鋁電解槽陽極鐵-碳接觸壓降仿真與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展,在國民生產(chǎn)生活中鋁需求量不斷增加,鋁工業(yè)的規(guī)模發(fā)展十分迅速。鋁電解行業(yè)是耗能大戶,在世界能源日益緊張的今天,對其進行節(jié)能降耗研究是十分必要的。針對國內(nèi)鋁電解槽陽極鐵-碳壓降過高的現(xiàn)狀,本文以ANYSY有限元軟件為平臺,建立了鋁電解槽陽極熱場、應(yīng)力場、電場耦合模型,對鋁電解槽陽極鐵-碳接觸壓降進行模擬計算,研究不同磷生鐵膨脹性對接觸壓降的影響、不同質(zhì)量的陽極炭塊與磷生鐵膨脹匹配性,并運用所建模型模擬計算了碳碗尺寸、形狀

2、的改變對陽極接觸電阻的影響。主要成果如下:
　　 1)運用ANSYS有限元分析軟件建立了含接觸電阻的鋁電解槽陽極熱場、應(yīng)力場和電場仿真模型,并對其進行了正確性驗證。
　　 2)討論了影響接觸電阻的各項因素,得出影響鋁電解槽陽極鐵-碳接觸電阻的主要因素為接觸壓力。針對接觸壓力為主要影響因素的接觸電阻計算公式,通過仿真與現(xiàn)場測試相結(jié)合的手段確定鐵-碳接觸的接觸電阻系數(shù)Kc,從而實現(xiàn)鋁電解槽陽極鐵-碳接觸電阻的計算。
　

3、　 3)運用仿真的手段確定某鋁廠最佳磷生鐵膨脹系數(shù),仿真結(jié)果表明:在確保安全生產(chǎn)的前提下,通過膨脹系數(shù)的調(diào)整,可以降低陽極接觸壓降20.4 mV。
　　 4)通過不斷調(diào)整磷生鐵膨脹系數(shù),得到不同磷生鐵膨脹系數(shù)下陽極炭塊應(yīng)力及陽極壓降,擬合出膨脹系數(shù)與陽極壓降的匹配曲線。對各個鋁廠不同質(zhì)量陽極炭塊采取不同的磷生鐵膨脹系數(shù)進行匹配,以期最大限度的減小鐵-碳接觸電阻。
　　 5)針對陽極碳碗尺寸對接觸壓降的影響進行仿真模擬研