【正文】 AA方向的導熱系數(shù)隨溫度變化不大，所以取與上相同的導熱系數(shù)k1=根據(jù)公式：Q3=kSADΔt=（650600）=(712) BD面的面積：SBD=（）=取750℃作為熱源的平均溫度，AB方向的導熱系數(shù)隨溫度變化不大，槽底導熱系數(shù)相同，即k2=根據(jù)公式：Q4=kSBDΔt=（75025） (713) = 槽殼總的熱損。a. 正對槽膛底的槽殼損失槽殼底面積：S==電解質(zhì)溫度：950℃，槽殼溫度：90℃，Δt=95090=860℃底部炭塊：δ1=45cm，取平均溫度為925℃。保溫磚：65mm。側(cè)部：(由里向外)伸腳：平均厚度200mm；側(cè)部炭塊：125mm；鋼殼：12mm底部：(由里向外)炭塊：450mm；耐火磚：265+2mm。V 熱量支出計算1. Al2O3反應熱 Al2O3(s)→ 2Al(l)+(g)電解溫度為950℃即1223K下查的Al2O3分解的自由能計算公尺為：ΔFt=405760+可得Al2O3的分解熱為：ΔFt=405760+12231223=每槽1h可分解Al2O3 ，QAl2O3==2. 氣體帶走的熱電解槽氣體流量：14600m3/h；排煙管煙氣溫度 ：85℃；氣體(空氣、CO、CO2等)平均比熱：Cp=h陽極氣體中CO2占75% CO占25%，CO，CO2的生成量可按以下反應方程式計算： Al2O3+12/7C→2Al+9/7CO2+3/7CO則： 電解溫度為940℃~950℃。 熱量輸入計算(1) 電能收入，Q電=IV熱=400000=(71) =(2) 陽極反應所得熱每個電解槽每小時產(chǎn)鋁量為： P==400000103=(2) 計算基礎(chǔ)條件溫度基礎(chǔ)：取25℃作為計算基礎(chǔ)；時間：取1小時；體系：槽底槽殼槽罩；體系電壓：V槽底+V電解質(zhì)+V陽極+V鐵碳+V鋼爪+V實際分壓+V效應==；開罩時間：8min/次；換陽極時間：6min/次；電流強度：400kA；陽極氣體成分：CO2 75% CO 25%；電流效率：94%；排煙量：14400m3/h；167。計算體系可以任意選擇，但必須包括生產(chǎn)設(shè)備的基本部分，否則所進行的計算就失去了實際意義。167。根據(jù)以上計算，可編制電解槽電壓平衡表如表61所示。 連接母線壓降槽外母線包括整流所到廠房的輸電線、廠房間連接母線及槽間線等。日； ——陽極效應發(fā)生時的槽電壓（V）； ——平時的槽電壓（V）； t——陽極效應延續(xù)時間（min）取為5min。 陽極效應分攤電壓降 陽極效應分攤的電壓降按下式計算： (618)式中 ——陽極效應次數(shù)（次/槽 焊點壓降陰極鋼棒鋁棒爆炸焊壓降取3mV，鋁棒與軟母線焊點之間的壓降取5mV。端部母線平均溫度為90℃，可計算母線電壓降：因槽周陰極母線為并聯(lián)形式，故槽周陰極母線電壓降取其中最大值為：。 陰極軟母線電壓降陰極軟母線長度取1000mm，截面，共43片，母線平均溫度90℃，： (617)167。由公式可計算： (613)式中 ——電流通過陰極炭塊路徑的長度，cm； ——半石墨質(zhì)炭塊的電阻率，槽底炭塊溫度為850℃時，； A——槽膛寬度的一半3900/2=1950mm S——澆鑄時陰極鋼棒， B——炭塊寬度與炭縫之和，660+40=700mm，70cm； a——結(jié)殼厚度，取100mm； ——陽極電流密度，為。 槽底電壓降鋁電解槽的槽底電壓降指槽內(nèi)鋁液至陰極鋼棒棒頭之間的電壓降，～。式中——炭塊電阻系數(shù)，400～900℃時，；d——炭塊平均電流密度d=1/2（新塊電流密度+殘極電流密度）；h——炭塊的平均導電高度，h=1/2(h1+h2)；h1——新塊有效導電高度，h1=新塊高度1/2炭碗中鋼爪高度；h2——殘極有效導電高度，h2=殘極高度1/2炭碗中鋼爪高度；設(shè)殘極長為1400mm，寬為600mm，則 (610) (611)167。(3) 卡具電壓降11mV。得到陽極立柱母線電壓降(包括軟母線電壓降)：167。(2) 平衡母線電壓降，實測取14mV。 陽極軟母線電壓降軟母線規(guī)格600mm2mm，長度為1550mm，t=60℃，則： (67) (68)167。2=8380mm。 陽極大母線電壓降取大母線平均溫度t=66℃，=，α=，由此計算得： (64)前面計算得到陽極導桿50根，每根導桿的電流負荷為： (65)采用功率法求電壓降，設(shè)陽極大母線長為： (66)式中660為陽極塊寬，40為預焙陽極間距。(63)167。167。采用炭陽極進行電解時，～。電解槽的平均電壓： (61)167。操作時系列停電25分鐘。 短路母線電解槽停電短路采用地上短路。如表列出了槽周陰記母線電流的分配。(3) 立柱母線根據(jù)立柱母線電流密度可計算立柱母線橫截面積，則立柱母線橫截面積為： (511)立柱母線規(guī)格取為400mm580mm時，取一根，則它的電流密度校驗值為： (512) 表51 陽極母線規(guī)格表母線類型斷面規(guī)格面積電流陽極橫母線580mm260mm陽極軟母線600mm2mm立柱母線460mm630mm167。(1) 陽極橫母線設(shè)計采用四端進電方式，故母線上電流為I/8。167。另外所設(shè)計的母線占電解槽基建費用的25%左右，確定合理的母線配置和結(jié)構(gòu)是十分重要的。在大型預焙槽的設(shè)計中，母線不僅被看成把電流導入的導體，而且更重要的是它產(chǎn)生的磁場，母線磁場是影響槽內(nèi)鋁液穩(wěn)定的重要因素，直接制約著鋁的氧化損失和電流效率指標的高低。 母線結(jié)構(gòu) 整流后的直流電通過鋁母線引入電解槽上，槽與槽之間通過鋁母線串聯(lián)而成，所以電解槽有陽極母線、陰極母線、立柱母線和軟帶母線；槽與槽之間、廠房與廠房之間還有聯(lián)絡母線。本設(shè)計采用通長陰極炭塊，設(shè)計規(guī)格為3410mm660mm450mm的陰極炭塊。保溫磚與耐火磚的周邊充填有耐火顆粒。干式防滲料下面是2層保溫磚，每層厚65mm，中間用2mm厚的氧化鋁粉填縫和整平，最底部是1層65mm厚的硅酸鈣特種絕緣板。(2) 槽底部內(nèi)襯選擇側(cè)部為散熱型結(jié)構(gòu)，一般底部和上部要加強保溫。炭塊和電解槽之間有一定的間隙，作為伸縮縫，以滿足電解槽投入生產(chǎn)后炭塊膨脹的需要。167。 槽殼槽殼采用搖籃式結(jié)構(gòu)，搖籃架是彈性變形體，這種槽殼受力不產(chǎn)生應力集中，在電解槽的端角部位，不會發(fā)生斷裂現(xiàn)象，這是搖籃式槽殼最大的優(yōu)點。設(shè)殘極長度為1400mm，寬為600mm，則殘極高度為： (56)167。h），則單槽陽極炭塊日消耗量：24= (54)換極周期為： (55)與前一種計算方法吻合。炭塊頂部有四個裝配爪頭的碳孔，其直徑為200mm，深為100mm。(3) 鋼爪鋼爪頭直徑為160mm，長為280mm。導桿電流密度為： (51)(2) 爆炸焊結(jié)構(gòu)鋁導桿與鋼板的聯(lián)接采用鋁鋼爆炸焊。167。電解槽電氣絕緣:在電解槽系列上，系列電壓達數(shù)百伏甚至上千伏。上部結(jié)構(gòu)可分為承重架、陽極提升裝置、打殼下料裝置、陽極母線和陽極組、集氣和排煙裝置、氧化鋁超濃相輸送管道。本設(shè)計為400kA中心下料預焙電解槽。 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。h1）/%項目/（kgh) 167。h) CO2： (槽h)碳損為： C實CC==(槽 C實=450103=(槽h） (48) 氟化鈣消耗量為：4103=（槽h） (46) 氟化鋁消耗量為：25103=（槽h） (45)(3)氟化鹽的消耗量取噸鋁冰晶石單耗為5kg/t；氟化鋁單耗為25kg/t；氟化鎂單耗為5kg/t；氟化鈣單耗為4kg/t。h） (43) Al2O3實際單耗為：1930103=（槽h）2. Al2O3消耗量(1)根據(jù)化學反應方程式Al2O32Al+3/2O2計算理論消耗量 (42)(2)實際消耗量 %—%，取其值為1930kg/t。 主要經(jīng)濟技術(shù)指標的確定與列表鋁電解生產(chǎn)中主要技術(shù)經(jīng)濟指標包括：電流強度、電解槽數(shù)、電流效率、電解溫度、極距、陽極電流密度、電解溫度、平均電壓等等各項經(jīng)濟指標列于下表31中：表31 經(jīng)濟指標序號指標名稱單位數(shù)量備注1電流強度kA400設(shè)計值2電解槽數(shù)臺208其中備用槽9臺3電流效率%94設(shè)計值4陽極電流密度A/cm25電解溫度℃9409506極距cm7鋁水平cm20228電解質(zhì)水平cm22249陽極效應系數(shù)次/槽?日10電能消耗率kWh/tAl13200直流電耗11平均電壓V12氧化鋁單耗kg/tAl193013陽極炭塊單耗kg/tAl450凈耗14冰晶石單耗kg/tAl515氟化鋁單耗kg/tAl2516氟化鎂單耗kg/tAl517分子比18單槽日產(chǎn)量kg理論值第四章 物料平衡167。重油用于壓縮空氣等，蒸汽用量大31536t/a，重油為9200t/a。7. 水、電、空氣等根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)實踐，一般生產(chǎn)用水量為4642m3/d，生產(chǎn)用水173m3/d，循環(huán)水40695m3/d，生產(chǎn)排水2068m3/d，生活排水173m3/d，二次水重復利用率為90%。 6. 耐火材料與炭糊所選用的耐火材料必須能夠保證側(cè)部能夠良好散熱，底部保溫效果好且能夠防止電解質(zhì)和鋁液的滲透。 (3) 陽極炭塊的消耗 根據(jù)反應方程式： Al2O3+3/2C→2Al+3/2CO2 計算理論碳耗量： (33)由于陽極副反應，實際生產(chǎn)中生成的氣體是CO2和CO的混合物，其中CO2約占75%，CO占25%。根據(jù)國內(nèi)外生產(chǎn)實踐，取其值為1930kg/t。陽極炭塊間距取40mm，陽極行間距為200mm。a. 陽極斷面尺寸陽極總面積為：S陽=400000/=故需陽極炭塊數(shù)：n=(15566)=取48塊陽極，分兩行排列，每行24組炭塊。本設(shè)計400kA電解槽陽極到槽幫的距離為大面300mm，小面420mm，中縫為200mm。過大，則熱損失大，電解槽造價也高。本設(shè)計所采用的槽膛深度為550mm。綜合各種因素的考慮，本設(shè)計陽極尺寸設(shè)計為1550mm660mm540mm，采用四個鋼爪，?個1。本設(shè)計槽壽命為2000天，即2000/365=。1. 電解槽壽命論證國外大型預焙槽壽命都在60個月即1800天以上，有的已達到100個月即3000天。陽極效應發(fā)生后的持續(xù)時間約定為5min左右比較合適。(7) 陽極效應系數(shù)每日分攤到每槽的陽極效應次數(shù)稱為陽極效應系數(shù)。(6) 電解質(zhì)水平和鋁液水平所謂電解質(zhì)水平和鋁液水平，是指他們各自的厚度而言。~。(2) 電解質(zhì)成分本設(shè)計400kA電解槽的電解質(zhì)成分為：~，%%，%~%。目前電解煉鋁的電流效率一般在88%~95%。這些指標互相影響，總的來說，在一定時期內(nèi)盡可能地保持其相對穩(wěn)定，下面對它們分別進行選擇論證。第三章 技術(shù)經(jīng)濟167。 ，土地資源充足，而且位于郊外，避免對中心城市的影響。因此，要求廠址區(qū)域有較大的環(huán)境容量。目前，世界上工業(yè)生產(chǎn)鋁的工藝方法普遍采用“高溫熔鹽電解法”。同時，洛陽市又有各種研究院諸如，七二五研究院，613所 ，中色科技（國內(nèi)唯一以有色金屬加工行業(yè)規(guī)劃、工程設(shè)計、設(shè)備研制、科研開發(fā)及工程總承包為主的綜合性機構(gòu)）、洛銅（國家級重有色金屬檢測試驗中心） ，隧道工程局、工程兵科研三所等，這些單位大多是全國的行業(yè)技術(shù)歸口單位，有很強的研發(fā)實力，為我提供強有力的科技支撐。現(xiàn)代化大型電解鋁廠是一個技術(shù)密集型企業(yè)，需要各種高素質(zhì)人才。167。產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)交通便利，二廣高速伊川出口、焦枝鐵路伊川站等均集聚區(qū)內(nèi)。伊川縣地貌特殊，為了提高土地使用效率，該縣將產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)分為東西兩園。一般來說，如果廠址有方便的、低成本的外部運輸系統(tǒng)，如鐵路運輸系統(tǒng)，則可以大大地降低運輸費用。 同時廉價的煤電供應，保證了