CN102817045A - 一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定的方法 - Google Patents

一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102817045A
CN102817045A CN2012102622325A CN201210262232A CN102817045A CN 102817045 A CN102817045 A CN 102817045A CN 2012102622325 A CN2012102622325 A CN 2012102622325A CN 201210262232 A CN201210262232 A CN 201210262232A CN 102817045 A CN102817045 A CN 102817045A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxygen
measuring method
current efficiency
electrolysis cell
aluminium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012102622325A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102817045B (zh
Inventor
杨建红
张艳芳
黄钦佩
王跃勇
唐新平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aluminum Corp of China Ltd
Original Assignee
Aluminum Corp of China Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aluminum Corp of China Ltd filed Critical Aluminum Corp of China Ltd
Priority to CN201210262232.5A priority Critical patent/CN102817045B/zh
Publication of CN102817045A publication Critical patent/CN102817045A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102817045B publication Critical patent/CN102817045B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定方法，所述测定方法包括以下步骤：通过安装在惰性电解槽的烟气管道上的监测系统测量烟气温度、流速、压力及氧气浓度数据，将所有监测到的数据送入数据处理器后，进行电解槽氧气排放量计算，并结合采集的系列电流计算出电流效率。本发明为惰性电解槽的生产提供了氧气浓度测定和电流效率预测的方法，可供了解惰性铝电解槽实时运行状态，供控制系统进行氧化铝按需下料控制和浓度稳定控制，通过惰性电解槽所产氧气量统计，通过和理论出铝量的对比来指导生产使用，有助于惰性铝电解槽生产运行的精准控制和管理。

Description

一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定的方法
技术领域
本发明属于铝电解领域，尤其涉及一种惰性铝电解槽过程产生氧气的检测和电流效率测定的方法。
背景技术
惰性铝电解槽区别于现行广泛应用于原铝生产的电解槽是：惰性电解槽不再使用现行槽所用的炭阳极来进行电解生产，取而代之的是惰性阳极，有金属惰性阳极、陶瓷惰性阳极、金属陶瓷惰性阳极等等，惰性阳极不同于炭阳极参与电解反应，而是基本不参与电解反应，因此，在生产过程中，惰性电极在产生铝的同时释放出来的是氧气而非二氧化碳。
传统电解槽反应            2Al2O3 + 3C = 4Al + 3CO2
惰性电解槽反应             2Al2O3 =  4Al + 3O2
与碳阳极相比，惰性阳极有以下优点：(1)惰性阳极消耗较少，可大量减少优质碳素材料的消耗；(2)惰性阳极不需要经常更换。不仅减少了阳极的维护操作费用，而且有利于铝电解过程的稳定；(3)阳极气体是有价值的副产品氧气，劳动条件和环境友好，不存在污染问题；(4)为设计高效节能新型铝电解槽创造了条件。因此，世界各大铝业公司都在加速惰性铝电解槽的试验和研究。
由于惰性铝电解槽相关的很多生产过程、操作、控制等都是有别于现行铝电解槽的全新的工作。由于惰性铝电解槽在电解过程中生产氧气，使得通过监测氧气来推算和测定电解槽的电流效率变得可能。
发明内容
本发明的目的是提供一种惰性铝电解槽过程产生氧气的检测和电流效率测定的方法。
上述目的是通过下述方案实现的：
一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定方法，所述测定方法包括以下步骤：通过安装在惰性电解槽的烟气管道上的监测系统测量烟气温度、流速、压力及氧气浓度数据，将所有监测到的数据送入数据处理器后，进行电解槽氧气排放量计算，并结合采集的系列电流计算出电流效率。
根据上述的测定方法，其特征在于，所述氧气排放量的计算方法是根据所述监测系统所测得的烟气的温度、压力、流速、氧气浓度，以及烟气管道的管径和指定的时间，来计算规定时间内排放的氧气体积，根据理想气体状态方程P0V0T0=P1V1T1再转换成标准状态下的氧气体积。
根据上述的测定方法，其特征在于，所述电流效率的计算方法是根据单位时间内惰性铝电解槽排放出的氧气总量，计算出氧气质量，再根据氧化铝的电解反应所产金属铝和氧气的质量比例关系，计算出单位时间内生成的铝的质量，结合在单位时间内根据槽电流计算出的理论最大产铝量，单位时间内生成的铝的质量与单位时间内根据槽电流计算出的理论最大产铝量的比例关系即为该铝电解槽在此单位时间内的瞬时电流效率。
根据上述的测定方法，其特征在于，根据多个单位时间的瞬时电流效率均值，即可得到电解槽在较长一段时间内的平均电流效率。
根据上述的测定方法，其特征在于，所述监测系统包括安装在在惰性电解槽烟气管道上的温度传感器、压力传感器、气体流速传感器、以及氧气浓度传感器。
根据上述的测定方法，其特征在于，所述监测系统测得的数据可以直接送入单板机或PLC或工控机或PC机中处理，数据送入数据处理器的通讯方式可以是和处理器相适应的任何一种通信方式。
根据上述的测定方法，其特征在于，所述温度传感器为接触式热电偶或热电阻式温度传感器，温度测量范围在0-400℃。
根据上述的测定方法，其特征在于，所述压力传感器的测量范围不小于±3000Pa。
根据上述的测定方法，其特征在于，所述气体流速传感器的测量范围不小于0-10m/s。
根据上述的测定方法，其特征在于，所述氧气浓度传感器，其测量精度分辨率应达到0.01%。
根据上述的测定方法，其特征在于，所述氧气浓度传感器在管道上的安装位置应远离各种弯头、阀门及有变径和分支的部位。
本发明的有益效果：本发明为惰性电解槽的生产提供了氧气浓度测定和电流效率预测的方法，可供了解惰性铝电解槽实时运行状态，供控制系统进行氧化铝按需下料控制和浓度稳定控制，通过惰性电解槽所产氧气量统计，通过和理论出铝量的对比来指导生产使用，有助于惰性铝电解槽生产运行的精准控制和管理。
具体实施方式
本发明的惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定方法包括以下步骤：通过安装在惰性电解槽的烟气管道上的监测系统测量烟气温度、流速、压力及氧气浓度数据，将所有监测到的数据送入数据处理器后，进行电解槽氧气排放量计算，并结合采集的系列电流计算出电流效率。氧气排放量的计算方法是根据所述监测系统所测得的烟气的温度、压力、流速、氧气浓度，以及烟气管道的管径和指定的时间，来计算规定时间内排放的氧气体积，根据理想气体状态方程P0V0T0=P1V1T1再转换成标准状态下的氧气体积。
电流效率的计算方法是根据单位时间内惰性铝电解槽排放出的氧气总量，计算出氧气质量，再根据氧化铝的电解反应所产金属铝和氧气的质量比例关系，计算出单位时间内生成的铝的质量，结合在单位时间内根据槽电流计算出的理论最大产铝量，单位时间内生成的铝的质量与单位时间内根据槽电流计算出的理论最大产铝量的比例关系即为该铝电解槽在此单位时间内的瞬时电流效率。根据多个单位时间的瞬时电流效率均值，即可得到电解槽在较长一段时间内的平均电流效率。
具体来讲，可以在惰性铝电解槽的烟道管段适宜部位开孔，并安装温度传感器、气体压力传感器、气体流速传感器和分辨率足够高的氧气浓度传感器。温度传感器为接触式热电偶或热电阻式温度传感器，温度测量范围在0-400℃。8压力传感器的测量范围不小于±3000Pa。气体流速传感器的测量范围不小于0-10m/s。氧气浓度传感器，其测量精度分辨率应达到0.01%，最好能达到0.001%，其精度分辨率越高，监测得出的电流效率越精确。氧气浓度传感器在管道上的安装位置应远离各种弯头、阀门及有变径和分支的部位。
每一测量设备的测量信号按RS485的通信协议转换成RS232协议与计算机通讯，将数据送入计算机中运行的数据处理程序。
或者每一测量设备的测量信号按RS485的通信协议进入模拟量采集模块，模拟量采集模块再通过协议转换模块转换为modbus协议连接网络交换机或路由器，数据可送入网内任何一台计算机进行运算处理。
此外，还可以使用例如单板机、PLC、工控机、PC机等任何具有数据运算功能的数据处理设备进行计算处理。
计算机中的数据处理程序接收到从测量设备采集来的数据后，首先进行数据转化将所采集的电压信号转化为相应量程的实际数据信号，再进行滤噪处理，然后根据温度、压力、流速、氧气浓度和烟道管径计算该时间产生的氧气量，将根据单位时间内采集的数据计算出来的氧气量平均值作为该单位时间所产生的氧气量，如：采样周期为50ms的话，每秒可得到20个计算结果，利用者20个结果的均值可得到每秒产生的氧气量。
根据每秒产生的氧气量，根据惰性电解槽反应方程式计算出每秒钟生成的原铝的质量。结合计算机采集的惰性电解槽的生产电流，根据电化学原理可计算出当没有效率损失时应该产生的原铝的质量。两个原铝质量之比即得到了惰性电解槽的瞬时电流效率。
根据惰性电解槽的实时电流效率和生产电流可以计算出氧化铝的实时消耗量，据其调整氧化铝下料速度，实现氧化铝的按需下料和保证惰性电解槽内氧化铝浓度的稳定。
根据系统检测到的一天的效率可以准确的计算出本日惰性铝电解槽所产生的原铝的质量，指导工人出铝量。
将每秒产生的氧气量累加即可得到惰性电解槽在一天内产生的氧气量，可作于工业用氧或其他用氧。

Claims (11)

1.一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定方法，所述测定方法包括以下步骤：通过安装在惰性电解槽的烟气管道上的监测系统测量烟气温度、流速、压力及氧气浓度数据，将所有监测到的数据送入数据处理器后，进行电解槽氧气排放量计算，并结合采集的系列电流计算出电流效率。
2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于，所述氧气排放量的计算方法是根据所述监测系统所测得的烟气的温度、压力、流速、氧气浓度，以及烟气管道的管径和指定的时间，来计算规定时间内排放的氧气体积，根据理想气体状态方程P0V0T0=P1V1T1再转换成标准状态下的氧气体积。
3.根据权利要求2所述的测定方法，其特征在于，所述电流效率的计算方法是根据单位时间内惰性铝电解槽排放出的氧气总量，计算出氧气质量，再根据氧化铝的电解反应所产金属铝和氧气的质量比例关系，计算出单位时间内生成的铝的质量，结合在单位时间内根据槽电流计算出的理论最大产铝量，单位时间内生成的铝的质量与单位时间内根据槽电流计算出的理论最大产铝量的比例关系即为该铝电解槽在此单位时间内的瞬时电流效率。
4.根据权利要求3所述的测定方法，其特征在于，根据多个单位时间的瞬时电流效率均值，即可得到电解槽在较长一段时间内的平均电流效率。
5.根据权利要求1-4之一所述的测定方法，其特征在于，所述监测系统包括安装在在惰性电解槽烟气管道上的温度传感器、压力传感器、气体流速传感器、以及氧气浓度传感器。
6.根据权利要求1-4之一所述的测定方法，其特征在于，所述监测系统测得的数据可以直接送入单板机或PLC或工控机或PC机中处理，数据送入数据处理器的通讯方式可以是和处理器相适应的任何一种通信方式。
7.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，所述温度传感器为接触式热电偶或热电阻式温度传感器，温度测量范围在0-400℃。
8.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，所述压力传感器的测量范围不小于±3000Pa。
9.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，所述气体流速传感器的测量范围不小于0-10m/s。
10.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，所述氧气浓度传感器，其测量精度分辨率应达到0.01%。
11.根据权利要求5所述的测定方法，其特征在于，所述氧气浓度传感器在管道上的安装位置应远离各种弯头、阀门及有变径和分支的部位。
CN201210262232.5A 2012-07-27 2012-07-27 一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定的方法 Active CN102817045B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210262232.5A CN102817045B (zh) 2012-07-27 2012-07-27 一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210262232.5A CN102817045B (zh) 2012-07-27 2012-07-27 一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102817045A true CN102817045A (zh) 2012-12-12
CN102817045B CN102817045B (zh) 2015-10-07

Family

ID=47301473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210262232.5A Active CN102817045B (zh) 2012-07-27 2012-07-27 一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102817045B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103952724A (zh) * 2014-04-22 2014-07-30 重庆科技学院 用于铝电解槽况故障诊断的优化权重相对主元分析方法
CN104047032A (zh) * 2014-06-27 2014-09-17 中国铝业股份有限公司 一种自动调节铝电解槽能量平衡的方法
CN103710730B (zh) * 2013-12-11 2016-05-11 中国铝业股份有限公司 一种铝电解槽中氧化铝浓度测定装置及方法
CN106400056A (zh) * 2016-12-20 2017-02-15 四川华索自动化信息工程有限公司 一种电解槽生产运行参数实时检测系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1226965A (zh) * 1996-07-29 1999-08-25 加利福尼亚大学董事会 氧气固态传感器
CN201144292Y (zh) * 2007-12-27 2008-11-05 郑州经纬科技实业有限公司 铝电解槽电流效率实时测量装置
CN101545119A (zh) * 2009-03-30 2009-09-30 郑州经纬科技实业有限公司 铝电解槽电流效率分析仪
CN101586245A (zh) * 2009-05-04 2009-11-25 新奥科技发展有限公司 制氢反应器及系统和集气方法、光氢能转化效率测量系统及光氢能/光电转化效率测量方法
CN102495006A (zh) * 2011-11-22 2012-06-13 中国铝业股份有限公司 一种非阳极效应cf4的检测方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1225881A1 (ru) * 1984-11-10 1986-04-23 Красноярский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Конструкторского Института "Цветметавтоматика" Способ регулировани выхода по току алюминиевого электролизера

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1226965A (zh) * 1996-07-29 1999-08-25 加利福尼亚大学董事会 氧气固态传感器
CN201144292Y (zh) * 2007-12-27 2008-11-05 郑州经纬科技实业有限公司 铝电解槽电流效率实时测量装置
CN101545119A (zh) * 2009-03-30 2009-09-30 郑州经纬科技实业有限公司 铝电解槽电流效率分析仪
CN101586245A (zh) * 2009-05-04 2009-11-25 新奥科技发展有限公司 制氢反应器及系统和集气方法、光氢能转化效率测量系统及光氢能/光电转化效率测量方法
CN102495006A (zh) * 2011-11-22 2012-06-13 中国铝业股份有限公司 一种非阳极效应cf4的检测方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
П. C. CAAКЯН: "根据阳极气体测定电解铝时的电流效率", 《国外轻金属》, no. 10, 27 October 1964 (1964-10-27) *
任必军 等: "《300KA预焙阳极电解槽槽寿命及影响因素》", 31 May 2008, article "4 铝用炭阳极新技术应用于降低炭耗", pages: 79-80 - 89-90 *
何适生: "《热工参数测量及仪表》", 31 December 1990, article "第二章 温度测量；第四章 压力测量；第六章 流量测量；第七章 生产过程物质成分分析仪表" *
姚鸿博 郑万平: "《电解铝生产实践》", 30 June 1984, article "第八章 铝的产量与质量", pages: 166-167 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103710730B (zh) * 2013-12-11 2016-05-11 中国铝业股份有限公司 一种铝电解槽中氧化铝浓度测定装置及方法
CN103952724A (zh) * 2014-04-22 2014-07-30 重庆科技学院 用于铝电解槽况故障诊断的优化权重相对主元分析方法
CN104047032A (zh) * 2014-06-27 2014-09-17 中国铝业股份有限公司 一种自动调节铝电解槽能量平衡的方法
CN104047032B (zh) * 2014-06-27 2017-02-15 中国铝业股份有限公司 一种自动调节铝电解槽能量平衡的方法
CN106400056A (zh) * 2016-12-20 2017-02-15 四川华索自动化信息工程有限公司 一种电解槽生产运行参数实时检测系统
CN106400056B (zh) * 2016-12-20 2018-11-02 四川华索自动化信息工程有限公司 一种电解槽生产运行参数实时检测系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102817045B (zh) 2015-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101967658B (zh) 铝电解槽阳极效应预测装置
CN202562906U (zh) 基于无线传感网络的水环境污染监测系统
CN102817045A (zh) 一种惰性铝电解槽氧气监测及瞬时电流效率测定的方法
CN101220489A (zh) 铝电解槽阳极电流分布在线检测方法及其监测的装置
CN106119897A (zh) 一种电解槽电流分布及安全监测系统和电解铝设备
CN201638376U (zh) 基于物联网的能耗监控系统
CN101936782A (zh) 一种铝电解槽壳体温度在线监测装置
CN108823605A (zh) 一种全数字化电解槽及其一体化智能控制系统
CN203164696U (zh) 一种工业企业生产的能源监控装置
CN101275248A (zh) 一种控制电解槽物料平衡的方法
CN108803318A (zh) 一种循环水除垢洁净机控制方法与系统
CN201809453U (zh) 铝电解阳极和阴极电流分布在线智能测量装置
CN202329686U (zh) 一种环境检测装置
CN102808199A (zh) 一种铝电解槽在线阳极效应预警和抑制的方法
CN103207228A (zh) 一种钢液定磷传感器辅助电极的制造方法
CN102409361A (zh) 铝电解槽母线热电在线监测系统
CN202380104U (zh) 铝电解槽母线热电在线监测系统
Cui et al. Soft sensing of alumina concentration in aluminum electrolysis industry based on deep belief network
CN201915156U (zh) 一种铝电解槽熔体温度在线监测系统
CN102323316B (zh) 一种高温高压pH电极的标定装置及标定方法
CN204714916U (zh) 基于非接触式红外检测的电解质温度在线监测装置
CN109144133A (zh) 一种变压器油温在线监测控制系统
CN102251260B (zh) 铝电解槽连续测试控制调整装置
CN102164456B (zh) 印制线路板蚀刻工艺的自动化控制方法
CN110004465B (zh) 一种多室电解槽生产金属铝的智能控制方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant