基本一致，高度略低与侧块高度2-3公分（角部升温慢物料融化慢不装电解质块）。在电解质墙上铺纯碱，阳极上和电解质墙上加满冰晶石，整形。要求极上厚度为16-18cm，中缝与极上相平，边部略低，阳极钢爪要露出。（讨论：在阳极四周炉底均匀铺上5-8cm冰晶石后用电解质块砌墙最后在人造伸腿上均匀铺上CaF2效果是否更好？）300KA预陪电解槽装炉物料标准（仅供参考）项目 单位 装炉焙烧 启动 合计阳极组 组 20 - 20焦粒 t 0.6-0.7 - 0.6-0.7冰晶石 t 10 0 10Na2CO3 t 1.5 1.5 3.0CaF2 t 0.6 - 0.6液体铝 t - 15 15电解质块 t 2.5-3 5 7.5-8液体电解质 t - 8 8分流器 组 4 - 4分流片 片 32 - 32软连接 组 20 - 203、安装分流装置采用软连接可以保证阳极与焦粒始终保持良好的接触，能够避免因电流不均造成的局部过热现象，还能消除焙烧过程中相关部位热变形的影响。安装前软连接与阳极导杆及阳极大母线接触各部位应当清扫、打磨干净，各部位螺栓必须坚固，以防止接触不良发生打火现象。清擦导杆与软连接压接面，然后安装软连接。用钢丝刷打磨处理立柱母线、阳极钢爪、阴极钢棒焊头焊接面安装分流片、分流器（角部不焊接分流片）。八、装炉过程中的注意事项1、边铺焦粒边安装阳极以及卡具，不准随意动阳极卡具，阳极必须压实焦粒，不允许出现悬空、接触不良等现象。2、导杆垂直无弯曲，爆炸焊口无开裂，炭块规整无裂纹，底掌平整。3、阳极中缝焦粒挂完极后要清除然后放置废AE棒以利于电解槽启动。4、分流装置的压接面必须事先打磨，且安装时要压紧，保证良好的导电性。5、焊接分流片时焊缝宽度与分流片宽度相同，焊缝饱满，无虚焊脱焊现象，分流片与槽壳及槽间钢体结构要绝缘。6、装炉物料数量严格落实规定计划不准多不准少。九、焙烧过程管理（分流装置拆除原则：以槽堂温度和电压为标准决定分流装置拆除时间。）1、测量及记录：阳极电流分布每2小时测一次，以检查是否有偏流及局部过热现象，偏流可调整导杆与大母线软连接接触。阴极电流分布每8小时测一次以掌握内衬的预热是否均匀，同时了解内衬的砌筑质量，过热处加强散热。槽电压每2小时记录一次，记录时必须是全电流状态。炉膛温度测量每2小时测一次，阴极钢棒温度每4小时测一次。2、通电时冲击电压不得大于5.0V，否则立即降电流暂缓送电（冲击电压过高易使电解槽内衬产生内伤影响槽寿命。）。检查分流片工作状况及焊口情况，温度过高或发红的可用风吹。密切注意阴极钢棒温度，发现过高或发红的风吹降温，并上报指挥人员。将焙烧过程中用原材料数量、通电过程中特殊现象、冲击电压等记录完整，形成单槽档案。通全电流30-60分钟时必须测阳极电流分布3mv时经分流无效可以调整软连接。分流器的拆除电压恢复到2.3-2.6V时，阳极电流分布均匀，无钢爪发红，可拆除分流器，拆时先拆1-4后拆2-3，12-16小时内拆完，拆时电压允许上升50-100mv。58-62小时后拆导杆压降小的分流片。拆时注意，一根一跟的拆，不准同时拆两根或两根以上。拆除原则：拆时电压允许上升50-100mv，若槽电压3.0V时则停止拆除。80-84小时后拆除软连接。（拆除软连接时用高压风吹净阳极导杆与母线压接面，必须在导杆上用粉笔标记好紧固螺旋夹具拆除软连接，否则不准拆除。软连接拆除后必须测全槽电流分布、电压降有异常及时处理。）90小时后点动抬电压。抬电压前要再次检查夹具是否上紧、导杆是否画线。1-2小时抬一次电压，每次电压上升0.01V左右，若电压超过2.50V，缓抬电压。若超过3V时不许抬，也不许降，多观察一会儿，若电压摆动，只许往槽内捅物料，不许降电压。3、 焙烧期间异常情况处理：焙烧期间可能会出现个别阳极因偏流或阳极质量问题而脱落，对于这种情况不必动脱落阳极，待启动前更换。若持续严重偏流其它极也有脱落的危险时则用热极更换；由于偏流引起钢爪发红，可将阳极上保温料扒开加强散热或用风吹，个别严重者可在导杆软连接压接面处垫绝缘纸（断开软连接时断下不断上，断开时间40分钟，一台槽最多断开2组极）或临时在阳极钢爪间搭分流片，待恢复正常后取消，以免阳极脱落；阴极钢棒发红现象一般为偏流所致，用高压风吹、将该处阳极分流或断开，若漏炉则组织人力封堵。十、启动过程管理1、启动前中缝冰晶石熔化贯通，中缝温度达900以上，槽四周局部开始熔化，烟道端及出铝端温度在800以上，阳极无偏流，钢爪无发红等异常情况，采用湿法效应启动。再次上紧所有卡具，保证阳极启动过程中不下滑，检查导杆上是否用粉笔标记好。启动前30分钟准备液体电解质扒开出铝口，摆好流槽边抬阳极边灌入电解（启动电解槽时抬电压至3.5V-4.5V之间时阳极底掌与阴极之间形成极为复杂的状态，部分新形成的电解质与阳极块的接触已开始导电，原有的部分导电的焦粒在导电并造成局部过热的趋势，固体电解质是不导电的而又起到阻止电解质的流动。总的趋势是电解质导电代替焦粒导电形成峡谷区域。因此抬电压时须尽快通过这一区域，防止阳极钢爪发红甚至造成大面积脱极事故）。注入电解质后电压保持5-6V，稳定后将槽电压逐渐提升到7-8V，熔化物料。启动后槽电压保持7-8V（电压偏低电解槽热收入不够不利于物料融化电压过高浪费电能）。根据电解槽物料熔化情况，不断补充电解质块（冰晶石）、曹达。物料熔化完毕后，电压5.5-6.5V保持等待效应。效应电压按20-25V保持，效应时间10-14分钟（AE处理注意事项：因电解槽刚启动温度较高AE电压偏低抬电压时防止脱极同时观察人造伸腿是否剥离分层，AE后及时打捞碳渣）。效应后电压保持6.0-6.5V然后按要求降电压。2、灌铝：启动完毕10-24小时内分次向槽内注入铝液（分次灌铝目的：电解槽刚启动内衬温度较高而铝液是凉体分次灌铝保证电解槽内衬缓慢降温延长电解槽内衬