200ka預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽陽(yáng)極組設(shè)計(jì)

1、金屬冶金學(xué)專業(yè)課課程設(shè)計(jì)—200kA預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽陽(yáng)極組設(shè)計(jì)1第一章第一章緒論緒論20世紀(jì)80年代以前，工業(yè)鋁電解的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)重要階段，其標(biāo)志的變化有：電解槽電流由24kA、60kA增加至100～150kA；槽型主要由側(cè)插棒式（及上插棒式）自焙陽(yáng)極電解槽改變?yōu)轭A(yù)焙陽(yáng)極電解槽；電能消耗由噸鋁22000kWh降低至15000kWh；電流效率由70～80%逐步提高到85～90%。1980年開始，電解槽技術(shù)突破了175KA的壁壘，采用了磁

2、場(chǎng)補(bǔ)償技術(shù)，配合點(diǎn)式下料及電阻跟蹤的過程控制技術(shù)，使電解槽能在氧化鋁濃度變化范圍很窄的條件下工作，為此逐漸改進(jìn)了電解質(zhì)，降低了溫度，為最終獲得高電流效率和低電耗創(chuàng)造了條件。在以后的年份中，噸鋁最低電耗曾降低到12900～13200kWh，陽(yáng)極效應(yīng)頻率比以前降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。80年代中葉，電解槽更加大型化，點(diǎn)式下料量降低到每次2kg氧化鋁，采用了單個(gè)或多個(gè)廢氣捕集系統(tǒng)，采用了微機(jī)過程控制系統(tǒng)，對(duì)電解槽能量參數(shù)每5s進(jìn)行采樣，還采用了自動(dòng)供

3、料系統(tǒng)，減少了灰塵對(duì)環(huán)境的影響。進(jìn)入90年代，進(jìn)一步增大電解槽容量，噸鋁投資較以前更節(jié)省，然而大型槽（特別是超過300kA）能耗并不低于80年代初期較小的電解槽，這是由于大型槽采取較高的陽(yáng)極電流密度，槽內(nèi)由于混合效率不高而存在氧化鋁的濃度梯度；槽壽命也有所降低，因?yàn)闋t幫狀況不理想，并且隨著電流密度增大，增加了陰極的腐蝕，以及槽底沉淀增多，后者是下料的頻率比較高，而電解質(zhì)的混合程度不足造成的。盡管如此，總的經(jīng)濟(jì)狀況還是良好的。90年代以來

4、，電解槽的技術(shù)發(fā)展有如下特點(diǎn)：（1）電流效率達(dá)到96%；（2）電解過程的能量效率接近50%，其余的能量成為電解槽的熱損而耗散；（3）陽(yáng)極的消耗方面，炭陽(yáng)極凈耗降低到0.397kgkgAl；（4）盡管設(shè)計(jì)和材料方面都有很大的進(jìn)步，然而電解槽側(cè)部仍需要保護(hù)性的爐幫存在，否則金屬質(zhì)量和槽壽命都會(huì)受負(fù)面影響；（5）維護(hù)電解槽的熱平衡（和能量平衡）更顯出重要性，既需要確保極距以產(chǎn)生足夠的熱能保持生產(chǎn)的穩(wěn)定，又需要適當(dāng)增大熱損失以形成完好的爐幫，提

5、高槽壽命。我國(guó)的電解鋁工業(yè)可自1954年第一家鋁電解廠（撫順鋁廠）投產(chǎn)算起，至2010年已有56年歷史，在電解槽設(shè)計(jì)中，已掌握“三場(chǎng)”仿真技術(shù)，在模擬與優(yōu)化方面采用了ANSYS和MHD等軟件；能較好的處理電解槽的磁場(chǎng)、流場(chǎng)、熱電平衡等問題，為大型和特大型預(yù)焙槽的設(shè)計(jì)和制造奠定了基礎(chǔ)。我國(guó)近幾年開發(fā)應(yīng)用的200kA及其以上容量的大型預(yù)焙鋁電解槽均取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以目前已開發(fā)應(yīng)用的最大容量鋁電解槽350kA預(yù)焙槽為例，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)

6、指標(biāo)為：電流效率94.43%；直流電耗13310kWhtAl；陽(yáng)極凈耗397kgtAl。金屬冶金學(xué)專業(yè)課課程設(shè)計(jì)—200kA預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽陽(yáng)極組設(shè)計(jì)3預(yù)焙槽陽(yáng)極提升裝置有兩種，一種是螺旋起重器式的升降機(jī)構(gòu)；另一種是滾珠絲杠三角板式的陽(yáng)極升降機(jī)構(gòu)。陽(yáng)極提升裝置為螺旋起重器升降機(jī)構(gòu)，它由螺旋起重機(jī)、減速機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和馬達(dá)組成。4個(gè)螺旋起重機(jī)與陽(yáng)極大母線相連，由傳動(dòng)軸帶動(dòng)起重機(jī)，傳動(dòng)軸與減速箱齒輪通過聯(lián)軸節(jié)相連，減速箱由馬達(dá)帶動(dòng)。當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)

7、時(shí)便通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺旋起重機(jī)升降陽(yáng)極大母線，固定在大母線上的陽(yáng)極隨之升降。提升裝置安裝在上部結(jié)構(gòu)的桁架上，其行程為400mm，在門式架上裝有與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)的回轉(zhuǎn)計(jì)，可以精確顯示陽(yáng)極母線的行程值。3.承重結(jié)構(gòu)承重桁架如圖27所示，下部為門式支架，上部為桁架，整體用鉸鏈連接在槽殼上，桁架起著支承上部結(jié)構(gòu)的其它部分和全部重量的作用。圖22一種200kA預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽承重桁架結(jié)構(gòu)圖1桁架；2支架或門；3鉸接點(diǎn)4.加料裝置預(yù)焙鋁電解槽上使用線

8、下料裝置，多數(shù)位于兩排陽(yáng)極中央空間部位，每次打殼下料的間隔時(shí)間為60～120min。打殼機(jī)構(gòu)分為鍘刀型、刀齒混合型，按照一定間距固定在槽縱向中央可升降的工字鋼梁上，其上部安裝線加料定容器。定容器由兩條鋼組成，兩端用軸聯(lián)接。5.集氣裝置預(yù)焙槽由上部結(jié)構(gòu)蓋板和槽周若干塊可人工移動(dòng)的鋁合金槽罩密封，分別由若干塊大面罩、角部罩和小面罩組成。槽子產(chǎn)生的煙氣由上部結(jié)構(gòu)下方的集氣箱匯集到支煙管，再進(jìn)入墻外總煙管而到凈化系統(tǒng)。為了保證換陽(yáng)極和出鋁打開部