【正文】 t）=(1+*66)=取大母線平均溫度t=66℃，0=cm。 ——電解質(zhì)比電阻，Ω L——極間距離，cm。采用炭陽(yáng)極進(jìn)行電解時(shí)，～,。h；4．陽(yáng)極炭塊的消耗鋁電解的總反應(yīng)式：Al2O3+（3/1+N）C=2AL+（3N/1+N）CO2+[3（1N）/1+N] CO當(dāng)一次陽(yáng)極氣體的成分為100% CO2，則CO是產(chǎn)生AL與CO2作用的結(jié)果，一次反應(yīng)電流利用率為100%，由此一次反應(yīng)式為：Al2O3+C→2Al+CO2若電流利用率為，其二次反應(yīng)式為2（1 ）AL+3（1 ）CO2=（1 ）Al2O3+3（1 ）CO則N=（1）/[（1）]+3（1）=21 N=則理論炭消耗量為=（3/）（）=取實(shí)際炭耗量為445Kg/則單槽實(shí)際炭耗量為445103==炭耗指數(shù)=（）100%=%5. 反應(yīng)過(guò)程中生成氣體量為CO2生成量=[3] 44CO生成量=[3（）/] 28：出鋁 CO為 表4－4 物料平衡表收入支出項(xiàng)目kg/h%項(xiàng)目kg/h%氧化鋁原鋁冰晶石冰晶石氟化鋁氟化鋁氟化鈣氟化鈣陽(yáng)極炭塊碳損失量二氧化碳生成量一氧化碳生成量氧化鋁損失量合計(jì)100合計(jì)100 電壓平衡工業(yè)電解槽的電流消耗率，與電流效率和平均電壓兩個(gè)因素有關(guān)，降低平均電壓或提高電流效率都能夠減少電解槽的電能消耗率。h； 氟化鋁消耗量為：25103= kg/槽則氧化鋁的實(shí)際消耗量為==氧化鋁的理論消耗量為=102/54=氧化鋁的損失量為==3. 氟化鹽的消耗量冰晶石單耗為：5 kg/t；氟化鋁單耗為：25 kg/t；氟化鈣單耗為：2 kg/t。％～操作時(shí)需系列停電25min。mm)]陰極軟母線200mm2mm44槽周陰極母線A側(cè)600mm200mm中間4端部2B側(cè)600mm200mm中間2端部23． 短路母線：短路母線位于立柱母線下方，由絕緣板將其隔開(kāi)。下表4－2列出槽周陰極母線上電流的分配。 表4－1 陽(yáng)極母線規(guī)格表陽(yáng)極母線規(guī)格表母線類型斷面規(guī)格面積電流陽(yáng)極橫母線480mm200mm A/mm2陽(yáng)極軟母線600mm2mm A/mm2立柱母線420mm4800mm 陰極母線1．陰極軟母線：母線規(guī)格為200mm2mm， A/mm2,則陰極軟母線片數(shù)為： n== = 取44，則效驗(yàn)電流密度：D陰軟= =上式中：N鋼——陰極鋼棒數(shù)，為通長(zhǎng)型； D陰軟——陰極軟母線電流密度； S陰軟——陰極母線截面積。3．立柱母線： A/mm2,則立柱母線橫截面積為：S立柱== =200000 mm2立柱母線規(guī)格取為420mm480mm時(shí)，取一根效驗(yàn)電流密度為：D立柱== = A/mm2則立柱母線共有4柱，斷面尺寸420mm480mm，與上臺(tái)槽陰極母線以氬弧焊接，與陽(yáng)極端頭母線壓接。2．陽(yáng)極軟母線：陽(yáng)極軟母線的經(jīng)濟(jì)電流密度范圍為：～ A/cm 2， A/mm2,取軟母線的規(guī)格為600mm2mm，則軟母線的片數(shù)為：n== =，取209片。 A/mm2，母線的截面積為：Sm=（I/8）/Dm=（280000/8）/= mm2根據(jù)上面的截面積，取母線規(guī)格為480mm240mm，取一根，效驗(yàn)?zāi)妇€電流密度為：D=（I/8）/S=（280000/8）/（480240）=故陽(yáng)極母線斷面積為480240mm 2， A/mm2,長(zhǎng)度10500mm。圖 母線配置示意圖 陽(yáng)極母線陽(yáng)極母線陽(yáng)極母線采用鑄造鋁母線，用軟鋁母線與端頭母線壓緊，以便陽(yáng)極母線升降。為減少磁場(chǎng)對(duì)鋁液的影響，設(shè)計(jì)了合理的母線配置。另外鋁母線占電解槽基建費(fèi)用的25%左右，因此確定合理的母線配置和結(jié)構(gòu)也是十分重要的。陽(yáng)極母線屬于上部結(jié)構(gòu)的一部分，陰極母線排布在槽殼在槽殼周圍和底部，陽(yáng)極母線和陰極母線之間通過(guò)聯(lián)絡(luò)母線，立柱母線和軟母線連接起來(lái)，將電解槽一個(gè)一個(gè)的串聯(lián)起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)系列。電解槽與地絕緣要達(dá)到1M。即槽殼尺寸如下：槽殼寬度=3800+1252+52=4060 mm槽殼長(zhǎng)度=14100+1252+52=14360 mm槽殼深=550+450+652+652+65+65+20=1410 mm 電解槽基礎(chǔ)200KA中間下料預(yù)焙電解槽每臺(tái)槽有8個(gè)基柱，A、B側(cè)兩側(cè)基柱之間的距離為4500mm，基柱高940mm。取陰極碳?jí)K到槽膛端壁的距離為420mm，碳?jí)K間的碳糊扎縫為40mm，可計(jì)算陰極碳?jí)K的數(shù)量n:14100（n1）402420=660n解之得 n=19碳?jí)K到端壁邊緣尺寸為：（14100401866019）/2=420 mm碳?jí)K到側(cè)壁邊緣尺寸為：（38003370）/2=215 mm取陰極鋼棒規(guī)格為4480mm200mm150mm,～ A/= A/mm2,則陰極截面積為：S=280000/=1166667 mm2則陰極鋼棒數(shù)為：1166667/150200=；故取38根陰極鋼棒。本設(shè)計(jì)陰極鋼棒與陰極組合類型采用D型，即通長(zhǎng)陰極碳?jí)K。而D型長(zhǎng)炭塊幾乎貫穿全槽的寬度，炭塊接縫數(shù)是最少的，可使電解質(zhì)和鋁液滲出的可能性減少至最小，同時(shí)減少由于上抬和推積力引起的機(jī)械破損。⑶陰極結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇及計(jì)算為了使電解槽電場(chǎng)分布均勻，減少磁場(chǎng)對(duì)鋁液產(chǎn)生的流動(dòng)、隆起等不利于生產(chǎn)的影響，本設(shè)計(jì)采用陰極炭塊寬度等于陽(yáng)極炭塊的寬度，對(duì)槽殼通風(fēng)冷卻和形成良好槽幫也有好處。干式防滲料下面是兩層保溫磚，每層65mm,中間用20mm厚的氧化鋁粉填縫和整平，最底部是一層65mm厚的硅酸鈣特種絕緣板，保溫磚與耐火磚的周邊用耐火顆粒充填。⑵槽底部?jī)?nèi)襯選擇由于槽側(cè)部為散熱型結(jié)構(gòu)，所以底部要加強(qiáng)保溫。內(nèi)襯側(cè)部炭塊規(guī)格為520400125mm，側(cè)部炭塊與電解槽側(cè)壁鋼板間有一定的間隙作為伸縮縫，一般約5mm，避免電解槽投入生產(chǎn)后碳?jí)K受熱膨脹以使槽內(nèi)襯側(cè)部變形。每臺(tái)槽槽殼總質(zhì)量約為30噸。搖籃架共有14個(gè)，其中搖籃支架兩端最外的兩組與殼體焊成一體，其余14個(gè)用螺栓與翼板聯(lián)結(jié)在一起，中間墊以10285300mm的隔熱石棉板。本設(shè)計(jì)采用有底搖籃式結(jié)構(gòu)，搖籃架是彈性變形體，其優(yōu)點(diǎn)是槽殼受力不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，這樣在電解槽的端角部位，不會(huì)發(fā)生斷裂現(xiàn)象。由此可計(jì)算： 槽膛長(zhǎng)度=2420+19660+1840=14100mm 槽膛寬度=2300+21500+200=3800mm 槽膛深度=550mm 陰極結(jié)構(gòu)陰極結(jié)構(gòu)指電解槽槽體部分，由鋼制槽殼、陰極炭塊和保溫材料砌體三部分構(gòu)成。電解槽采用中間自動(dòng)打殼下料，取陽(yáng)極到槽膛側(cè)壁（大面）尺寸為300mm,到槽膛端壁（小面）距離為420mm,陽(yáng)極炭塊組間距取40mm,陽(yáng)極行間距為200mm。組裝到預(yù)焙槽陽(yáng)極鋼爪上后，利用電解槽的熱量，使保護(hù)環(huán)經(jīng)過(guò)軟化排出分解聚合焦化后，達(dá)到足夠的溫度，能有效抵御電解質(zhì)的侵蝕與沖刷，達(dá)到防止陽(yáng)極鋼爪被電解質(zhì)侵蝕的目的，延長(zhǎng)了鋼爪的經(jīng)濟(jì)使用壽命。用石墨冷搗糊將兩半圓環(huán)粘接。鋼爪與碳?jí)K澆注處裝有陽(yáng)極保護(hù)環(huán)，由于陽(yáng)極鋼爪被電解質(zhì)侵蝕現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，被侵蝕的鋼爪、磷升鐵熔化到鋁液中，使鋁液品位下降，降低了陽(yáng)極鋼爪的利用率，給生產(chǎn)帶來(lái)了不利影響，因此采用陽(yáng)極保護(hù)環(huán)加以保護(hù)。選擇每組陽(yáng)極炭塊共有4個(gè)鋼爪頭，鋼爪間距為300mm。鋼連接板規(guī)格為106016080mm，下部與鋼爪焊接。（2）．爆炸復(fù)合焊結(jié)構(gòu)鋁導(dǎo)桿與鋼板的聯(lián)結(jié)采用鋁鋼爆炸復(fù)合焊，鋼板下面焊接圓柱型鋼爪。設(shè)計(jì)陽(yáng)極鋁導(dǎo)桿規(guī)格為130mm130mm2280mm, 鋁導(dǎo)桿的長(zhǎng)度低于1700mm，鋁導(dǎo)桿的斷面尺寸為：130mm130mm。陽(yáng)極碳?jí)K組由鋁導(dǎo)桿、鋁鋼爆炸焊片、鋼連接板梁、鋼爪頭和預(yù)焙陽(yáng)極碳?jí)K組成。 陽(yáng)極結(jié)構(gòu) 陽(yáng)極由盒式夾具壓在陽(yáng)極母線上，夾持力235200KN，扭轉(zhuǎn)力矩392N電解槽煙罩密閉時(shí)，煙氣的捕集效率，若按規(guī)程作業(yè)可達(dá)98%。排煙管下部與槽頂水平密封罩板焊在一起，上部有絕緣和調(diào)節(jié)閥門，槽頂水平密封罩板與桁架焊在一起，密封罩板A、B側(cè)各留有8個(gè)缺口，以便能進(jìn)入陽(yáng)極導(dǎo)桿。門式支架與槽殼的連接出有絕緣墊板。門式支架由鋼板制成門字形，其下端鉸接在槽殼上，這種連接方式既消除了高溫下桁架伸長(zhǎng)的變形，又便于大修時(shí)拆卸。 桁架與門式支架電解槽的上部結(jié)構(gòu)承重均由鋼制的桁架和門式支架承擔(dān)。,換向器的使用是使轉(zhuǎn)動(dòng)方向直接換向，速比為1：1，聯(lián)接軸直徑為60mm，兩側(cè)聯(lián)接軸之間距離為900mm，起重機(jī)構(gòu)有4臺(tái)螺旋起重器。螺旋起重機(jī)行程為400mm,上部有導(dǎo)向軌，升降速度為100mm/min。．陽(yáng)極升降裝置陽(yáng)極提升裝置由螺旋起重機(jī)、起重機(jī)架、減速機(jī)、換向器、聯(lián)接軸和電機(jī)組成。氧化鋁等原料進(jìn)入壓力容器，采用濃相輸送經(jīng)單管輸送到40t緩沖倉(cāng)中，然后經(jīng)超濃相風(fēng)動(dòng)溜槽至下料裝置，再經(jīng)下料管加入電解槽中。 大型中間下料預(yù)焙槽結(jié)構(gòu)示意圖 上部結(jié)構(gòu) 打殼下料裝置每臺(tái)槽共有5套打殼下料機(jī)構(gòu)，其中4套是正常加工打殼下料裝置，另外一套是出鋁打殼下料裝置，另外一套是出鋁打殼下料裝置。其采用點(diǎn)式下料器，每臺(tái)電解槽有5個(gè)打殼下料裝置，定期向槽中加料，具有保持工藝條件穩(wěn)定，保持電解質(zhì)中氧化鋁濃度穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，并可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)模糊智能控制，是一種具有較高電流效率，能耗低，產(chǎn)量高，勞動(dòng)生產(chǎn)率高的槽型，同時(shí)，生產(chǎn)煙塵少，便于采用干式凈化回收。預(yù)焙陽(yáng)極電解槽根據(jù)下料的方式可以分為邊部打殼下料電解槽和中心下料打殼電解槽，其之間的不同是中心下料打殼電解槽有自動(dòng)打殼和下料裝置。聯(lián)絡(luò)母線用于槽之間、廠房之間聯(lián)絡(luò)。上部結(jié)構(gòu)可分為桁架門支架、陽(yáng)極提升裝置、打殼下料裝置、陽(yáng)極母線和陽(yáng)極組、槽密閉排煙裝置、氧化鋁超濃相輸送管道。鋁電解槽是煉鋁的主要設(shè)備，現(xiàn)代鋁工業(yè)主要兩類四種形式電解槽：（1）自焙陽(yáng)極電解槽：側(cè)插棒式自焙陽(yáng)極電解槽和上插棒式自焙陽(yáng)極電解槽（2）預(yù)焙陽(yáng)極電解槽：不連續(xù)式預(yù)焙陽(yáng)極電解槽和連續(xù)式預(yù)焙陽(yáng)極電解槽 概述工業(yè)電解槽通常分為陰極結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)，母線結(jié)構(gòu)和電氣絕緣四大部分。第四章 電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：產(chǎn)量：16萬(wàn)噸/年 鋁錠容量：280KA陽(yáng)極電流密度：效應(yīng)系數(shù)：電流效率：94%直流電耗：13400KWh/t AL當(dāng)前，世界各國(guó)正在競(jìng)相發(fā)展大型中間下料預(yù)焙槽，此種預(yù)焙槽并不是簡(jiǎn)單的重復(fù)，而是向大型化、大電流、自動(dòng)下料、自動(dòng)處理陽(yáng)極效應(yīng)，電子計(jì)算機(jī)控制的具有當(dāng)前先進(jìn)科學(xué)技術(shù)水平的現(xiàn)代化方向發(fā)展。序號(hào)指標(biāo)名稱單位數(shù)量備注1電流強(qiáng)度kA280設(shè)計(jì)值2電解槽數(shù)臺(tái)224其中備用槽10臺(tái)3電流效率%94設(shè)計(jì)值4陽(yáng)極電流密度A/cm25電解溫度℃9506極距cm～7鋁水平cm18～218電解質(zhì)水平cm22～249陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù)次/槽～ 鋁電解生產(chǎn)中的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的確定鋁電解生產(chǎn)中的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括：電流強(qiáng)度、電解槽數(shù)、電流效率、電解溫度、極距、陽(yáng)極電流密度、電解溫度、平均電壓等等。在同一臺(tái)電解槽上，槽電壓常隨生產(chǎn)操作而變動(dòng)，因此只能控制在一定電壓范圍之內(nèi)。此上就是我對(duì)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的選擇與論證。表3－5 鋁電解槽選用的陽(yáng)極電流密度鋁廠電解槽型陽(yáng)極電流密度/A對(duì)于強(qiáng)化生產(chǎn)時(shí)的情況下，陽(yáng)極電流密度增大，則有可能使上述因素向不利方面轉(zhuǎn)化，而使電流效率降低。此時(shí)，單位面積上的氣體析出量減少，排出速度降低，攪拌作用減弱，氧化區(qū)域縮小，擴(kuò)散厚度增大。 陽(yáng)極不變，而電流增加，如強(qiáng)化生產(chǎn)時(shí)。陽(yáng)極電流密度的改變存在兩種情況：① 陽(yáng)極電流密度陽(yáng)極電流密度是電解槽設(shè)計(jì)一個(gè)重要參數(shù)，一般來(lái)說(shuō)，低面積電流槽電壓低，電耗隨之降低，但并不是每個(gè)技術(shù)上可行的面積電流都是合理的，因?yàn)槊娣e電流過(guò)低，會(huì)使電解槽各部尺寸加大，使基建成本費(fèi)加大。但是從另一方面說(shuō)來(lái)，陽(yáng)極效應(yīng)宜適當(dāng)?shù)臏p少，這是因?yàn)椋孩?陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生的時(shí)候，槽電壓很高，耗費(fèi)很多的電能；⑵ 電解槽發(fā)生陽(yáng)極效應(yīng)的時(shí)候，由于蒸發(fā)，損失了氟鹽，這是很貴重的，以后還要往槽內(nèi)添加氟化鋁以補(bǔ)充其損失；⑶ 在陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生前后的一段時(shí)間內(nèi)，電流效率會(huì)明顯降低，并減產(chǎn)鋁；⑷ 當(dāng)陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生時(shí)，系列電流往往會(huì)下降，因而使系列中其他電解槽減產(chǎn)，并使它們的溫度降低。陽(yáng)極效應(yīng)是鋁電解生產(chǎn)中發(fā)生在陽(yáng)極上的一種特殊現(xiàn)象，它的發(fā)生通常與陽(yáng)極近層液中缺乏氧化鋁有著密切關(guān)系。而電解質(zhì)水平過(guò)低則熱穩(wěn)定性差，氧化鋁溶解少，不宜操作。另外此時(shí)，會(huì)使水平電流加大，垂直磁場(chǎng)增強(qiáng)，導(dǎo)致生產(chǎn)不平衡，這些都會(huì)造成電流效率下降。但是爐膛有一定深度，鋁水平過(guò)高，散熱快，已生成沉淀，從局部導(dǎo)致槽電壓降增加，甚至導(dǎo)致病槽，反而會(huì)使電流效率下降。實(shí)踐證明，鋁電解生產(chǎn)中，鋁水平有一定值，高于或低于此值均使電流效率下降。表3－4某廠某月兩水平與陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù)表月份87611兩水平（cm）23/效應(yīng)系數(shù)(次/槽晝夜)0．10．0770．0920．082在鋁電解槽內(nèi)，電解液和鋁液兩層液體按照密度差別而分為上下兩層。東予鋁廠175～前蘇聯(lián)實(shí)驗(yàn)槽2602～482～3鄭州鋁廠