電解槽槽蓋板絕緣節能改造

文_宋清懿 中國鋁業青海分公司第一電解廠

1 前言

180kA預焙電解槽槽蓋板、三角爐門板、爐門是電解槽的密封罩，起集氣和保溫作用，但在電解生產過程中絕緣常由于以下原因遭到破壞：

①出鋁、交換陽極、母線提升、清理上部機構的衛生等搬運頻繁，每兩天就要搬運一次，引起槽蓋板擋頭螺栓松動，致使擋頭絕緣逐漸破壞。

圖1 改進后槽蓋板上擋頭

圖2 原槽蓋板下擋頭結構

②人在槽蓋板上的頻繁活動，導致水平罩側蓋板擋頭螺栓絕緣管易破損。

③電解槽高溫輻射，造成槽蓋板擋頭上夾在“U”形鋁板間的絕緣材料炭化；因天氣變化，熱脹冷縮造成螺絲松動，擋頭損壞。

由于上述原因造成絕緣不良后，槽蓋板通過擋頭固定螺栓成為陽極電流倒入陰極槽殼的導電體，造成電能損耗，影響電解槽的電流效率。同時，當擋頭固定螺栓聯電后，易發熱熔斷，存在槽蓋板與電解槽水平罩搭接不牢固，致使人在電解槽上進行檢查時易滑落的安全隱患。在此情況下槽蓋板等絕緣損壞致使日常維護費用居高不下，浪費人力與物資。

2 槽蓋板絕緣改進

根據電解槽管理標準和節能降耗目標，為了使絕緣槽蓋板的擋頭絕緣不易被破壞，避免電能的無功損耗，提高電解槽的電流效率，降低生產成本，杜絕安全隱患，故要求進行絕緣改進。根據電解槽絕緣蓋板使用情況，蓋板擋頭絕緣性能較差，易被損壞，由此引起電解槽無功能耗增加，而且存在安全隱患，為此對電解槽槽蓋板的絕緣擋頭進行重新設計、制作，在保證蓋板擋頭稱重強度的前提下，提高蓋板擋頭絕緣性能，實現節能降耗的目的，同時杜絕安全隱患，降低槽蓋板維護費用。

2.1 槽蓋板上擋頭改進

將搭在水平罩一頭的槽蓋板的擋頭卸下，裝上規格為700mm×160mm×10mm的絕緣膠木板（如圖1）。

2.2 槽蓋板下擋頭改進

在原結構（如圖2）的基礎上，為下擋頭（共2塊樹脂板）加工4個外徑φ20、內徑φ7酚醛樹脂絕緣套管。并對原設計酚醛樹脂板進行改進，將每塊樹脂板上2×φ7孔，改進為2×φ20，這樣即改變了構成原絕緣設計連接件的連接結構（如圖3）。改進后增加的絕緣套管保證了鋁板與螺栓之間充分隔開，原樹脂板保證了鋁板和U型鋁板之間充分隔開，這兩項絕緣的改進不僅保證了下擋頭的絕緣性，而且在實際生產過程中不易造成螺桿和各絕緣件間的相對松動，極大的改善了槽蓋板的絕緣缺陷。

2.3 三角板絕緣改進

將靠在立式門柱的一頭裝上規格為900mm×70mm×5mm絕緣膠木板（如圖4）。

2.4 爐門板絕緣改進

拆下原有爐門板的鋁皮，裝上將規格為90mm×90mm×250×10mm的直角的絕緣膠木板（如圖5）。

圖3 改進后槽蓋板下擋頭結構

圖4 改進后三角板絕緣

圖5 改進后爐門板絕緣

3 節能計算

現場測定10臺槽漏電的槽蓋板結果漏電蓋板的平均電壓為2.8V，漏電蓋板的阻值很難測定出一個確定的值，因此，在計算槽蓋板漏電功耗時按照電流通過的路徑（擋頭固定螺栓）來計算。

已知螺栓的截面積為：S螺栓＝πr2＝3.14×0.32＝0.2826cm2，

根據螺栓的電流密度測算出通過螺栓的電流強度約為：

I=J×S=104A/cm2×0.2826cm2=29.4（A）。

如果同一塊槽蓋板有上下一組螺栓導通，則24h損耗的電能：

W=UIt=2.8×29.4×24×10-3=1.975kWh；

月損耗的電能：30×1.975kW＝59.25kWh。

如果同一塊槽蓋板有上下兩組螺栓導通，月損耗的電量為：2×59.25 kWh＝118.5 kWh。

我廠共計260臺電解槽，槽蓋板絕緣損壞平均4塊/月，按此計算，則每臺電解槽每月的損耗電量為：4×118.5 kWh＝474 kWh。全年損耗的電量為：260×12×474 kWh＝1478880kWh。按現電價0.3元/度計算，則全年耗資約：0.3×1478880kWh＝44.37萬元。

電解槽絕緣蓋板改造后，可節約電量約為1478880kWh，節約資金約為44.37萬元。由于膠木絕緣板不易變形,密封良好,提高了集氣效果。同時，減少了螺桿的損壞機率，提高了安全性能。減輕了電解工人的勞動強度和維修時間。

4 應用效果

現場測定每塊槽蓋板的電壓為零，因而槽蓋板漏電流也為零，實現了電解槽節能降耗目的，提高了電解槽的電流效率。由于制作中采用了10mm厚的高強度膠木板，槽蓋板絕緣擋頭的強度完全達到人在電解槽上進行檢查、維護時的安全要求。

5 結束語

將電解槽絕緣蓋板進行改造后，不但能夠實現節能降耗，提高電解槽電流效率的目的，加強了槽蓋板的安全性能，而且減輕了電解工人的勞動強度，杜絕了原槽蓋板存在的安全隱患，改造收益可觀。