節能型SY400預焙陽極電解槽性能測試實踐

戴英飛　閆紹勇　孫康健　周洋　許宏立　秦道三　陳東　趙愛國

摘要：某公司新建的400KA電解槽系列于2014年上半年投產完畢，該槽型采用了沈陽鋁鎂設計研究院有限公司最新開發的節能型新型陰極結構技術、雙煙管技術等多項先進技術。為考評電解槽電流效率和能耗情況，隨機抽取一個工區組織了為期一個月的性能測試，結果顯示，節能型SY400預焙陽極電解槽生產平穩高效，測試期內電流效率為93.4%、噸鋁直流電耗為12628kwh/t-Al。本文著重介紹了性能測試中電流效率、直流電耗的測試方法和相關數據分析等內容。

關鍵詞：SY400電解槽；性能測試；電流效率；直流電耗

中圖分類號：TF821文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

Abstract： The company's new 400 Ka potline finished in the first half of 2014 and put into production，the trough type Sami is adopted the latest development of energy-saving new cathode structure technology， many advanced technology such as double pipe technique. efficiency and energy consumption for electrolytic cell for examination and assessment of current situation， randomly assigned a work area organized a month-long performance tests， the results showed that smooth and efficient energy-saving SY400 GMLRS pre-baked anode cell production， the test period current efficiency was 93.4%， tons of aluminum dc power consumption was 12628 KWH/t - Al. This paper introduces the current efficiency in the performance test， test method of the dc power consumption and related data analysis， etc.

Keywords： SY400 GMLRS electrolytic cell；performance tes；current efficiency；dc power consumption

某公司電解車間共安裝152臺SY400大型電解槽，系列年產原鋁163548噸，SY400電解槽采用了沈陽鋁鎂設計研究院有限公司最新開發的節能型新型陰極結構技術、雙煙管技術等多項先進技術。該公司首批電解槽于2013年12月16日進行通電試驗，12月18日順利完成通電試驗，12月20日開始通電焙燒，至2014年5月，152臺電解槽全部啟動完畢。為檢驗SY400電解槽電流效率和直流電耗情況，隨機抽取一個工區38臺槽開展了為期30天的性能測試。

1 測試方法

1.1測試平均電流效率方法

（1）采用加銅盤存法測定單槽日產熱金屬鋁量；

（2）400電解槽出鋁周期設為24小時；

（3）M1表示一個區38臺電解槽30天的出鋁總量，在鑄造車間入口處過磅記重；

（4）在性能測試期間，在更換陽極、撈炭渣等工藝操作過程中要帶出電解質，這些電解質中可能會帶有鋁液，這些電解質液要專門進行固化，然后分別破碎，回收的鋁在計量秤上稱重記錄，這些鋁定義為M2；

（5）在性能測試期間，使用真空抬包從被測試電解槽中吸出鋁液時會有部分鋁液凝固在真空抬包和吸鋁管內壁，在清理真空抬包和吸鋁管時需要將這些鋁回收，回收的鋁在計量秤上稱重記錄，這些鋁定義為M3；

（6）一個區38臺性能測試電解槽槽膛內存鋁量按加銅盤存法計量，考慮加入的銅會影響原鋁等級，加銅槽過程會造成生產調配的困難，因此選擇了5臺典型槽進行加銅盤存。

性能測試前的最后一次出鋁后的測量值為M4，性能測試后最后一次出鋁后的測量值為M5；

（7）在性能測試期間，一個區38臺被測試電解槽30天的鋁產量為：

M= M1+M2+M3+M5-M4；

單槽平均日產原鋁量按下式計算出：MAV=

（8）平均電流效率：η=MAV/M0×100%，M0=400×24×0.3355=3027.55kg/p.d

η表示電流效率，M0表示每天每臺電解槽理論產出熱鋁量

1.2 平均每噸熱金屬鋁直流電耗

（1）平均每噸熱金屬鋁直流電耗 按下式計算：

= =系列電流強度（A）×38臺被測試電解槽總槽電壓（V）×24小時×30天× =

（2）M表示一個區38臺測試電解槽30天的熱鋁產出總量；

（3）系列電流強度根據安裝在整流所的直流傳感器測量；

（4）一個區38臺測試電解槽的平均槽電壓（V）為電解槽工作電壓和標準均攤電壓之和；

（5）電解槽工作電壓按38臺被測試電解槽槽控系統的統計日報讀數計算；

（6）標準均攤電壓是指液態鋁車間的進/出電端母線電壓降、中間過道母線電壓降以及端頭母線電壓降均攤到每一臺電解槽的電壓值；

（7）性能測試結束時匯總出每天的電流強度和電解槽工作電壓讀數，以計算出被測試電解槽總的直流電耗；

（8）系列電流強度槽控系統采集系列電流強度；

（9）電解槽工作電壓采用槽控機統計的電壓表讀數。

1.3 加銅盤存槽內在產鋁的方法

（1）測試區總槽數為38臺，方案確定5臺作為加銅盤存槽；

（2）每次盤存分兩次加銅，第一次加銅約1kg，第二次加銅約8kg；

（3）加銅后約24小時取樣，根據銅濃度計算在產鋁；

（4）根據測試的鋁水平h確定每cm鋁量（m），計算方法為m=Q/h；

（5）取加銅盤存槽cm鋁量平均值計算工區在產鋁量。

2 相關測試數據及分析

2.1標準均攤電壓

標準指液態鋁車間的進/出電端母線電壓降、中間過道母線電壓降、端頭母線電壓降以及電解槽陽極效應電壓均攤到每一臺電解槽的電壓值；其中陽極效應均攤已統計在每臺槽的平均電壓內。經過測量，外部母線總壓降為1795mv，平均每臺槽均攤為15.1mv。

2.2 每日工區出鋁量

出鋁量的稱重工作由位于電解車間中通廊的地磅進行，每日出鋁量的統計基礎為每日測試工區出鋁量磅單。經過統計，測試期內測試工區38臺槽出鋁總量為 3449.8t。

2.3 M2與M3的確定

根據廠內的統計，廠內每天約有2噸清理抬包等的含鋁物料，含鋁物料含鋁量約20%，測試槽為系列總槽數的25%，經分析測試期間的30天，歸于測試區清包物料中鋁總量為3t。

2.4 第一次在產鋁盤存

根據方案確定，選擇5臺電解槽進行在產鋁量的盤存；盤存采用兩次加銅法，第一、二次分別加入約1kg，8kg的銅，兩次加銅間隔為24小時。經過盤存，第一次盤存中公分鋁量為1.393噸，38臺槽在產鋁總量為1403.036噸。

2.5 第二次在產鋁盤存

經過盤存，第二次盤存中公分鋁量為1.400噸，38臺槽在產鋁總量為1394.068噸。

2.6 電解槽工作電壓

電解槽工作電壓采用槽控系統每天日報表統計的工區電解槽平均電壓，經過統計，測試期內38臺槽平均電壓為 3.942V。

2.7 電解槽工作電流

系列電流強度通過整流所的計算機能夠直接讀出系列電流強度，經過統計，測試期內，槽每日平均電流為 401.7kA。

2.8測試平均電流效率計算

M= M1+M2+M3+M5-M4；

單槽平均日產原鋁量按下式計算出：MAV=

平均電流效率η=MAV/M0×100%，M0=401.7×24×0.3355=3234.49kg/p.d

η表示電流效率，M0表示每天每臺電解槽理論產出熱鋁量

M1表示一個區38臺電解槽30天的出鋁總量 ，根據表2可知M1=3449.8t

M5為第二次盤存在產鋁量M5=36.686×38=1394.068t

M4為第一次盤存在產鋁量M4=36.922×38=1403.036t

根據（2.3）可知M2+M3=3t

M=M1+M2+M3+M5-M4=3449.8+3+1394.068-1403.036=3443.832噸，

則電流效率η=MAV/M0×100%=3443.832/（3.23449*38*30）×100%=93.40%。

2.9平均每噸熱金屬鋁直流電耗

（1）平均每噸熱金屬鋁直流電耗 按下式計算：

= =系列電流強度（A）×38臺被測試電解槽總槽電壓（V）×24小時×30天× =

（2）M表示一個區38臺測試電解槽30天的熱鋁產出總量；

（3）系列電流強度根據安裝在整流所的直流傳感器測量，38臺被測試電解槽總槽電壓（V）=38×（3.942+0.0151）=150.37，則噸鋁熱金屬直流電耗P=（401.7×150.37×24×30）/3443.832=12628kwh/t-al。

3 測試結論

節能型SY400電解槽是新一代技術成熟、低能耗型電解槽。根據以上性能測試分析可知：

（1）SY400電解槽節能高效，電解槽生產平穩；

（2）測試期內測試電解槽平均電流效率為 93.40%；

（3）測試期內測試電解槽原鋁直流電單耗為 12628kh/t-al。

參考文獻：

[1]劉業翔，李劼等.現代鋁電解[M].北京：冶金工業出版社.

[2]邱竹賢.預焙槽煉鋁.冶金工業出版社，2005.