CN110923749A - 一种500ka新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法，其焙烧启动过程采用焦粒焙烧启动法，焙烧周期为96小时；采用传统的软连接技术和分流器分流技术控制，对软连接和分流器安装进行规范；制定通电焙烧期电压控制要求和重点监测部位；制定电解槽启动条件及启动期灌电解质、灌铝、槽电压、槽温、电解质水平等工艺技术控制标准；对电解槽焙烧启动期间数据测量要求及方法进行规范。本发明有效保证了电解槽焙烧期内衬升温均匀，阴阳极电流分布均匀，实现电解槽焙烧启动效果良好，利于电解槽连续稳定高效运行、生产技术经济指标提高和电解槽寿命延长，为同类型铝电解槽焙烧启动提供了实践经验，具有很好的推广用价值。

Description

一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法

技术领域

本发明涉及铝电解槽焙烧启动技术领域，尤其涉及一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法。

背景技术

500KA新型节能预焙阳极铝电解槽是目前电解铝行业采用的最为成熟的先进槽型，其采用了新概念母线技术、新式节能阴极结构技术、防上拱高强度槽壳技术、准确的电热平衡设计、高位上烟道结构集气设计、单点打壳下料系统等相关新技术，对稳定电解生产、提高电流效率、保护侧部内衬、延长了槽寿命等起到一定的积极作用。但一台新型结构电解槽必须经过焙烧、启动、后期管理三个阶段才能投入正常运行，电解槽焙烧的好坏将直接影响着电解槽启动是否顺利，启动后期是否能够进行安全稳定运行，以及影响到电解槽寿命和后期经济技术运行指标。500KA新型节能铝电解槽焙烧启动目前主要采用焦粒焙烧启动法和燃气-铝液法两种方式，由于各铝厂对500KA新型节能预焙阳极电解槽焙烧启动期间控制的重点、方法和标准存在不同，造成对电解槽的控制效果不同。若电解槽焙烧启动控制不好会直接导致电解槽早期漏炉，对电解槽后期生产经济稳定运行造成影响，甚至造成电解槽的漏停情况，严重影响到电解槽运行寿命及电解系列安全，给电解铝企业带来很大的风险和严重的经济损失。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足，提供一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法，能有效保证电解槽内衬焙烧升温均匀、阴阳极电流分布均匀、焙烧启动效果良好，利于铝电槽连续稳定高效运行、生产技术经济指标提高和电解槽运行寿命延长。

为实现本发明目的而提供的一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法，预焙阳极铝电解槽焙烧启动过程采用焦粒焙烧启动法，焙烧周期为96小时，采用不停电塞尔开关进行通电。

作为上述方案的进一步改进，所述焦粒焙烧启动法采用传统的软连接技术和分流器分流技术控制，在电解槽装炉作业完成后安装软连接和分流器。

作为上述方案的进一步改进，所述软连接用铝软带和铝块制作，每组阳极导杆安装两组软连接。安装前预先对阳极母线、阳极导杆、软连接的压接面用角磨机打磨处理，确保导电性能。阳极母线、阳极导杆与软连接采用防磁不锈钢卡具固定。安装标准：软连接与阳极导杆和水平母线接触面不透光；软连接铝块与阳极导杆和水平母线的接触面要全覆盖；软连接铝软带的弧度要符合设计标准。

作为上述方案的进一步改进，所述分流器用钢带和爆炸块制作，每槽6组，每组16片。分流器安装前要将装分流器焙烧槽阳极水平母线压接面、下一台槽的立柱母线压接面用角磨机打磨处理，确保导电性能，连接采用防磁不锈钢卡具固定，末端槽用分流片分别焊接在阳极钢爪和相的阴极钢棒上，即从阳极钢爪焊接钢带到阴极钢棒焊接来分流。安装标准：分流器与水平母线和立柱母线接触面不透光；分流片与槽壳及槽间钢体结构不能搭接。

作为上述方案的进一步改进，通电焙烧时，冲击电压不得大于4V，否则暂缓赛尔开关拆除，等电压开始下降、现场无异常后，再移除赛尔开关：

(1)焙烧期间要重点监测阴极钢棒温度、阳极钢爪温度、软连接温度、分流器温度、电解槽侧壁温度以及焙烧温度，还要重点监控阳极电流分布、壳面局部过热现象。当阳极出现电流分布不均，要使用分流钢带焊接进行分流；极面出现局部过热、局部塌壳化空等问题时要及时补充冰晶石等物料，降低局部温度；

(2)当槽电压低于2.8v时开始拆除分流器，拆除顺序为从电解槽出铝端至烟道端，拆除时由专人监管电压；

作为上述方案的进一步改进，预焙阳极铝电解槽启动条件为炉膛温度达到900℃、角部温度大于800℃、中缝贯通(启动前12小时内中缝不添加物料)，其启动包括以下步骤：

步骤一：预焙阳极铝电解槽启动前2小时开始上紧螺旋卡具，并从阳极导杆开始分两组呈对角拆除软连接；具体为：电解槽启动前2小时开始上紧螺旋卡具，紧螺旋卡具前检查阳极导杆和阳极水平母线之间有无绝缘物；紧固螺旋卡具工作结束后，从一组阳极导杆的大面出铝端到对面另一组阳极导杆的烟道端开始分两组呈对角拆除软连接；软连接拆除后再复紧螺旋卡具。并将电解槽门型立柱用石棉布进行包裹，六个立柱母线短路口加绝缘保护罩，避免启动期间烧损绝缘；

步骤二：采用湿法启动，灌电解质要边灌边抬电压，抬电压时要保证阳极浸入电解质8～10cm；具体为：采用湿法启动，将准备好的20t电解质连续快速灌入电解槽，边灌边抬电压，抬电压时注意观察槽内电解质的流动情况，提升阳极的速度要与灌电解质的速度吻合，要保证阳极浸入电解质8～10cm，灌电解质过程中要安排专人巡视检查是否有阳极下滑、钢爪发红及阴极窗口渗漏电解质等异常现象，把极上冰晶石持续推入中缝熔化，侧部物料自然熔化，严禁强行推入槽内，随着冰晶石炉料的熔化，以达到启动的目的；

步骤三：采用无效应启动，使得电解槽启动时电压不超过10V，启动电压控制在8V左右，通过焙烧启动前装炉时，装在阳极上的料的推入时间和数量来控制启动温度，要时刻控制电压的稳定；电解质温度控制在1000℃以内；启动结束后，电解质高度达到55cm，极距在15cm以上，电压保持在6.5V；

步骤四：电解槽启动后24小时内以电解质温度为中心进行控制，温度保持在970～980度，当电解温度升高时要添加冰晶石降温或降低电压减少热收入；具体为：启动后24小时内以电解质温度为中心进行控制，每1小时测量一次电解质液温度，温度保持在970～980度；当电解质温度升高时要添加冰晶石降温或降低电压减少热收入；电解槽启动结束24小时后开始第一次灌铝11吨，灌铝后电压保持在5.5V；再过8小时后(启动32小时后)第二次灌铝11吨，灌铝后电压保持在5V左右，铝水平保持在15～17cm左右；灌铝结束后，待电解质表面形成结壳后，视分子比分析结果添加碳酸钠、覆盖保温料，不能出现氧化冒火的现象，并盖好槽罩板，清理现场。启动完毕后如来效，需多人多处同时熄灭效，若仍然无法熄灭可适当手动降低电压、手动下料、人工加冰晶石等，效时间控制在15分钟以内，效电压控制在25V以下。效熄灭后立即彻底清捞炭渣；

步骤五：启动期手动点降电压要求每2小时点降一次，每次幅度控制在0.05～0.1V间；当槽电压降至4.6V以下时，槽控制状态改为“自控”，此后降电压全部通过变更槽设定电压来实现，降电压分梯度逐步降低，其中，4.2V以上每次降幅度不超100mV，4.2V以下每次降幅不超过50mV，4V以下每次不超过10mV；

作为上述方案的进一步改进，规范预焙阳极铝电解槽焙烧启动期间数据测量标准和方法，以确保测量数据真实有效，既为掌握电解槽焙烧启动运行状况一手资料，便于及时调整处理异常，确保电解槽焙烧启动顺利运行，同时也为电解槽后期运行管控提供数据支撑。按照以下规定进行：

(1)焙烧温度以通电时刻开始，前8小时，每4小时测量一次，8小时后，每班测量记录一次；测量方法为热电偶插入电解质深度为5～12cm，插入角度为30～60°；

(2)阳极电流分布以通电时刻开始，每8小时测量一次，拆除分流器、软连接前后，启动前各测量一次，对异常情况处理方式做好记录；

(3)阴极电流分布以通电时刻开始，每8小时测量一次，启动前测量1次，启动后每2天测量1次，连续跟踪测量一周；后期根据原铝铁含量情况确定是否需要检测，铁含量≥0.2％时每天测量一次；测量方法为将正极插在钢棒与软母线焊接处点外，负极端子触及阴极母线与软母线的焊接点外，仪表数摆幅小于测量精度是读数；

(4)炉底钢板温度以通电时刻开始，每8小时测量一次，启动前测量一次，启动后第一周每2天测量一次，第二周开始正常监测；温度超过120℃的要吹风冷却，对特殊槽要继续监测。测量方法为测量每一组阴极对应的钢板点3处，分别是有立柱母线侧端头向另一面端头50-100cm处、另一面端头往有立柱母线侧端头50～100cm处、电解槽中心线处；

(5)阴极钢棒、钢窗温度以通电时刻开始，每8小时测量一次，启动后每天测量一次，连续测量一周；测量过程中，大面及端部侧壁温度高于400℃，钢棒温度高于350℃，重点跟踪监测，必要时采取吹风冷却；测量位置为钢棒头外缘向内5cm处，按照1℃为单位读数，测量位置表面无积灰、积料；

(6)测量电解质温度，并且在测量时使得电解质高度、铝液高度一致，在灌入电解质后每4小时测量一次，灌铝后每8小时测量一次；测量时，水平尺气泡处于中间位置，以mm为测量单位，水平测量钎放入槽内静置为10～15s，以电解质与铝水在测量钎上的分界迹线为测量点；

(7)启动槽炉底压降每槽测量12个点，取平均值作为单槽炉底压降控制目标，低于300mv；测量时间为启动后第三天，测量取点需从大面出铝端到烟道端每间隔三个电解槽，在取点部位的相邻电解槽的中间点。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明涉及一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法。确定电解槽具体焙烧启动方法、焙烧周期，对软连接和分流器安装进行规范；制定通电焙烧期间电压控制和重点监测部位；制定启动条件及启动期灌铝、电压、温度等工艺技术控制标准；对电解槽焙烧启动期间数据测量标准和方法进行规范。本发明有效保证了电解槽焙烧升温均匀、阴阳极电流分布均匀、焙烧启动效果良好，以利于铝电槽连续稳定高效运行、生产技术经济指标的提高和延长电解槽寿命，为同类型铝电解槽焙烧启动提供了实践经验，具有很好的推广用价值。

附图说明

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1为本发明的软连接安装示意图；

图2为本发明的分流器安装示意图；

图3为电解槽焙烧温度变化曲线图；

图4为电解槽焙烧电压变化曲线图；

图5为焙烧期阳极电流分布曲线图；

图6为焙烧期阴极电流分布曲线图；

图7为启动后铝水平控制图；

图8为启动后电解质控制图；

图9为启动后电解槽温控制图；

图10为启动期阴极电流分布图；

图11为本发明的铝电解槽阳极导杆排布示意图。

具体实施方式

如图1-图11所示，某铝厂从2018年5月采用本发明所述电解槽焙烧启动方法启动180台500KA新型节能电解槽，全部平稳、顺利启动成功，未发生一台侧漏、停槽现象，焙烧期焙烧温度变化均匀、平稳，电解槽整个焙烧过程平稳、顺利，没有出现偏流、红钢爪以及脱极等异常情况。

1、焙烧期测量数据分析：电解槽通电时的冲击电压控制在3.5V以下，拆除分流器后槽电压在3.0～3.8V。通过对电解槽焙烧期焙烧温度、焙烧电压、阳极电流分布、阴极电流分布等相关运行数据的测量分析(见图3、4、5、6)，电解槽内衬焙烧温度均匀上升，电流分布均匀，焙烧电压按要求控制，焙烧效果良好。

2、启动期测量数据分析：电解槽启动后，电压严格按标准幅度调整执行，电解质水平、铝水平保持在标准范围之内，阴极电流分布相对均匀稳定，槽温略有低于标准要求时，经现场及时调整后达到要求(见图9、10)，电解槽整体生产稳定、有序，启动一个月后炉帮稳定成型。

3、启动后各项技术指标全部达到设计要求，系列平均槽电压在3.95V条件下实现电流效率在93.5％以上，原铝液质量能够快速提升，且稳定保持，启动后20天全部电解槽原铝液质量都达到99.70以上，实现了生产的长周期稳定运行。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法，其特征在于：预焙阳极铝电解槽焙烧启动过程采用焦粒焙烧启动法，焙烧周期为96小时，采用不停电塞尔开关进行通电。

2.根据权利要求1所述的一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法，其特征在于：所述焦粒焙烧启动法采用传统的软连接技术和分流器分流技术控制，在电解槽装炉作业完成后安装软连接和分流器。

3.根据权利要求2所述的一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法，其特征在于：所述软连接用铝软带和铝块制作，每组阳极导杆安装两组软连接。

4.根据权利要求2所述的一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法，其特征在于：所述分流器用钢带和爆炸块制作，每槽6组，每组16片。

5.根据权利要求1所述的一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法，其特征在于：通电焙烧时，冲击电压不得大于4V，否则暂缓赛尔开关拆除，等电压开始下降、现场无异常后，再移除赛尔开关。

6.根据权利要求1所述的一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法，其特征在于：预焙阳极铝电解槽启动条件为炉膛温度达到900℃、角部温度大于800℃、中缝贯通，其启动包括以下步骤：

步骤一：预焙阳极铝电解槽启动前2小时开始上紧螺旋卡具，并从阳极导杆开始分两组呈对角拆除软连接；

步骤二：采用湿法启动，灌电解质要边灌边抬电压，抬电压时要保证预焙阳极浸入电解质8～10cm；

步骤三：采用无效应启动，使得电解槽启动时电压不超过10V，启动电压控制在8V左右，通过焙烧启动前装炉时，装在阳极上的料的推入时间和数量来控制启动温度，要时刻控制电压的稳定；电解质温度控制在1000℃以内；启动结束后，电解质高度达到55cm，极距在15cm以上，电压保持在6.5V；

步骤四：预焙阳极铝电解槽启动后24小时内以电解质温度为中心进行控制，温度保持在970～980度，当电解温度升高时要添加冰晶石降温或降低电压减少热收入；

步骤五：启动期手动点降电压要求每2小时点降一次，每次幅度控制在0.05～0.1V间；当预焙阳极铝电解槽的槽电压降至4.6V以下时，槽控制状态改为“自控”，此后降电压全部通过变更槽设定电压来实现，降电压分梯度逐步降低，其中，4.2V以上每次降幅度不超100mV，4.2V以下每次降幅不超过50mV，4V以下每次不超过10mV。

7.根据权利要求1所述的一种500KA新型节能预焙阳极铝电解槽焙烧启动方法，其特征在于：规范预焙阳极铝电解槽焙烧启动期间数据测量标准和方法，按照以下规定进行：

(1)焙烧温度以通电时刻开始，前8小时，每4小时测量一次，8小时后，每班测量记录一次；测量方法为热电偶插入电解质深度为5～12cm，插入角度为30～60°；

(2)阳极电流分布以通电时刻开始，每8小时测量一次，拆除分流器、软连接前后，启动前各测量一次，对异常情况处理方式做好记录；

(3)阴极电流分布以通电时刻开始，每8小时测量一次，启动前测量1次，启动后每2天测量1次，连续跟踪测量一周；后期根据原铝铁含量情况确定是否需要检测，铁含量≥0.2％时每天测量一次；测量方法为将正极插在钢棒与软母线焊接处点外，负极端子触及阴极母线与软母线的焊接点外，仪表数摆幅小于测量精度是读数；

(4)炉底钢板温度以通电时刻开始，每8小时测量一次，启动前测量一次，启动后第一周每2天测量一次，第二周开始正常监测；温度超过120℃的要吹风冷却，对特殊槽要继续监测。测量方法为测量每一组阴极对应的钢板点3处，分别是有立柱母线侧端头向另一面端头50-100cm处、另一面端头往有立柱母线侧端头50～100cm处、电解槽中心线处；

(5)阴极钢棒、钢窗温度以通电时刻开始，每8小时测量一次，启动后每天测量一次，连续测量一周；测量过程中，大面及端部侧壁温度高于400℃，钢棒温度高于350℃，重点跟踪监测，必要时采取吹风冷却；测量位置为钢棒头外缘向内5cm处，按照1℃为单位读数，测量位置表面无积灰、积料；

(6)测量电解质温度，并且在测量时使得电解质高度、铝液高度一致，在灌入电解质后每4小时测量一次，灌铝后每8小时测量一次；测量时，水平尺气泡处于中间位置，以mm为测量单位，水平测量钎放入槽内静置为10～15s，以电解质与铝水在测量钎上的分界迹线为测量点；

(7)启动槽炉底压降每槽测量12个点，取平均值作为单槽炉底压降控制目标，低于300mv；测量时间为启动后第三天，测量取点需从大面出铝端到烟道端每间隔三个电解槽，在取点部位的相邻电解槽的中间点。

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