【正文】 及 2 300MW 機(jī)組發(fā)電工 程 工程編號： SG8909CS3 30 電解鋁的名義規(guī)模 本工程電解鋁名義產(chǎn)能為 28萬 噸 /年，設(shè)計實際產(chǎn)能達(dá) /年。分兩個系列建設(shè)，其中一個完整系列的設(shè)計產(chǎn)能為 21萬噸 /年，另一個系列設(shè)計產(chǎn)能為 萬噸 /年。 電解槽數(shù)量的確定 工作槽數(shù) 1) 每臺槽日產(chǎn)原鋁量 Q1 =179。 I179。η179。 t179。 106 =179。 300000179。 93%179。 24179。 106 =(t/臺 .d) 式中： g/ I電流強(qiáng)度 A η 電流效率 % t日工作小時數(shù) h 每臺槽年產(chǎn)原鋁量： Q2=Q1179。 365=179。 365=(t/臺 .d) 2) 工作槽數(shù) 本設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模按實際年產(chǎn)原鋁 281000t (鑄造損失 %)設(shè)計，安裝生產(chǎn)槽數(shù)： 281 00 0 ???N (臺 )取 345 臺 SAMI 山西華澤鋁電有限公司 28萬噸電解鋁 設(shè)計階段：初步設(shè)計 沈陽鋁鎂設(shè)計研究院 及 2 300MW 機(jī)組發(fā)電工 程 工程編號： SG8909CS3 31 備用槽數(shù) 由于本工程采用電解槽集中大修方式，引進(jìn)必要的技術(shù)設(shè)備后，不但能夠充分發(fā)揮并最大限度地提高電解槽大修的質(zhì)量，提高電解槽壽命，減少備用臺數(shù)節(jié)省投資，而且能改善大修工人的勞動條件，并能大幅降低大修一臺槽的天數(shù)，由原來的從冷卻到大修一臺槽約 5060 天降為采用電解 槽集中大修方式后的 15 天左右。這樣備用臺數(shù)為： 153451800 ????? tNn (臺 )取 3 臺 式中： t大修一臺電解槽時間 d N系列生產(chǎn)槽數(shù) 臺 1800電解槽內(nèi)襯平均壽命 d 電解車間系列安裝槽數(shù) N+n=345+3=348(臺 ) 電解系列的生產(chǎn)能力 年產(chǎn)原鋁量： Q 原鋁 =179。 345=282893(t) 年產(chǎn)重熔用鋁錠量 (鑄造損失按 %計 ) Q 鋁錠 =282893179。 (%)=281479(t) 電解系列的電力制度 由于本電解 鋁工程規(guī)模為 28萬噸 /年，分兩個系列建設(shè)，按一個完整系列 (安裝 260 電解槽， 2 臺備用 )計算。 電解槽同時發(fā)生陽極效應(yīng)的或然率計算如下： nmnnmnm ppCP ???? )1( SAMI 山西華澤鋁電有限公司 28萬噸電解鋁 設(shè)計階段：初步設(shè)計 沈陽鋁鎂設(shè)計研究院 及 2 300MW 機(jī)組發(fā)電工 程 工程編號： SG8909CS3 32 式中： nmP n 個電解槽同時發(fā)生陽極效應(yīng)的或然率 nmC 在 m 個數(shù)中取 n 個組合數(shù) m工作電解槽數(shù) n同時發(fā)生陽極效應(yīng)的電解槽數(shù) P在一個電解槽中發(fā)生陽極效應(yīng)的或然率 1P在一個電解槽中無陽極效應(yīng)的或然率 P=a/(a+b) 式中： a陽極效應(yīng)延續(xù)的時間 b無陽極效應(yīng)的時間 電解槽生產(chǎn)臺數(shù)： 258 臺 效應(yīng)系數(shù)： 次 /臺 .日 陽極效應(yīng)時電壓升高： 35V 陽極效應(yīng)延續(xù)的時間： 5 分鐘 表 105 同時產(chǎn)生陽極 效應(yīng)的電解槽數(shù) 效應(yīng)時間占系列 工作時間的百分?jǐn)?shù) 系列電壓 (V) 系列電流 (A) n=0 300000 n=1 300000 n=2 300000 n=3 300000 n=4 降電流 根據(jù)電壓平衡 ， 本設(shè)計槽平均電壓為 V。其中效應(yīng)升高部分電壓為： SAMI 山西華澤鋁電有限公司 28萬噸電解鋁 設(shè)計階段：初步設(shè)計 沈陽鋁鎂設(shè)計研究院 及 2 300MW 機(jī)組發(fā)電工 程 工程編號： SG8909CS3 33 )( VnV TV ?? ?????效應(yīng)均攤 其中 η — 效應(yīng)系數(shù) 次 /槽178。日 V— 效應(yīng)時槽電壓升高值 v T—效應(yīng)持續(xù)時間 min 24––每天 24小時 60––每小時分鐘數(shù) 則電解槽的工作電壓 V 槽 與槽母線均攤電壓 V 母線均攤 之和為： V 槽 +V 母線均攤 =V 平均 V 效應(yīng)均攤 ==(V) 正常系列工作電壓為： V 正系 =(V 槽 +V 母線均攤 )178。 n1=179。 258=(V) 其中 n1—工作 槽數(shù) 正常槽內(nèi)電阻 (包括母線均攤 )為： )( 6 ?????? ?IVR 其中： V—去掉電解質(zhì)反電動勢的槽電壓 V I—系列電流強(qiáng)度 A —電解質(zhì)反電動勢 發(fā)生一個效應(yīng)時槽內(nèi)阻為： )( 4 ?????????? ?IVVVR ）（ 母線均攤槽效應(yīng) 其中 V 效應(yīng) —發(fā)生一個效應(yīng)時效應(yīng)電壓 (V) 當(dāng)系列同時發(fā)生 3 個陽極效應(yīng)時，不調(diào)電壓，此時系列電流為： ? ? ? ?ARVI 27 144 46 ??????? ????? ??系系 其中 V 系 —預(yù)留 1 個效應(yīng)電壓的系列電壓 (V) R 系 —發(fā)生 3 個效應(yīng)時的系列電阻 (Ω ) SAMI 山西華澤鋁電有限公司 28萬噸電解鋁 設(shè)計階段：初步設(shè)計 沈陽鋁鎂設(shè)計研究院 及 2 300MW 機(jī)組發(fā)電工 程 工程編號： SG8909CS3 34 電解車間配置 鋁電解車間 的任務(wù)是生產(chǎn)液態(tài)原鋁，其主要生產(chǎn)及輔助設(shè)備為鋁電解槽、電解多功能操作裝置、真空抬包、陰極搬運(yùn)機(jī)構(gòu)，電解槽整體轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)構(gòu) (包括天車軌道提升梁及龍門天車 )。 本次 28 萬噸電解鋁工程電解車間共建設(shè)兩個電解系列，每個電解系列的電解車間由兩棟互相平行、跨度為 27 m 的兩層樓廠房組成，車間一樓安裝槽體和陰極母線，標(biāo)高為 m，地坪為素混凝土地坪。二層樓為操作地坪，標(biāo)高為 m。操作地坪為混凝土樓板 ，槽周圍地坪設(shè)有通風(fēng)格子板。從 至 m 標(biāo)高之內(nèi)不允許有帶零電位的鐵件外露，以免觸電傷人。 兩 棟廠房間距 42 m，兩個系列電解車間相距 60 m(大修車間在此區(qū)域內(nèi) )。共配置有 4 套凈化系統(tǒng)，新鮮氧化鋁、載氟氧化鋁貯槽各 4座及 4 套配料及超濃相輸送系統(tǒng)。每棟廠房間由 4 條通道連接，供出鋁、新舊陽極的運(yùn)輸及其它物料、設(shè)備等運(yùn)輸用。 第一電解系列廠房長 928 m，每棟廠房內(nèi)安裝 300 kA 預(yù)焙陽極電解槽 130 臺 ， 第二電解系列廠房長 m，每棟廠房內(nèi)安裝 300 kA預(yù)焙陽極電解槽 44 臺 ， 兩個系列共安裝 348 臺電解槽。電解槽在廠房內(nèi)呈單排橫向配置，兩臺相鄰槽的中心距為 m，電解槽縱向中心線距廠房軸線分別為 m 和 m，電解槽槽沿標(biāo)高為+ m。 兩個電解系列共配置 11 臺電解多功能機(jī)組，其中一臺備用，第一電解系列每棟廠房安裝電解多功能機(jī)組 4 臺，第二電解系列每棟廠房安裝電解多功能機(jī)組 1 臺。為了節(jié)省投資、降低機(jī)組的工作壓力，在第二電解系列每棟廠房安裝 1 臺供出鋁用 30/5 t 雙鉤電動絕緣雙梁橋式起重機(jī)。電解多功能機(jī)組軌頂標(biāo)高為 m。 SAMI 山西華澤鋁電有限公司 28萬噸電解鋁 設(shè)計階段：初步設(shè)計 沈陽鋁鎂設(shè)計研究院 及 2 300MW 機(jī)組發(fā)電工 程 工程編號： SG8909CS3 35 國內(nèi)電解鋁廠使用的真空出鋁抬包的有效鋁液容量多數(shù)小于6 噸，這種型號的抬包比較適用 200kA 槽型的鋁廠。 SY300 電解槽日產(chǎn)原鋁 噸， 6 噸真空抬包只能滿足 2 臺槽出鋁，而且還會過多占用多功能機(jī)組的工作時間，增加抬包運(yùn)輸車的工作頻率。因此本設(shè)計采用 12 噸真空 出鋁抬包。 電解車間第二通道是大修通道，與機(jī)修車間連接。兩個電解系列共配置一臺進(jìn)口陰極搬運(yùn)天車，一套進(jìn)口龍門轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，其中包括 10 臺天車軌道提升梁 (含機(jī)修車間 )和兩臺進(jìn)口龍門轉(zhuǎn)運(yùn)天車。當(dāng)電解槽和電解多功能機(jī)組需要大修時，由陰極搬運(yùn)機(jī)構(gòu)和龍門轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)運(yùn)至機(jī)修車間。 在每臺電解槽煙道側(cè)墻上設(shè)一臺槽控箱和一臺氣控柜。 氣控柜內(nèi)裝有電磁換向閥，任務(wù)是接受槽控箱 的指令，控制打殼氣缸和定容器氣缸的往復(fù)運(yùn)動。 電磁換向閥有先導(dǎo)閥和直動閥兩種，先導(dǎo)閥對工作介質(zhì)和工作環(huán)境要求非常嚴(yán)格，如果用于電解車間，會使車間的檢修量成倍增加。直動閥的柱塞由電磁鐵直接驅(qū)動，適用于多粉塵的環(huán)境。 本設(shè)計采用將直動式電磁換向閥集成在一個箱體內(nèi)的 氣控柜內(nèi) ，安裝于車間煙道端煙管下方嵌入墻內(nèi)，即美觀又增大了煙道端的操作空間。 車間內(nèi)設(shè)有壓縮空氣管道，以便為槽上氣控設(shè)備或出鋁提供壓縮空氣。 電解槽采用槽罩密閉，電解槽產(chǎn)生的煙氣經(jīng)槽排煙管匯集于敷設(shè)在廠房外側(cè)的總管送至凈化系統(tǒng)。 供電的整流所在廠房的一 端。 電解車間的配置圖見附圖 S8909CS33。 SAMI 山西華澤鋁電有限公司 28萬噸電解鋁 設(shè)計階段：初步設(shè)計 沈陽鋁鎂設(shè)計研究院 及 2 300MW 機(jī)組發(fā)電工 程 工程編號： SG8909CS3 36 電解生產(chǎn)工藝操作制度 生產(chǎn)技術(shù)參數(shù) 系列電流強(qiáng)度 300 kA 電解槽工作電壓 V 電解溫度 940～ 960℃ 電解質(zhì)分子比 ～ 電解質(zhì)水平 20～ 22 cm 鋁液水平 18～ 20 cm 極 距 4～ cm 效應(yīng)系數(shù) 次 /臺178。日 氧化鋁濃度 2～ 3% 作業(yè)制度 鋁電解生產(chǎn)的特點是全年連續(xù)運(yùn)行，所以本設(shè)計規(guī)定電 解生產(chǎn)全年365 天，連續(xù)生產(chǎn)。作業(yè)班制為每天三班，每班工作 8 小時。 主要作業(yè)的工作制度 電解車間的主要操作為電解槽加工 (包括正常加工、效應(yīng)加工和非正常加工等 )、陽極交換及換極加料、出鋁、提升陽極母線、陽極搬運(yùn)、出鋁抬包的運(yùn)輸、電解槽的起動、停槽及各種物料的運(yùn)輸以及大修電解槽或多功能機(jī)組的轉(zhuǎn)運(yùn)等。 1) 加工制度 由主控計算機(jī)和槽控機(jī)按設(shè)計程序自動進(jìn)行。 a. 正常加工： 電解槽正常加工由槽控機(jī)根據(jù)氧化鋁濃度控制加料時間和加料量，平均加料間隔約為 min。 b. 效應(yīng)加工： SAMI 山西華澤鋁電有限公司 28萬噸電解鋁 設(shè)計階段：初步設(shè)計 沈陽鋁鎂設(shè)計研究院 及 2 300MW 機(jī)組發(fā)電工 程 工程編號： SG8909CS3 37 效應(yīng)系數(shù)為 次 /臺178。日，效應(yīng)間隔時間 80小時。效應(yīng)預(yù)報和熄滅由計算機(jī)控制進(jìn)行效應(yīng)加工處理，效應(yīng)一發(fā)生電解槽上及休息室控制盤上紅色效應(yīng)燈泡就亮了，蜂鳴器也響起來，槽控箱顯示電壓上升。這時計算機(jī)控制會自動處理效應(yīng)，通過下料及陽極通過提升機(jī)構(gòu)的抬上和下降反復(fù)動作來熄滅效應(yīng)，若計算機(jī)在 5 分鐘內(nèi)未熄滅效應(yīng)，則可以人工熄滅。既采用木棒來熄滅，出鋁氣缸打個洞將木棒插到陽極下面直到熄滅效應(yīng)為止。 2) 出鋁制度 正常槽每天出鋁一次約 2247 kg。出鋁抬包用電解多功能天車的出鋁小車或?qū)９┏鲣X用電動絕緣雙梁橋式起重機(jī)吊起，送至電解槽 處，利用抬包蓋上的壓縮空氣噴射器造成的負(fù)壓將槽內(nèi)鋁液抽出。出鋁小車上部有電子秤，可以準(zhǔn)確顯示出鋁量。出鋁抬包有效容積為 12 噸， 5臺槽為一抬包，將抬包吊運(yùn)至通道處由專用抬包運(yùn)輸車將抬包運(yùn)至鑄造車 間。 3) 陽極工作制度 因為伴隨電解生產(chǎn)的進(jìn)行，鋁電解槽的預(yù)焙陽極不斷消耗需要定期更換，每組陽極的更換周期為 29 天。陽極組裝車間提供的新陽極組由陽極拖車或叉車運(yùn)至電解車間出鋁側(cè)通道或車間通道處的托盤上。更換陽極的工作由電解多功能天車上的機(jī)械手完成，為維持熱平衡和防止氧化，更換后的新陽極由電解多功能天車上的加料裝置在其 表面覆蓋 18厘米厚約 300 kg 的新鮮氧化鋁或破碎電解質(zhì)，要使陽極表面上的覆蓋料經(jīng)常具有一定的形狀。 電解槽每 20 天進(jìn)行一次陽極轉(zhuǎn)接，由電解多功能機(jī)組和陽極母線提升框架協(xié)助完成。 SAMI 山西華澤鋁電有限公司 28萬噸電解鋁 設(shè)計階段：初步設(shè)計 沈陽鋁鎂設(shè)計研究院 及 2 300MW 機(jī)組發(fā)電工 程 工程編號： SG8909CS3 38 電解多功能天車的選取 電解多功能天車的主要功能 電解多功能機(jī)組是電解車間主要的設(shè)備之一，由它完成的工藝操作主要包括： 1) 更換陽極 a. 打開殘極周圍的電解質(zhì)結(jié)殼，換下殘極組，并且記錄殘極底掌高度。 b. 清理空極處的電解質(zhì)沉淀及浮渣塊。 c. 換上新陽極，并且保證新陽極底掌高度與換下殘極底掌高度相同 。 d. 裝運(yùn)陽極保溫料 (破碎電解質(zhì)或新鮮氧化鋁 )，并且為新陽極組添加保溫料。 2) 裝運(yùn)氟化鋁，并且為電解槽氟化鋁料箱加氟化鋁 3) 完成電解槽打殼加料 4) 協(xié)助完成電解槽出鋁，顯示、記錄和累計出鋁量 5) 協(xié)助完成陽極母線轉(zhuǎn)接 6) 完成電解車間內(nèi)安裝和檢修等吊運(yùn)工作 電解多功能機(jī)組主要結(jié)構(gòu)： 1) 大車縱向運(yùn)行機(jī)構(gòu) 2) 主小車：包括帶空調(diào)可旋轉(zhuǎn)駕駛室、打殼系統(tǒng)、料箱及加料系統(tǒng)、更換陽極及扭拔裝置。 3) 電解質(zhì)清理抓斗 4) 出鋁小車 (固定架式 ) 5) 氟化鋁料箱及加料裝置 6) 附在兩個行走小車上的絕緣電動葫蘆 7) 電氣控制設(shè)備 8) 空氣壓縮機(jī) SAMI 山西華澤鋁電有限公司 28萬噸電解鋁 設(shè)計階段：初步設(shè)計 沈陽鋁鎂設(shè)計研究院