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文檔簡介
1、鋁電解是高能耗行業(yè),電解鋁行業(yè)的節(jié)能對國民經(jīng)濟發(fā)展有著重要的影響。通過改善傳統(tǒng)的鋁電解生產(chǎn)工藝條件來進一步降低槽電壓和提高電流效率成為鋁電解節(jié)能技術(shù)發(fā)展的主要途徑。優(yōu)化陰極母線配置可以有效地降低鋁液波動層的厚度,進而降低槽電壓。本文以重慶天泰鋁業(yè)有限公司160kA系列預(yù)焙鋁電解槽為研究對象,深入研究了不同工藝條件對磁場的影響和強化電流對電、磁、流場的影響,最后優(yōu)化出合理的母線配置。本文主要研究內(nèi)容和取得的結(jié)果如下:
(1)利用
2、仿真軟件ANSYS和CFX建立了鋁電解槽的電-磁-流耦合計算模型,并用該模型分別對電流為160kA和175kA運行時做了計算,160kA的計算結(jié)果與實測值吻合較好,驗證了模型的可靠性。175kA計算結(jié)果表明,電解槽三個方向磁場增大的比例與電流強化的比例相同,即電流增大9.4%,磁場的最大值和平均值也增大9.4%。
(2)利用重慶天泰175KA預(yù)焙鋁電解槽電磁模型,研究分析了不同工藝條件對磁場的影響:發(fā)現(xiàn)鋁液高度對水平磁場影響大
3、,對垂直磁場影響小,X方向磁場隨鋁液高度的增加近似呈線性增大,Y方向的磁場隨鋁液高度的增加略有所增大,Z方向的磁場隨著鋁液高度的增加基本保持恒定;極距對Y方向磁場影響大,對X和Z方向磁場影響小,隨著極距的增大,Y方向磁場先降低后保持不變,X和Z方向磁場基本沒變化;電解質(zhì)高度變化對鋁電解槽磁場的影響比較小,三個方向的磁場隨著電解質(zhì)高度的增加,都保持恒定;爐幫形狀對Y方向的磁場影響大,對X和Z方向磁場影響小;橫梁母線的移動對磁場的影響大,隨
4、著陽極的消耗,橫梁母線的下移,三個方向的磁場都在增大;換極對X方向磁場影響小,對Y和Z方向的磁場影響大。
(3)基于電解槽電流效率低的問題,提出了一種能改善槽內(nèi)磁場的母線配置方案。該母線配置方案是在原系列電解槽母線不變的情況下,單獨在槽底和槽側(cè)部施加補償母線,進行分區(qū)域分段補償槽內(nèi)垂直磁場。
(4)對優(yōu)化后175KA系列電解槽磁場和流場做了計算,結(jié)果表明,優(yōu)化后垂直磁場的最大值為21.1GAUSS,位于陽極投影外,平
5、均值為3.58GAUSS,四個象限的平均值也都在5Gauss以內(nèi),鋁液界面向上變形量為2.6cm,整體變形量為5.3cm,相對于優(yōu)化前有很大幅度的下降。據(jù)青銅峽鋁業(yè)和包頭鋁業(yè)經(jīng)過母線改造后電流效率分別提高4%和2.2%,結(jié)合天泰鋁業(yè)的磁場情況,保守估計提高電流效率2%(槽平均電壓按3.8v),直流電耗將降低277kWh/t-A1,噸鋁可節(jié)電178.2 kWh/t*Al。
本文提出了一種新型的母線配置方案,提出的方案廠方已經(jīng)采納
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