大容量鋁電解槽母線裝置開(kāi)發(fā)及應(yīng)用.pdf

1、為了適應(yīng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)鋁消費(fèi)的增長(zhǎng)需求，并考慮可持續(xù)發(fā)展對(duì)節(jié)能、環(huán)保的要求，中國(guó)鋁工業(yè)依靠技術(shù)創(chuàng)新，即新技術(shù)、新材料、新裝備的開(kāi)發(fā)，使產(chǎn)業(yè)在不斷向大型化、節(jié)能化方向發(fā)展。因此，無(wú)論是為了進(jìn)一步提高中國(guó)鋁工業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，還是為了滿足國(guó)家節(jié)能減排和行業(yè)準(zhǔn)入條件等政策的要求，都迫使鋁行業(yè)實(shí)現(xiàn)大型鋁電解槽核心技術(shù)的突破，以研發(fā)出節(jié)能、高效的大容量鋁電解槽技術(shù)。而大容量鋁電解槽母線裝置技術(shù)的開(kāi)發(fā)是大容量鋁電解槽技術(shù)開(kāi)發(fā)的核心，它的先進(jìn)性在

2、很大程度上決定了大容量鋁電解槽技術(shù)的先進(jìn)性。
　　本文以河南中孚實(shí)業(yè)股份有限公司的年產(chǎn)23萬(wàn)噸鋁電解項(xiàng)目和國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目為背景，論述了以采用“產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合的方式，開(kāi)發(fā)的具有磁流體超穩(wěn)定性的400kA級(jí)大容量鋁電解槽配套的母線配置技術(shù)。該技術(shù)解決了大容量鋁電解槽在低溫低電壓操作模式下所面臨的穩(wěn)定性問(wèn)題，取得了優(yōu)異的節(jié)能效果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，推動(dòng)了中國(guó)大容量鋁電解槽技術(shù)的發(fā)展。論文主要工作及創(chuàng)新如下：
　　基于國(guó)際上先

3、進(jìn)的ANSYS Multiphysics軟件包和Greenwich大學(xué)MHD-Valdis磁流體動(dòng)態(tài)分析軟件包，二次開(kāi)發(fā)建立了“鋁電解槽磁場(chǎng)計(jì)算軟件包”、“鋁電解槽母線裝置電流平衡計(jì)算軟件包”和“鋁電解槽磁流體穩(wěn)定性分析軟件包”，利用它們進(jìn)行鋁電解槽磁場(chǎng)、電場(chǎng)和流場(chǎng)數(shù)值模擬分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)。確定了基于先進(jìn)的數(shù)值模擬結(jié)合研發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的大容量鋁電解槽母線配置技術(shù)開(kāi)發(fā)路線。
　　通過(guò)對(duì)不同容量鋁電解槽“固定區(qū)域”產(chǎn)生的垂直磁

4、場(chǎng)分布情況分析可知，其垂直磁場(chǎng)分布呈現(xiàn)兩端大且方向相反，出電側(cè)較進(jìn)點(diǎn)側(cè)略高的斜坡?tīng)罘植?。隨著電解槽容量的增大，這種分布狀態(tài)更為明顯，且垂直磁場(chǎng)數(shù)值大小和梯度都有相應(yīng)增加的趨勢(shì)。基于電解槽固定區(qū)域垂直磁場(chǎng)的分布狀態(tài)及對(duì)流場(chǎng)和磁流體穩(wěn)定性的影響分析，確立了大容量鋁電解槽母線裝置采用“端頭強(qiáng)補(bǔ)償，底部多點(diǎn)弱補(bǔ)償”的非對(duì)稱式母線配置方式。
　　采用大容量鋁電解槽母線配置技術(shù)完成了400kA大容量鋁電解槽母線開(kāi)發(fā)，一經(jīng)投產(chǎn)后，取得了槽工作電

5、壓運(yùn)行在3.75～3.95v之間，噸鋁直流電耗小于12700kW·h國(guó)際領(lǐng)先的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。實(shí)際運(yùn)行效果和測(cè)量分析結(jié)果都表明，大容量鋁電解槽母線裝置開(kāi)發(fā)采用的仿真計(jì)算軟件包是可靠的，“端部強(qiáng)補(bǔ)償、底部多點(diǎn)弱補(bǔ)償”的非對(duì)稱母線裝置配置技術(shù)是先進(jìn)的。
　　采用了與400kA大容量鋁電解槽母線配置技術(shù)相同的開(kāi)發(fā)模式，相同的技術(shù)理念和平臺(tái)，先后完成了500kA和600kA大容量鋁電解槽母線裝置配置技術(shù)的開(kāi)發(fā)，同樣具有垂直磁場(chǎng)分布均勻、磁場(chǎng)