【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 流效率(高效) 240kA預(yù)焙槽電解生產(chǎn)可以獲得高的電流效率，其設(shè)計(jì)電流效率為94％。 ③ 低投資 240kA預(yù)焙槽具有電解系列基建投資低的特點(diǎn)，在電解系列等規(guī)模條件下，比200kA預(yù)焙電解系列節(jié)約投資6％。④ 低能耗 。 ⑤ 低污染240kA預(yù)焙槽采用密閉電解生產(chǎn)，其電解系列采用先進(jìn)的干法凈化系統(tǒng)。綜上所述，240kA預(yù)焙槽具有高產(chǎn)、高效、低投資、低能耗、低污染等技術(shù)特點(diǎn)。2. 240KA電解槽設(shè)備配置優(yōu)勢(shì)有：① 優(yōu)化的母線配置結(jié)合國(guó)外先進(jìn)鋁廠母線配置的經(jīng)驗(yàn)，采用先進(jìn)的電、磁及磁流體動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型及計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)設(shè)計(jì)的大面“四點(diǎn)進(jìn)電”母線配置，可使電解槽獲得最佳的磁流體動(dòng)力學(xué)效果和穩(wěn)定性，并采用“當(dāng)量?jī)?yōu)化法”模型對(duì)母線系統(tǒng)的斷面和電流分布進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可獲得最低的母線投資和電能消耗。② 合理的槽內(nèi)襯與槽殼結(jié)構(gòu)選擇了窄爐膛操作面，提高了電解槽單位面積產(chǎn)能，并采用電熱模擬技術(shù)及非線性槽殼結(jié)構(gòu)有限元優(yōu)化軟件，設(shè)計(jì)了先進(jìn)、合理的槽內(nèi)襯及槽殼結(jié)構(gòu)，可以使電解槽處于較佳的熱平衡狀態(tài)，取得較長(zhǎng)的槽壽命，槽殼變形小，材料用量省。③ 先進(jìn)的鋁電解控制系統(tǒng)在鋁電解控制技術(shù)方面，采用電解槽自適應(yīng)控制技術(shù)及電解槽智能模糊控制系統(tǒng)技術(shù),～3％范圍內(nèi)，電解溫度可有效地控制在950177。5℃范圍內(nèi)，效應(yīng)系數(shù)(AE)／槽日以下。 3．主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)電流強(qiáng)度(kA)： 240 陽(yáng)極電流密度(A/cm2)： 陽(yáng)極組數(shù)(組)： 16(雙陽(yáng)極組塊) 陽(yáng)極炭塊組尺寸： 1550(660+10+660)550(mm) 每組陽(yáng)極鋼爪數(shù)(個(gè))： 8 每個(gè)鋼爪直徑(mm)： Φ140 鋁導(dǎo)桿截面：(mm) 200170 槽膛面積：(mm) 117003840 槽膛深度：(mm) 550 操作面尺寸(mm)：大面 280（兩廠房后15臺(tái)槽為310） 小面 390（兩廠房后15臺(tái)槽為420） 中縫 180 陰極炭塊尺寸(mm)： 3320515450 陰極炭塊組數(shù)(組)： 20 陽(yáng)極升降速度(mm/min)： 100 搖蘭架組數(shù)：活動(dòng)(組) 17 固定(組) 2 陽(yáng)極母線規(guī)格：(mm) 550200 陽(yáng)極最大行程(mm)： 400第三節(jié) 電解槽的槽體構(gòu)成電解槽由陽(yáng)極、陰極、槽罩與絕緣物四部分組成1. 陽(yáng)極結(jié)構(gòu) 陽(yáng)極結(jié)構(gòu)即槽上部結(jié)構(gòu)，具體包括陽(yáng)極、陽(yáng)極母線、陽(yáng)極傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、打殼下料裝置及腹板支承梁等。16組雙陽(yáng)極分兩排配置于兩組陽(yáng)極母線外側(cè)，利用卡具將陽(yáng)極鋁導(dǎo)桿壓緊在陽(yáng)極母線上，鋁導(dǎo)桿和陽(yáng)極鋼爪之間的過(guò)渡采用鋁鋼爆炸焊塊，鋼爪與炭塊用磷生鐵澆注，鋼爪爪頭安裝炭素保護(hù)環(huán)，保護(hù)鋼爪不被電解質(zhì)侵蝕，陽(yáng)極示意圖見(jiàn)圖4－1：圖4－1 陽(yáng)極示意圖打殼裝置是為加料而打開(kāi)殼面用的，它由打殼氣缸和打擊頭組成。打擊頭為圓柱形錘頭組成，通過(guò)錘頭桿與氣缸活塞相連。當(dāng)氣缸充氣活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，便帶動(dòng)錘頭上、下運(yùn)動(dòng)而打擊熔池表面結(jié)殼，下料系統(tǒng)由槽上料箱、下料器組成。料箱上部與槽上溜槽相通。筒式定容下料器安裝在料箱的下側(cè)部。每個(gè)電解槽設(shè)有4個(gè)打殼下料裝置，兩兩交錯(cuò)打殼下料。在電解槽一端另設(shè)有專供出鋁用的打殼裝置。陽(yáng)極提升機(jī)構(gòu)由螺旋起重機(jī)、減速機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和馬達(dá)組成，起升降陽(yáng)極作用。兩條陽(yáng)極大母線懸掛在螺旋起重絲桿上，16組陽(yáng)極通過(guò)卡具卡緊在大母線上。陽(yáng)極大母線即承擔(dān)導(dǎo)電，又起著承擔(dān)陽(yáng)極重量的作用。槽上部結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)下圖42： 圖4－2 槽上部示意圖 陰極結(jié)構(gòu)包括鋼槽殼與內(nèi)襯兩大部分鋼槽殼系采用搖蘭式小船型結(jié)構(gòu)，它由長(zhǎng)側(cè)板、短側(cè)板，底板和搖蘭托架等焊接組裝而成。內(nèi)襯的底部結(jié)構(gòu)從下往上：一層硅酸鈣保溫板80mm、二層硅藻土保溫磚265mm、一層干式防滲料 160mm、一層陰極炭塊 450mm。 側(cè)部結(jié)構(gòu)：一層厚120mm的側(cè)部炭－碳氮化硅復(fù)合塊，大面?zhèn)炔刻繅K下部是高強(qiáng)防滲料及保溫磚伸縮縫砌體，小面?zhèn)炔繌?fù)合塊下部是輕質(zhì)澆注料，所有底部炭塊間縫以及側(cè)部復(fù)合塊與底部炭塊間均采用炭素糊扎固，在槽膛內(nèi)壁用炭素糊扎制人造伸腿。兩廠房后15臺(tái)槽側(cè)部改用90mm碳氮化硅磚替代原120mm復(fù)合塊，以改進(jìn)原炭－碳氮化硅復(fù)合塊易開(kāi)裂、炭塊易氧化等缺陷。內(nèi)襯結(jié)構(gòu)圖如下圖4－3： 圖4－3 內(nèi)襯結(jié)構(gòu)示意圖3．槽罩結(jié)構(gòu)～，每臺(tái)槽的槽罩由34塊大面槽罩、4塊角部槽罩與4塊小面槽罩構(gòu)成。在電解槽上設(shè)置絕緣是保證設(shè)備和人身安全的需要，也是防止直流電旁路電解反應(yīng)的需要。在電解系列上，系列電壓達(dá)數(shù)百伏，甚至上千伏。一旦發(fā)生短路、接地，容易造成電器設(shè)備，特別是電子控制設(shè)備事故，一旦人手觸摸構(gòu)成與地回路，還會(huì)發(fā)生人身事故。電解槽系列使用大功率的直流電，而槽上陽(yáng)極提升電機(jī)、回轉(zhuǎn)計(jì)使用的是交流電，若直流竄入交流回路，也會(huì)引起設(shè)備事故，因此對(duì)兩者也有進(jìn)行絕緣的必要。具體設(shè)置絕緣物的部位是：①為防止接地，在陰極母線（含匯流母線）―母線墩、槽殼―槽殼支墩、上部結(jié)構(gòu)支煙管―主煙管之間設(shè)有絕緣。②為隔離交、直流，在陽(yáng)極提升電機(jī)底座、回轉(zhuǎn)計(jì)底座處裝有絕緣。③為防止電流旁路漏電、陰陽(yáng)極短路，在上部槽門(mén)型立柱―陰極槽殼、爐罩的上下端、陽(yáng)極導(dǎo)桿―上部槽結(jié)構(gòu)鋼板、打殼機(jī)構(gòu)上部槽結(jié)構(gòu)之間設(shè)有絕緣。④為防止槽與槽之間短路，在槽與槽間鋼格蓋板的支撐角鋼槽殼之間設(shè)有絕緣。第四節(jié) 電解車間其它主體設(shè)備 多功能天車、提升框架與出鋁抬包是電解廠房的重要設(shè)備，本節(jié)簡(jiǎn)要介紹這三種設(shè)備的性能與結(jié)構(gòu)。 ：南平鋁業(yè)公司鋁電解用多功能天車（）是由貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)、沈陽(yáng)冶金機(jī)械制造公司制造安裝的鋁電解生產(chǎn)專用設(shè)備，每棟廠房配置2臺(tái)，共4臺(tái)。它集打殼、更換陽(yáng)極、覆蓋氧化鋁、出鋁、輔助提升陽(yáng)極母線等各種功能于一體。是機(jī)、電、液、氣一體化的大型專用設(shè)備。它處于高溫熔鹽、大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)、多粉塵和氟化氫氣氛的環(huán)境中，如：重要電氣元器件（PLC等）采取了屏蔽防磁、防干擾；有可能與電解槽接觸的零部件，如：扳手?jǐn)Q頭、陽(yáng)極導(dǎo)桿夾頭、出鋁吊鉤、加料管等采用防磁材料。每個(gè)機(jī)構(gòu)，如：打殼機(jī)構(gòu)、更換陽(yáng)極裝置、下料裝置、操作室等都設(shè)置多道絕緣，、直流混電，確保工作人員的安全，設(shè)有用電設(shè)備漏電實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)。為保證安全操作，各機(jī)構(gòu)均有聯(lián)鎖、限位、限速措施，并設(shè)有各種故障報(bào)警信號(hào)。其主要由運(yùn)行大車、運(yùn)行工具車、出鋁車、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)等組成，電氣總?cè)萘考s180KW。⑴縱向運(yùn)行大車：大車包括由兩根主梁和兩根端梁組成的橋架、軌道、走臺(tái)、欄桿、扶手梯及其他附件。橋架由6輪支承、每一根端梁有一套驅(qū)動(dòng)裝置（1/3驅(qū)動(dòng)）。主梁為箱型截面，梁內(nèi)設(shè)有橫向隔板和縱向加筋板，安裝軌道處外側(cè)有橫向筋板和翼板聯(lián)接，使主梁在較大的彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷作用下有足夠的剛度和強(qiáng)度。端梁為箱型截面，每個(gè)端梁下面有三個(gè)圓柱形的垂直車輪，在供電側(cè)（大通道側(cè)）的端梁下面有兩對(duì)球面水平車輪。在非供電側(cè)（煙道側(cè)）的端梁下面有兩個(gè)安全卡。⑵橫向運(yùn)行的工具車：工具車包括車架、工具回轉(zhuǎn)裝置（帶回轉(zhuǎn)位置控制系統(tǒng)）、打殼機(jī)構(gòu)、更換陽(yáng)極裝置、料箱及下料裝置。工具車的車架是由兩根端梁和兩個(gè)門(mén)架組成，供安裝工具回轉(zhuǎn)裝置和打殼機(jī)構(gòu)、換陽(yáng)極裝置等用。每根端梁下面有兩個(gè)圓柱形的垂直車輪，其中一個(gè)端梁下面有兩對(duì)球面水平車輪，另一個(gè)端梁下面有兩個(gè)安全卡，預(yù)防萬(wàn)一水平車輪損壞時(shí)以此保證工具車安全。車架由4輪支承，每一根端梁有一套驅(qū)動(dòng)裝置（1/2驅(qū)動(dòng)）。⑶出鋁車：懸掛于主梁上并橫向行走的出鋁車包括車架、垂直導(dǎo)向架、移動(dòng)框架、卷?yè)P(yáng)裝置、電子稱重系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)的防磁吊鉤等。車架與垂直導(dǎo)向輪通過(guò)絕緣節(jié)聯(lián)成一體，在車架梁下面裝有兩個(gè)圓柱形垂直車輪，每個(gè)車輪都裝有驅(qū)動(dòng)裝置。卷?yè)P(yáng)裝置安裝在車架的平臺(tái)上，在移動(dòng)框架的下端的橫梁上安裝回轉(zhuǎn)防磁吊鉤，銷軸式電子秤重傳感器安裝在定滑輪處。⑷電氣系統(tǒng)：電氣系統(tǒng)包括配電設(shè)備（配電、控制、操作、照明）、PLC系統(tǒng)、編程軟件系統(tǒng)、編程器、變頻器、遙控器（發(fā)射和接收）、電纜（動(dòng)力和控制）、電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器和控制器、絕緣和漏電檢測(cè)。配電設(shè)備防護(hù)等級(jí)IP54，控制柜雙層外殼，絕緣等級(jí)F級(jí)以上。⑸液壓系統(tǒng)：液壓系統(tǒng)包括油箱、液壓泵、閥件、管路、執(zhí)行器（油缸、油馬達(dá)等）、附件、傳感器、指示器等。⑹氣動(dòng)系統(tǒng)：氣動(dòng)系統(tǒng)包括空壓機(jī)、閥件、管路、膠管、氣缸、打殼機(jī)等。:陽(yáng)極提升框架為定期調(diào)整陽(yáng)極母線與陽(yáng)極導(dǎo)桿的裝夾位置，每棟廠房設(shè)1臺(tái),共2臺(tái)，其包括實(shí)腹板梁結(jié)構(gòu)框架、陽(yáng)極夾具、滑動(dòng)架、起吊架、支腿、地面支承架、行走裝置(包括行走氣動(dòng)馬達(dá)2臺(tái))、扳手機(jī)構(gòu)（包括氣動(dòng)馬達(dá)2臺(tái)）、夾緊機(jī)構(gòu)（包括薄膜氣缸32只）、操作盒（手柄）、氣路系統(tǒng)(包括氣動(dòng)三聯(lián)體)等。滑動(dòng)架由人工通過(guò)氣動(dòng)控操作桿控制按鈕使滑動(dòng)架往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)控制氣動(dòng)馬達(dá)打開(kāi)或擰緊小盒卡具。每個(gè)夾具的夾持重量不小于3250kg，夾具和支腿與框架的絕緣值不小于2MΩ，單臺(tái)設(shè)備總重約14870kg，設(shè)備起吊重量約13300kg。3. 出鋁真空抬包：出鋁真空抬包是出鋁和運(yùn)鋁液的專用設(shè)備，它由帶壓縮空氣噴射裝置的上蓋、抬包本體、傳動(dòng)齒輪、內(nèi)襯結(jié)構(gòu)組成，其工作原理是由壓縮空氣噴射，造成負(fù)壓，利用包本體所帶的吸鋁管將電解槽內(nèi)液鋁吸入包內(nèi)。其主要特性如下：*抬包有效容量 ～（）*吸鋁能力 ～*壓縮空氣壓力 *壓縮空氣耗量 *手輪回轉(zhuǎn)力 190N*外型尺寸（長(zhǎng)寬高） 第五章 鋁電解槽的焙燒與啟動(dòng)第一節(jié) 鋁電解槽的焙燒新鋁電解槽或大修后電解槽在進(jìn)入生產(chǎn)之前，必須經(jīng)過(guò)焙燒與啟動(dòng)這一重要過(guò)程。電解槽焙燒目的在于：通過(guò)一定時(shí)間的緩慢加熱，使電解槽的內(nèi)襯得以烘干；陰、陽(yáng)極溫度接近或達(dá)到電解槽正常生產(chǎn)溫度；陰極炭塊間和槽周邊的扎糊進(jìn)行燒結(jié)焦化。焙燒啟動(dòng)這一過(guò)程在電解槽的使用期內(nèi)雖然很短，但對(duì)電解槽使用壽命起著重要影響。目前，鋁工業(yè)電解槽有三種焙燒方法，分別為：鋁液焙燒、焦炭焙燒、燃料預(yù)熱法。① 鋁液焙燒通過(guò)電解槽的直流電流釋放出的焦耳熱是熱的來(lái)源，鋁作為介質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，不需要其它工具和材料相配合。缺點(diǎn)：高溫的鋁水直接沖擊陰極炭塊及扎糊表面，液體金屬鋁過(guò)早地滲入陰極裂縫中，是電解槽早期破損的主要途徑之一。在我國(guó)中、小型電解槽焙燒時(shí)常用此方法。② 燃料噴嘴焙燒燃料為重油，液化氣或天然氣等。其優(yōu)點(diǎn)是：升溫快可以控制陰極表面溫度，72h可達(dá)到1000℃，焙燒后不用清除焙燒物料。缺點(diǎn)：燃燒裝置復(fù)雜；焙燒只能控制槽內(nèi)襯表面溫度，槽底部溫度靠熱傳導(dǎo)的作用傳遞溫度，表面和槽底內(nèi)部溫差較大；陰極表面易燒損、氧化；容易在陰極表面和扎固糊產(chǎn)生大裂縫；在灌電解質(zhì)時(shí)，要在很短的時(shí)間內(nèi)灌進(jìn)去，否則易造成電解質(zhì)流動(dòng)性不好而凝固。③焦炭焙燒焦炭焙燒又稱為焦粒焙燒或焦粉焙燒，焦粒連接電解槽的陽(yáng)極與陰極，直流電流通過(guò)陽(yáng)極――焦粒――陰極釋放出焦耳熱，使槽體得以焙燒。其優(yōu)點(diǎn)為：電流分布比較均勻，沒(méi)有鋁液過(guò)早進(jìn)入陰極、扎糊內(nèi)襯裂縫中，對(duì)提高槽壽命有利。缺點(diǎn)為：電解槽送電前需要安裝分流器和軟連接片，焙燒完成后還要拆除上述器械和打撈過(guò)多的炭渣。綜上所述，比較三種焙燒方法的優(yōu)劣，可以發(fā)現(xiàn)焦炭焙燒無(wú)論在科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性和可操作性等方面都具有一定的優(yōu)勢(shì)，因此現(xiàn)代大型預(yù)焙槽基本上采用焦炭預(yù)熱焙燒方法。南平鋁業(yè)公司240kA電解槽焦炭焙燒方法簡(jiǎn)介如下：1. 裝爐工序⑴ 鋪焦及掛極裝備齊全的電解槽及輔助設(shè)施經(jīng)驗(yàn)收確認(rèn)后，可進(jìn)行裝爐工作。裝爐前必須用風(fēng)管將槽底、槽上部、陽(yáng)極表面及底掌徹底吹掃干凈，焦粒及鋪焦人員的鞋底也必須清潔。將鐵制柵欄平整地?cái)[放在陽(yáng)極投影區(qū)域，然后將焦粉倒入框內(nèi)，為改善陽(yáng)極電流分布均勻，四個(gè)角部極鋪焦用70％焦粒+30％石墨粉混合料，其它極位仍用焦粒鋪底。用板尺沿柵欄框架的長(zhǎng)度方向刮平焦粉，焦粉粒度控制在1～3mm，鋪焦厚度控制在18～20mm之間。將合格陽(yáng)極組小心地放置在焦粉上，檢查周邊及四角是否壓實(shí)焦粉，要求陽(yáng)極底撐與焦粒有70％以上的接觸面積，以確保兩極接觸良好，～1mm的間隙。⑵ 軟連接安裝軟連接的兩個(gè)壓接面必須事先處理平整，并用甲苯溶液清洗，一端用弓形夾具壓接在陽(yáng)極大母線上，另一端用螺桿、螺母與陽(yáng)極導(dǎo)桿相連。為改善陽(yáng)極電流分布，安裝軟連接時(shí)， ABAB5先單邊連接，通電8小時(shí)后根據(jù)陽(yáng)極電流分布情況，調(diào)整軟連接連接數(shù)量和位置。軟連接的作用：能夠靈活地調(diào)整陽(yáng)極電流分布；陽(yáng)極能夠自由上下位移，起到槽底熱膨脹緩沖作用。⑶ 裝爐兩排陽(yáng)極間的中縫不裝料，用10mm厚的石棉板覆蓋密閉保溫。首先在陽(yáng)極四周緊貼陽(yáng)極底掌邊沿裝2～3cm厚的冰晶石，在“人造伸腿”上均勻鋪上600kg氟化鈣，然后裝冰晶石純堿混合料（或裝電解質(zhì)塊和純堿）至槽沿板平齊，最后裝冰晶石至滿槽（陽(yáng)極塊表面以上10～15cm）。按圖5－1所示的位置予埋8根熱電偶套管