CN114182296A - 一种制锰过程中的能耗监测与控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制锰过程中的能耗监测与控制方法，涉及电解锰技术领域。一种制锰过程中的能耗监测与控制方法，包括工作组模块，所述工作组模块电性连接有监控模块，所述监控模块电性连接有控制模块，所述控制模块电性连接有电解模块，所述工作组模块由多组计算机显示器和计算机主机组成，所述监控模块包括计算机显示器、计算机主机和计算软件，所述控制模块包括智能槽控机。本发明利用工作电压的高低可由极距的高低来间接反映，通过电解槽的低电压控制时获得最优的锰电解能耗最根本的方法，为此，为了降低电耗，通过极距生产调节控制自适应方法，使电解槽工作时保持在一个较低的槽电压，提高电流效率，达到节能降耗的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电解锰技术领域，具体为一种制锰过程中的能耗监测与控制方法。
背景技术
电解锰是用锰矿石经酸浸出获得锰盐，再送电解槽电解析出的单质金属，电解锰作为国民经济发展基础的产业之一，其发展速度较快，但是它存在着耗能很高的缺点，虽然随着技术的进步和生产工艺的改进，其交流电的消耗量相对于以往已经下降了很多，但是总体能耗还是比较高的，我国的大型电解槽的耗能量大大的超过国外，其主要原因为：我国的电解槽的电流效率远远低于国外的电解槽电流效率，使得电解槽的耗能大大提高，锰电解作为高能耗的行业之一，电力消耗占据了总成本的一半，因此，降低电力的消耗是能耗优化的主要途径，由于电力消耗和电压是成正比的，而与电流的效率是成反比的，因此，要降低电力消耗，最关键的途径就是提高电流效率和降低电压，电解槽的平均电压由六部分组成，其中包括阳极和阴极的电压降、极化和阳极效应分摊电压、槽周母线和线路损耗电压降，前四部分的电压降主要是通过电解反应中的能量供应、点解物料的加热的能量供应以及为了保持热平衡的稳定而散失的能量这三个部分来消耗能量的，后面的母线以及线路的电压的能量消耗可以认为是空耗，降低电压有很多措施，一般采取调整适当的极距来实现，极距是指阳极掌到阴极锰液镜面之间的距离，它既是电解过程中的电化学反应区域，又是维持电解温度的热源中心，对电流效率和电解温度有直接影响，增大极距能减少锰损失，提高电流效率，为此提出一种制锰过程中的能耗监测与控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制锰过程中的能耗监测与控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种制锰过程中的能耗监测与控制方法，包括工作组模块，所述工作组模块电性连接有监控模块，所述监控模块电性连接有控制模块，所述控制模块电性连接有电解模块，所述工作组模块由多组计算机显示器和计算机主机组成，所述监控模块包括计算机显示器、计算机主机和计算软件，所述控制模块包括智能槽控机，所述电解模块包括电解槽。
更进一步地，其监测和控制步骤如下：
S1：监控模块中的计算机采集到电解槽中的电流和电压以后，首先进行解析，算出电解槽的电阻值，所述电阻值包括阳极效应电阻、坏电阻与正常电阻三种，将计算出的电阻值针对不同的情况采用不同的方法处理，若电解槽电阻不属于上述三种情况，便继续作平滑处理，消除数据上的干扰部分，反映出电阻变化趋势，现场采集到的电解槽电压是随着系列电流的波动而不断变化的，因此用采集到的电压作为调整电解槽电压的主要依据是没有太大的意义，如果电流很低时，将进行大量阳极提升的操作，这样就会使系列的电压过高，过高的电压又使电流低落，从而出现恶性的循环，因此，电解槽电压的控制是以不受电流波动影响的电解槽电阻为依据的；
S2：平滑后的电解槽电阻与设定的电阻进行比较，如果超过了一定的设定范围，则进行电解槽电压调整，用平滑电解电解槽电阻作为判断和调节电解槽电压的主要依据，是在每次解析周期中对正常的电解槽电阻均值进行平滑处理的条件下进行的，在作为极距控制的电解槽电阻斜率，是第n个采样时刻计算所得的实际电解槽电阻与上一周期所得到的电解槽电阻滤波平均值之差；
S3：自动判断是否有移动阳极移动限制条件，如果有移动阳极的限制条件，此时不进行阳极的移动，但是要及时保存解析的结果；
S4：根据平滑电解槽电阻与设定的目标电解槽电阻之间差值来确定电解槽电阻目标调节量△RC，将其换算为阳极移动的距离和持续时间，平滑系数是根据ED或EU的可信度来确定，即如果平滑系数越小表明调整量越大、电解槽电阻越平稳，则可信度越高；
S5：在进行调整后，阳极移动完成，需要等待一定的时间，等电解槽情况稳定后，对刚才进行的控制执行结果进行检查，如果发现异常，在经过超过两次的解析周期确认后，打印警告信息，此时就标志着本轮正常电阻控制结束；
S6：在以下情况时，可以立即结束本轮正常的电解槽电阻控制，比如目标调节量不大、电解槽电压有轻微的摆动，或者虽然没有摆动，但电阻采样值的波动幅度比设定的目标调节相差较大，若无以上情况的出现，必要检查目前的平滑电解槽电阻值是否控制在目标范围，如果在目标范围内，或者调节的次数已经达到每轮电阻控制最大调节次数，则要结束本轮调节，若没有在控制的目标范围内，则重复上述解析与调节过程，最终使电解槽电阻进入设定的目标控制范围。
更进一步地，所述S1步骤中电解槽电阻的计算公式为：
R＝U-C/I，式中，R为槽电阻计算值，U为采样测定到的电解槽电压值，I为采样测定到的电解槽电流值C为反电动势，通常为固定值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
利用锰电解槽槽电压与锰电解电流效率、电解电耗和热平衡有直接的联系，在一定的电解条件下，也就是电解质确定，工作电压的高低可由极距的高低来间接反映，通过电解槽的低电压控制时获得最优的锰电解能耗最根本的方法，为此，为了降低电耗，通过极距生产调节控制自适应方法，使电解槽工作时保持在一个较低的槽电压，提高电流效率，达到节能降耗的目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的监测与控制步骤图。
图中：1、工作组模块；2、监控模块；3、控制模块；4、电解模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种制锰过程中的能耗监测与控制方法，包括工作组模块1，工作组模块1电性连接有监控模块2，监控模块2电性连接有控制模块3，控制模块3电性连接有电解模块4，工作组模块1由多组计算机显示器和计算机主机组成，监控模块2包括计算机显示器、计算机主机和计算软件，控制模块3包括智能槽控机，电解模块4包括电解槽。
如图2所示，其监测和控制步骤如下：
S1：监控模块2中的计算机采集到电解槽中的电流和电压以后，首先进行解析，算出电解槽的电阻值，电阻值包括阳极效应电阻、坏电阻与正常电阻三种，将计算出的电阻值针对不同的情况采用不同的方法处理，若电解槽电阻不属于上述三种情况，便继续作平滑处理，消除数据上的干扰部分，反映出电阻变化趋势，现场采集到的电解槽电压是随着系列电流的波动而不断变化的，因此用采集到的电压作为调整电解槽电压的主要依据是没有太大的意义，如果电流很低时，将进行大量阳极提升的操作，这样就会使系列的电压过高，过高的电压又使电流低落，从而出现恶性的循环，因此，电解槽电压的控制是以不受电流波动影响的电解槽电阻为依据的；
S2：平滑后的电解槽电阻与设定的电阻进行比较，如果超过了一定的设定范围，则进行电解槽电压调整，用平滑电解电解槽电阻作为判断和调节电解槽电压的主要依据，是在每次解析周期中对正常的电解槽电阻均值进行平滑处理的条件下进行的，在作为极距控制的电解槽电阻斜率，是第n个采样时刻计算所得的实际电解槽电阻与上一周期所得到的电解槽电阻滤波平均值之差；
S3：自动判断是否有移动阳极移动限制条件，如果有移动阳极的限制条件，此时不进行阳极的移动，但是要及时保存解析的结果；
S4：根据平滑电解槽电阻与设定的目标电解槽电阻之间差值来确定电解槽电阻目标调节量△RC，将其换算为阳极移动的距离和持续时间，平滑系数是根据ED或EU的可信度来确定，即如果平滑系数越小表明调整量越大、电解槽电阻越平稳，则可信度越高；
S5：在进行调整后，阳极移动完成，需要等待一定的时间，等电解槽情况稳定后，对刚才进行的控制执行结果进行检查，如果发现异常，在经过超过两次的解析周期确认后，打印警告信息，此时就标志着本轮正常电阻控制结束；
S6：在以下情况时，可以立即结束本轮正常的电解槽电阻控制，比如目标调节量不大、电解槽电压有轻微的摆动，或者虽然没有摆动，但电阻采样值的波动幅度比设定的目标调节相差较大，若无以上情况的出现，必要检查目前的平滑电解槽电阻值是否控制在目标范围，如果在目标范围内，或者调节的次数已经达到每轮电阻控制最大调节次数，则要结束本轮调节，若没有在控制的目标范围内，则重复上述解析与调节过程，最终使电解槽电阻进入设定的目标控制范围。
如图2所示，S1步骤中电解槽电阻的计算公式为：
R＝U-C/I，式中，R为槽电阻计算值，U为采样测定到的电解槽电压值，I为采样测定到的电解槽电流值C为反电动势，通常为固定值。
锰电解槽槽电压与锰电解电流效率、电解电耗和热平衡有直接的联系，在一定的电解条件下，也就是电解质确定，工作电压的高低可由极距的高低来间接反映，通过电解槽的低电压控制时获得最优的锰电解能耗最根本的方法，为此，为了降低电耗，通过极距生产调节控制自适应方法，使电解槽工作时保持在一个较低的槽电压，提高电流效率，达到节能降耗的目的，但是因为不适当降低极距会引起电解槽的不稳定，造成锰液波动，甚至局部短路，严重地降低了电流效率，所以寻找既可降低压降又能保持电解槽稳定性的最佳极距，就成为节能的关键。
综上所述，在锰电解中，进行极距控制的主要有两个目的，首先是要保证正常的极距，以确保电解槽能够正常的运行，其次通过调节极距的变化来改变锰电解槽的电能输入，从而实现槽能量平衡控制，提高电解槽电流效率，实现最大程度的电能节省，通过极距控制可以实现槽电阻控制，通过调节极距，使槽工作电压保持在设定目标值附近，在锰电解过程中，由于阳极不断消耗以及由氧化锰电解产生的锰不断增加了锰液，氧化锰浓度等影响电解槽极距的工艺参数是随时变化的，从而导致电解槽极距的不断变化，影响槽电压的改变，使电解锰生产不能保持在最优的低电压生产状态，因此，在锰电解生产过程中需要通过一些相应的控制手段来及时调整电解槽极距，以保证电解槽能够在较优的低电压生产状念进行运行即可。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种制锰过程中的能耗监测与控制装置，包括工作组模块(1)，其特征在于：所述工作组模块(1)电性连接有监控模块(2)，所述监控模块(2)电性连接有控制模块(3)，所述控制模块(3)电性连接有电解模块(4)，所述工作组模块(1)由多组计算机显示器和计算机主机组成，所述监控模块(2)包括计算机显示器、计算机主机和计算软件，所述控制模块(3)包括智能槽控机，所述电解模块(4)包括电解槽。
2.一种制锰过程中的能耗监测与控制方法，其特征在于：其监测和控制步骤如下：
S1：监控模块(2)中的计算机采集到电解槽中的电流和电压以后，首先进行解析，算出电解槽的电阻值，所述电阻值包括阳极效应电阻、坏电阻与正常电阻三种，将计算出的电阻值针对不同的情况采用不同的方法处理，若电解槽电阻不属于上述三种情况，便继续作平滑处理，消除数据上的干扰部分，反映出电阻变化趋势，现场采集到的电解槽电压是随着系列电流的波动而不断变化的，因此用采集到的电压作为调整电解槽电压的主要依据是没有太大的意义，如果电流很低时，将进行大量阳极提升的操作，这样就会使系列的电压过高，过高的电压又使电流低落，从而出现恶性的循环，因此，电解槽电压的控制是以不受电流波动影响的电解槽电阻为依据的；
S2：平滑后的电解槽电阻与设定的电阻进行比较，如果超过了一定的设定范围，则进行电解槽电压调整，用平滑电解电解槽电阻作为判断和调节电解槽电压的主要依据，是在每次解析周期中对正常的电解槽电阻均值进行平滑处理的条件下进行的，在作为极距控制的电解槽电阻斜率，是第n个采样时刻计算所得的实际电解槽电阻与上一周期所得到的电解槽电阻滤波平均值之差；
S3：自动判断是否有移动阳极移动限制条件，如果有移动阳极的限制条件，此时不进行阳极的移动，但是要及时保存解析的结果；
S4：根据平滑电解槽电阻与设定的目标电解槽电阻之间差值来确定电解槽电阻目标调节量△RC，将其换算为阳极移动的距离和持续时间，平滑系数是根据ED或EU的可信度来确定，即如果平滑系数越小表明调整量越大、电解槽电阻越平稳，则可信度越高；
S5：在进行调整后，阳极移动完成，需要等待一定的时间，等电解槽情况稳定后，对刚才进行的控制执行结果进行检查，如果发现异常，在经过超过两次的解析周期确认后，打印警告信息，此时就标志着本轮正常电阻控制结束；
S6：在以下情况时，可以立即结束本轮正常的电解槽电阻控制，比如目标调节量不大、电解槽电压有轻微的摆动，或者虽然没有摆动，但电阻采样值的波动幅度比设定的目标调节相差较大，若无以上情况的出现，必要检查目前的平滑电解槽电阻值是否控制在目标范围，如果在目标范围内，或者调节的次数已经达到每轮电阻控制最大调节次数，则要结束本轮调节，若没有在控制的目标范围内，则重复上述解析与调节过程，最终使电解槽电阻进入设定的目标控制范围。
3.根据权利要求2所述的一种制锰过程中的能耗监测与控制方法，其特征在于：所述S1步骤中电解槽电阻的计算公式为：
R＝U-C/I，式中，R为槽电阻计算值，U为采样测定到的电解槽电压值，I为采样测定到的电解槽电流值C为反电动势，通常为固定值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220315 |