縱向排列鋁電解槽電流強(qiáng)化時(shí)磁場(chǎng)及母線優(yōu)化研究.pdf

1、電解鋁是工業(yè)耗能大戶,因而電解鋁節(jié)能對(duì)工業(yè)乃至國(guó)家節(jié)能有重要意義。優(yōu)化鋁電解生產(chǎn)工藝制度是提高效率、降低能耗的主要手段,而強(qiáng)化鋁電解槽的系列電流是最常用的方式之一。強(qiáng)化系列電流有可能會(huì)給鋁電解槽帶來(lái)許多不利的影響,如熱場(chǎng)不穩(wěn)、磁場(chǎng)惡化、電場(chǎng)不安全等等。本文依托一項(xiàng)橫向課題(電解槽電流強(qiáng)化之母線改造方案及電磁場(chǎng)仿真研究)來(lái)分析并解決電流強(qiáng)化給電解槽帶來(lái)的問(wèn)題。以一臺(tái)縱向排列114.5kA系列鋁電解槽為研究對(duì)象,深入研究了電流強(qiáng)化10％對(duì)熱

2、、電、磁場(chǎng)造成的影響,提出具體的解決方案。本文主要研究?jī)?nèi)容和取得的結(jié)果如下:
　　 1)利用有限元分析軟件ANSYS建立了該系列槽電.磁耦合計(jì)算模型,并用該模型分別對(duì)電流為114.5kA和126kA運(yùn)行時(shí)做了磁場(chǎng)計(jì)算。114.5kA的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值吻合較好,證明了模型的可靠性。126kA計(jì)算結(jié)果表明,該槽電流強(qiáng)化10％時(shí),Z方向磁感應(yīng)強(qiáng)度約增大10％。電流若強(qiáng)化到126kA時(shí),磁場(chǎng)惡化將導(dǎo)致槽電壓不穩(wěn)。
　　 2)研究

3、表明該系列槽電流強(qiáng)化10％后,熱場(chǎng)受到的影響可以通過(guò)調(diào)整極距和槽電壓及加強(qiáng)槽體保溫來(lái)克服。而對(duì)電場(chǎng)的沖擊較大,局部母線電流密度已達(dá)1.05A/mm2,超出了母線長(zhǎng)期安全運(yùn)行電流密度范圍。
　　 3)針對(duì)磁場(chǎng)惡化問(wèn)題和電流過(guò)載問(wèn)題,提出具體的母線優(yōu)化方案,將一端進(jìn)電改成兩端進(jìn)電。該方案可將原進(jìn)電端電流分流19.4％至出電端,能保證改造后各段母線電流密度都在安全范圍內(nèi)。
　　 4)分別對(duì)某電解廠房?jī)?nèi)不同區(qū)段電解槽改造后槽內(nèi)磁

4、場(chǎng)做了計(jì)算。結(jié)果表明,改造后一四區(qū)槽電流強(qiáng)化至126kA.后磁場(chǎng)基本與改造前114.5kA的磁場(chǎng)相當(dāng),而二三區(qū)改造后,電流強(qiáng)化至126kA后磁場(chǎng)基本與改造前117kA的磁場(chǎng)相當(dāng)。
　　 5)對(duì)母線優(yōu)化后的電解槽做了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,結(jié)果顯示改造槽電流強(qiáng)化至118kA時(shí),槽電壓能降3.9V以下,比未改造槽平均低4.1％,達(dá)到了節(jié)能降耗的目標(biāo)。并且,改造槽出電端和進(jìn)電端鋁鏡面高度差大幅減小,反映了改造后槽內(nèi)磁場(chǎng)明顯改善。測(cè)試結(jié)果證明本計(jì)算是