200ka預焙陽極鋁電解槽陽極組設(shè)計

1、金屬冶金學專業(yè)課課程設(shè)計—200kA預焙陽極鋁電解槽陽極組設(shè)計1第一章第一章緒論緒論20世紀80年代以前，工業(yè)鋁電解的發(fā)展經(jīng)歷了幾個重要階段，其標志的變化有：電解槽電流由24kA、60kA增加至100～150kA；槽型主要由側(cè)插棒式（及上插棒式）自焙陽極電解槽改變?yōu)轭A焙陽極電解槽；電能消耗由噸鋁22000kWh降低至15000kWh；電流效率由70～80%逐步提高到85～90%。1980年開始，電解槽技術(shù)突破了175KA的壁壘，采用了磁

2、場補償技術(shù)，配合點式下料及電阻跟蹤的過程控制技術(shù)，使電解槽能在氧化鋁濃度變化范圍很窄的條件下工作，為此逐漸改進了電解質(zhì)，降低了溫度，為最終獲得高電流效率和低電耗創(chuàng)造了條件。在以后的年份中，噸鋁最低電耗曾降低到12900～13200kWh，陽極效應頻率比以前降低了一個數(shù)量級。80年代中葉，電解槽更加大型化，點式下料量降低到每次2kg氧化鋁，采用了單個或多個廢氣捕集系統(tǒng)，采用了微機過程控制系統(tǒng)，對電解槽能量參數(shù)每5s進行采樣，還采用了自動供

3、料系統(tǒng)，減少了灰塵對環(huán)境的影響。進入90年代，進一步增大電解槽容量，噸鋁投資較以前更節(jié)省，然而大型槽（特別是超過300kA）能耗并不低于80年代初期較小的電解槽，這是由于大型槽采取較高的陽極電流密度，槽內(nèi)由于混合效率不高而存在氧化鋁的濃度梯度；槽壽命也有所降低，因為爐幫狀況不理想，并且隨著電流密度增大，增加了陰極的腐蝕，以及槽底沉淀增多，后者是下料的頻率比較高，而電解質(zhì)的混合程度不足造成的。盡管如此，總的經(jīng)濟狀況還是良好的。90年代以來

4、，電解槽的技術(shù)發(fā)展有如下特點：（1）電流效率達到96%；（2）電解過程的能量效率接近50%，其余的能量成為電解槽的熱損而耗散；（3）陽極的消耗方面，炭陽極凈耗降低到0.397kgkgAl；（4）盡管設(shè)計和材料方面都有很大的進步，然而電解槽側(cè)部仍需要保護性的爐幫存在，否則金屬質(zhì)量和槽壽命都會受負面影響；（5）維護電解槽的熱平衡（和能量平衡）更顯出重要性，既需要確保極距以產(chǎn)生足夠的熱能保持生產(chǎn)的穩(wěn)定，又需要適當增大熱損失以形成完好的爐幫，提

5、高槽壽命。我國的電解鋁工業(yè)可自1954年第一家鋁電解廠（撫順鋁廠）投產(chǎn)算起，至2010年已有56年歷史，在電解槽設(shè)計中，已掌握“三場”仿真技術(shù)，在模擬與優(yōu)化方面采用了ANSYS和MHD等軟件；能較好的處理電解槽的磁場、流場、熱電平衡等問題，為大型和特大型預焙槽的設(shè)計和制造奠定了基礎(chǔ)。我國近幾年開發(fā)應用的200kA及其以上容量的大型預焙鋁電解槽均取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟指標，以目前已開發(fā)應用的最大容量鋁電解槽350kA預焙槽為例，主要技術(shù)經(jīng)濟

6、指標為：電流效率94.43%；直流電耗13310kWhtAl；陽極凈耗397kgtAl。金屬冶金學專業(yè)課課程設(shè)計—200kA預焙陽極鋁電解槽陽極組設(shè)計3預焙槽陽極提升裝置有兩種，一種是螺旋起重器式的升降機構(gòu)；另一種是滾珠絲杠三角板式的陽極升降機構(gòu)。陽極提升裝置為螺旋起重器升降機構(gòu)，它由螺旋起重機、減速機、傳動機構(gòu)和馬達組成。4個螺旋起重機與陽極大母線相連，由傳動軸帶動起重機，傳動軸與減速箱齒輪通過聯(lián)軸節(jié)相連，減速箱由馬達帶動。當馬達轉(zhuǎn)動

7、時便通過傳動機構(gòu)帶動螺旋起重機升降陽極大母線，固定在大母線上的陽極隨之升降。提升裝置安裝在上部結(jié)構(gòu)的桁架上，其行程為400mm，在門式架上裝有與電機轉(zhuǎn)動有關(guān)的回轉(zhuǎn)計，可以精確顯示陽極母線的行程值。3.承重結(jié)構(gòu)承重桁架如圖27所示，下部為門式支架，上部為桁架，整體用鉸鏈連接在槽殼上，桁架起著支承上部結(jié)構(gòu)的其它部分和全部重量的作用。圖22一種200kA預焙陽極鋁電解槽承重桁架結(jié)構(gòu)圖1桁架；2支架或門；3鉸接點4.加料裝置預焙鋁電解槽上使用線

8、下料裝置，多數(shù)位于兩排陽極中央空間部位，每次打殼下料的間隔時間為60～120min。打殼機構(gòu)分為鍘刀型、刀齒混合型，按照一定間距固定在槽縱向中央可升降的工字鋼梁上，其上部安裝線加料定容器。定容器由兩條鋼組成，兩端用軸聯(lián)接。5.集氣裝置預焙槽由上部結(jié)構(gòu)蓋板和槽周若干塊可人工移動的鋁合金槽罩密封，分別由若干塊大面罩、角部罩和小面罩組成。槽子產(chǎn)生的煙氣由上部結(jié)構(gòu)下方的集氣箱匯集到支煙管，再進入墻外總煙管而到凈化系統(tǒng)。為了保證換陽極和出鋁打開部