新型稳流保温铝电解槽节能技术的工业推广应用

在大量铝电解槽物理场研究的基础上,中国铝业郑州有色金属研究有限公司开发了新型稳流保温铝电解槽节能技术,该技术的目标在于降低电解铝吨铝能耗。基于模拟仿真计算结果,集成铝阴极稳流优化技术、电压平衡优化技术、热场设计优化技术、工艺参数匹配优化技术,形成了新型稳流保温铝电解槽的设计准则。新型稳流保温铝电解槽节能技术自2013年起在200~500kA系列800多台电解槽上推广实施。新型稳流保温铝电解槽稳定运行电压3.75~3.85V,电流效率92.0%~94.0%,吨铝直流电耗12 200~12 500kWh。     

500kA铝电解槽物理场优化研究

介绍了500kA电解槽物理场优化研究开发,包括电场和磁场、流动场、热场、应力场的平衡设计,500kA电解槽基本参数、生产技术条件及主要生产技术指标情况。     

NEUI500kA大容量铝电解槽焙烧方案研究

NEUI500kA大容量铝电解槽为东北大学设计研究院(有限公司)开发的500kA级铝电解槽,制定匹配而合理的焙烧方案对于电解槽稳定高效长寿运行十分重要。本文介绍了500kA大型铝电解槽铺焦挂极、装炉、焙烧等过程控制,指出了焙烧过程的重点环节,跟踪测试分析了焙烧过程中的各类关键数据,为同类型铝电解槽的焙烧提供了借鉴。     

500 kA铝电解槽新式节能阴极结构技术的应用研究

本研究将新式节能阴极结构技术应用于某铝厂500kA铝电解槽,通过电解槽电热平衡仿真模拟,设计保温型内衬结构,成功减少了铝液中水平电流,并降低了电解槽阴极电压降。与传统铝电解槽相比,节能降耗效果显著。     

高导电阴极钢棒结构铝电解槽电热场仿真计算

采用有限元仿真计算的方法对高导电阴极钢棒结构240kA铝电解槽进行了电热场计算。分析高导电阴极钢棒对铝液水平、槽电压以及电解槽温度分布的影响。结果表明,阴极压降可以有效降低107mV,并可有效减少铝液中的水平电流。     

420kA大型铝电解槽槽上部集气烟道结构优化改造

对420kA大型铝电解槽槽上部集气烟道的结构优化与改造进行了研究。利用FLUENT软件对某公司420kA电解槽V形单烟道内烟气流动状况进行了仿真模拟,获得了烟气在出口压力设定为-400Pa时电解槽槽腔以及集气烟道内的速度场、压力场的分布情况。针对其不足,将其优化改造为上位双烟道分区集气结构,通过模拟计算结果和生产现场实际数据进行对比,仿真结果正确可靠。优化改造后的烟道集气效果较好,可实现烟道集气均匀,能提高烟道集气效率,可实现电解槽的节能降耗。通过进一步模拟计算获知,当优化改造后的烟道出口压力调节至-300Pa时即可满足生产和设计要求。     

5kA级惰性阳极铝电解槽流场仿真研究

针对铝电解槽流场计算方法的不足,率先提出一种用于铝电解槽流场仿真计算的间接耦合方法,并使用此方法对5 kA级惰性阳极铝电解槽分别在电磁力、阳极气体、电磁力和阳极气体共同作用下的电解质和铝液流场分布情况进行了仿真计算。计算表明,计算方法能够合理计算出电解质和铝液在任一体积力作用下的流场分布。5 kA级惰性阳极铝电解槽电解质流动主要受阳极气体控制,铝液流动主要受电磁力控制。电解质在仅电磁力作用、仅阳极气体作用、电磁力和阳极气体共同作用下的平均流速分别为1.784 cm/s、3.657 cm/s、3.814 cm/s,铝液平均流速分别为1.295 cm/s、3.509 cm/s、3.696 cm/s。     

500kA铝电解槽技术与焙烧启动的生产实践

介绍了500 kA铝电解槽的技术特点,如新型阴极钢棒结构技术、优异合理的电磁场分布、良好的热平衡设计和上烟道双烟管配置。同时详细介绍了500 kA电解槽焙烧启动流程、生产管理及运行效果。     

我国铝电解槽计算机仿真技术的研究发展及现状

铝电解槽的多物理场仿真及在线动态仿真分析研究对铝电解槽大型化、微机过程控制化的开发、优化设计、生产启动和运行管理具有重要的指导意义.文中阐述了铝电解槽物理场模型和计算方法的发展过程及主要的商业化分析软件,列举了21世纪以来我国科研工作者在铝电解槽电、热、磁、流体和应力场仿真及智能多模式控制系统领域的重要科研成果.文中分析了我国铝电解槽多物理场及在线动态仿真的研究现状与发展前景,并提出了未来我国在铝电解槽计算机仿真研究领域亟待解决的问题,即磁流体全槽模型的建立与分析;多物理场同一计算平台的耦合解析;铝电解槽的全息仿真技术、在线动态仿真技术以及焙烧启动方式、材料属性对铝电解槽运行影响的研究分析;强适用性、参数化建模应用软件的开发.     

350kA铝电解槽技术填补国内空白

由青铜峡铝业集团和贵阳铝镁设计研究院研发的“GY-350kA特大型铝电解槽技术开发与系列应用”项目,于2005年5月17日通过了中国有色金属工业协会的技术鉴定。该项目首次应用于250kt/a大型铝电解系列,属国际首创;开发创新GY-350kA特大型铝电解槽“物理场”的研究设计达到国际领先水平,其中“磁场”设计采用的新工艺,满足稳定生产要求;槽内衬侧壁、炉底采用新型材料,其电解槽“热场”仿真计算与测试结果表明,具有槽底保温、侧部散热的明显特征;铝电解槽采用30%高石墨质阴极炭块,炉底电压降比普通阴极块降低50～60mV;新焙烧启动方法,解决了电…     

铝电解槽侧壁换热体系的计算建模与应用

以商业软件ANSYS为平台,建立了400 kA预焙阳极铝电解槽侧壁换热体系的的三维仿真模型,并进行了具体的数值模拟计算。结果表明:在设定的工况条件下,熔体区侧壁最高温度为112℃,与常规的自然冷却相比,降低150℃以上,侧壁单组换热器的换热量为2 342 W。炉帮形状比较规整,炉帮厚度为16.8 cm左右。研究成果可为铝电解槽侧壁换热体系的设计提供参考。     

铝电解槽三维电热场耦合分析

利用有限元软件ANSYS,建立了包含摇篮架在内的铝电解槽完整的有限元模型。针对沈阳铝镁设计研究院设计的300kA铝电解槽,进行了三维电热场耦合分析。模拟结果说明所建模型是正确的,为电解槽的优化设计和改造提供参考。     

铝电解槽槽壳侧部散热计算方法的研究

本文借助ANSYS有限元分析软件,对某厂240 kA预焙阳极铝电解槽槽壳侧部散热进行研究,建立半槽切片有限元解析模型,对其电、热场进行耦合计算。该模型的计算结果与实测值吻合较好(槽壳各区域表面温度偏差在4℃以内),所计算的侧部散热量与实测值基本相符,与传统的公式计算相比,更能真实地反映铝电解槽实际运行的散热状况,为铝电解槽能量平衡的研究与优化设计提供精确、快速的研究手段。     

186kA大型预焙阳极铝电解槽流场的数值计算

应用SIMPLER算法对186kA大型预焙阳极铝电解槽的流场进行了计算。由计算结果可以看出,186kA大型预焙阳极铝电解槽的流场分布较为均匀,且流速较小,这将对铝电解生产的稳定操作、延长铝电解槽的寿命以及提高电流效率产生良好的影响。     

500kA电解槽用铝电解多功能机组的开发与应用

针对大型预焙阳极铝电解槽电流强度不断增大的趋势,重点阐述本单位最新研发的、应用在500 kA电解槽结构中的铝电解多功能机组之技术创新点;介绍了在该机组中应用的国内首创、具有自主知识产权的几种主要结构,对类似产品的设计与改进创新具有重要的指导意义。     

异型阴极在350kA铝电解槽上的应用

通过对异型阴极在350 kA铝电解槽系列的应用,实现了电解槽低电压高电流效率的工艺控制,使吨铝直流电耗降至12 544 kW· h/t-Al.     

阴极炭块材料对铝电解槽电热场影响的研究

阴极炭块材料的选取与铝电解槽的经济效益密切相关。以某180 kA级铝电解槽为例,采用有限元分析软件ANSYS建立电热场数学模型,分析比较了半石墨质、半石墨化和石墨化三种阴极炭块材料对电解槽电热场的影响。结果表明,上述三种情况下的阴极炭块欧姆压降分别为0.286 V、0.226 V和0.142 V,总散热量分别为333 kW、339 kW和346 kW,采用石墨化阴极炭块的节能效果最好,而半石墨化阴极炭块次之。