强化电流（共3篇）
强化电流 篇1
现阶段, 我国的铝厂电解生产过程中, 为了能够使得企业的经济效益大幅度提升, 开始大量的使用强化电力技术, 来促使铝产量得以提升。以往, 仅仅只是通过电流效率增加的方式, 并不能带来明显的增长, 所涉及到的投资成本以及建设周期也较长, 那么在这样的情况下, 通过对于强化电流的方式, 能够提升生产过程中的铝产量和电流运行效率, 进而使得成本大幅度下降。总之, 铝厂在进行电解生产的过程中, 对于强电流技术的应用, 有着至关重要的作用。下文主要针对强化电流技术在铝厂中的实际应用研究进行了全面详细的探讨。
1 概述
某铝厂生产公司, 针对166台240k A电解槽做了相应的电流试验工作, 但是通过强化电流技术的应用情况来看, 虽然说强化到了247k A, 但是却发现电流所表现出的效率明显下降, 并且原铝液在生产过程中的交流电耗也开始大幅度的上升, 其炉帮也开始出现发红现象, 整个过程危险系数极大。之后, 该公司发现电解槽所表现出的相关情况, 实际上并不适宜使用强化电流。之后在将电流降低之后, 发现提升效果良好, 所能够得到的改善也极为明显, 各方面指标开始大幅度的提高。
2 对试验数据进行量化研究
基于上文案例公司所做的相关强化电流技术应用试验来看, 本文从其中找出了所存在的两个弊端和两个利益。也就是说, 虽然采取强化电流技术, 能够使得铝厂生产过程中所表现出的产量得以提升, 并且是对于各个方面的成本费用进行均摊。而弊端就在于, 强化电流技术的应用导致电流效率下降, 其吨铝阳极的消耗也开始提升。从这方面来看, 强化电流技术的应用, 利害各半。
而要想真正了解强化电流技术在铝厂生产过程中的应用好坏, 那么就需要通过数学计算的方式, 来达到计算分析的目的。由于电压本身和效率之间所表现出的相关关系, 是一个已知性的函数, 那么就可以直接假设先将电压降低到一个合理参数, 之后再对于强化电流的利害进行探讨。为了进一步的进行具体的量化分析, 主要假设了以下几个方面的参数。
a.根据我公司240k A槽型的生产经验, 系列电流每强化lk A电流效率降低0.2个百分点。
b.假设平均电压u V不随系列电流变化。
c.假设整流效率98%恒定不变。
d.假设电解槽在设计电流240k A时的效率为93%, 理论阳极净耗330kg/t-A1。
e.设吨铝利润为m元, 吨, 强化电流的幅度为xk A, 电价为d元, kwh, 阳极成本为y元, 吨, 增产铝吨分摊的费用为n元, 吨。
则以166台电解槽30天为例, 系列电流强化xk A达到x+240k A后有利因素:
a.因强化电流增加产量而多实现的利润为
LI=0.3355×24×30×166×[ (240+x) × (0.93-0.002x) -240×0.93]m。
b.因多产铝分摊的费用为
L2=0.3355×24×30×166×[ (240+x) × (0.93-0.002x) -240×0.93]n。
2.1 强化电流后的不利因素:
2.1.1 因吨铝电耗提高而增加的成本
Bl=[2980u/ (0.93-0.002x) /0.98-2980u/ (0.98×0.93) ]×[ (240+x) × (0.93-0.002x) ×0.3355×24×30×166]d
2.1.2 因阳极单耗升高而增加的成本
B2=[330, (0.93-0.02x) -330/0.93]y/1 000 x0.3355×24×30×166× (240+x) × (0.93-0.002x)
2.2 强化电流后月利润增加值
经整理后得到类P/40.099=ax2+bx+c的函数表达式, 式中
a=-0.002× (n+m+3269.695du+0.35484y)
b=0.45× (n+m+3269.695du+0.35484y) -3040.816du-0.33y
令p=P/40.099
则p=ax2+bx+c是个开VI向下的抛物线, 当x-b/2a有最大值。若对称轴x=-b/2a>0, 即强化电流的幅度为正时有最大值, 若对称轴x-b/2a<0, 即降电流后利润才能出现最大值。
若-b/2a>0, 经整理可以得到
m>3487.675du+0.37849y-n
从以上不等式可以看出, 强化电流的外部条件与铝吨利润m、电价d、槽平均电压U、吨铝分摊费用n有关。这完全符合基于以上定性利弊分析的预期, 即强化电流的外部条件是电压、电价、阳极成本要足够低, 而吨铝的利润要足够高。则吨铝利润满足以上条件的情况下强化才能有利于企业效益的提高, 否则强化电流后将减少企业利润。
3 强化电流效率降低的原因浅析
3.1在电解槽自身的内部结构、内衬材料等没有出现创新性的变化, 其中的阳极炭块性能、电解质导电性等方面都没有提升的情况下, 如果说针对强化电流技术加以应用, 那么磁场也就必然会变大。同时, 电解槽之中的铝液实在通电受到磁场影响之后, 其中的受力也同样会变大, 那么在这样的情况下, 通电导体所表现出的多方面状况, 实际上是受到B (力和磁场大小) 、I (电流强度) 、L (自身长度正比) , 也就是说, 电导体所承受的力, 便是F=BIL。对于原铝液来说, 其本身既是通电的导体存在, 又是和外界之间形成磁场电流相通, 那么在这样的情况下, 外部所表现出的相关磁场便是B=k I, 在这一算式之中, k如果说是常数存在, 那么也就可以得出F=k I2L。因此, 在电解生产的过程中, 如果说对于强电流技术加以应用, 那么在槽内所存在的原铝液承受的磁场便会呈几何量级的增加, 导致二次反应出现。
3.2强化电流会让铝母线上的电压升高, 槽控机只能通过压缩极距来实现原设定电压的保持。极距缩小了, 而铝液的波动却更剧烈了, 二次反应必然增加。
3.3强化电流还会造成电解槽内部局部过热, 破坏原有的炉帮, 使铝液镜面扩大, 降低电流效率。我公司240k A槽型加工面仅280mm, 且侧部炭破损严重, 若保持高电流则无法建立新的炉帮, 热稳定性极差, 红炉帮现象严重。
4 结论
综上所述, 上文主要是从铝厂生产企业经济效益最大化的角度, 来对于技术的应用进行了探讨, 并没有深入的对强电流技术应用本身对于电解槽热平衡、电解槽寿命等方面的因素加以考虑, 仅仅只是从成本上来看待。而从上文的结果来看, 强化电流外部所表现出的相关条件, 有着良好的利用价值。但是在实际使用的过程中, 要确保强化电流技术本身的实用性, 并且从强化电流技术自身所表现出的相关问题作为出发点, 使得铝厂生产效益真正得以提升。
参考文献
[1]陈国强, 雷轶, 杨利, 程志强.190KA铝电解槽强化电流的生产实践[A].合作发展创新——2008 (太原) 首届中西部十二省市自治区有色金属工业发展论坛论文集[C].2010.
[2]李伟波, 刘安业.320kA大型预焙槽强化电流生产技术探讨[A].2009 (重庆) 中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C].2010.
[3]段亚丽.电解槽强化电流与节能增效生产实践[A].2009 (重庆) 中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C].2012.
强化电流 篇2
实验器材（每一实验小组）：
电源，一只电流表，两个小灯泡（附灯座），一个开关，导线若干条.
教学过程 ：
一、复习电流表使用
1）连接形式
2）量程和分度值
3）读数
二、教师讲解示范
1）连接电路时，一定要把开关打开.使用电源绝对不允许用导线直接跟电源两极相连，以防短路.
2）连线的先后次序.应根据电路图按照一定的顺序连接（一般从电源正极出发），防止漏接或错接.让学生从开始做电学实验就养成这种接线的良好习惯.
3）接线的技能
4）了解实验室用的是什么种类的电源，分清电源的正、负极.
5）电流表先接大量程，实验中合理换用量程.连接电流表时，让电流从电流表的正接线柱流入，从负接线柱流出，
6）连线完毕，对照电路图，按接线的思路顺序检查一遍电路，再闭合开关.
7）对没有把握的电路，用试触（瞬时碰接）的方法，试探接通电路.一般提倡用这种方法.
8）如果发生故障应立即断开电路，然后从电源的一个极出发，逐段检查原因.
9）做好实验纪录.读数要客观，要实事求是.
10）实验结束后，整理好实验器材使其恢复原状.
三、学生对实验提出疑问，并核查本组实验器材
四、学生实验
实验步骤
数据记录
数据分析并得出结论
（以上均参考参考教材）
五、实验结果交流
六、完成实验报告（可作为作业 ）
探究活动
【课题】扩展实验：研究混联电路中干路电流和各支路电流的关系
【组织】小组
【流程】
设计实验电路
设计记录表格
强化电流 篇3
近年来, 国内外多家铝厂通过适当提高系列电流的方法, 充分利用已有设施的潜力, 提高了原铝的产量, 从而获取明显的经济效益。与新建和扩建相比, 强化电流的方法是最经济的。在不改变阳极尺寸的情况下强化电流, 阳极电流密度必然会升高。目前, 我国大型预焙阳极电解槽设计的阳极电流密度普遍在0.73A/cm2左右。由于高电流密度铝电解槽是在不降低电流效率和不增加设备的情况下, 提高铝电解反应速度, 以提高铝的产量, 大幅度的降低生产成本, 从而提高经济效益。
内蒙古霍煤鸿骏铝电公司2007年12月续建的铝合金项目350KA预焙槽投入生产, 该批系列电解槽直接强化至370KA投入生产。后通过实践, 根据实际情况又将电流提升至390KA。通过调整工艺技术参数, 获得了较好的经济效益。
2 强化电流后的主要指标 (见表1)
3 电流强化后的主要问题及调整措施
强化电流后, 预计生产产能提高11%。但考虑到铝电解槽强化电流后, 热平衡破坏, 可能会导致电流效率稍有降低。因此优化技术条件, 改善管理, 使其更加有利于我们的生产是我们工作的重点。从工艺上来讲, 强化电流生产后, 首先要解决的问题就是热平衡问题, 不应该出现热行程, 技术经济指标应没有明显的升高和下降。
3.1 电流强度上升梯度
为了保证供电安全及生产的平稳过度, 电解槽的电流强化是分阶段进行的, 07年12月份投产至08年1月份末系列电流已强化至370KA, 4月份强化至390KA。 (见表2、图1)
3.2 电解质温度
强化电流的过程中, 槽温出现了较大的波动, 随着输入能量的大幅度增加, 槽温明显上升, 因此必须降槽温降低至适宜的温度。为了实现热平衡, 减少热能的收入, 我们采取了降低设定电压的措施, 08年8月份设定电压降低至4.11~4.14V, 在热平衡的实现方面取得了良好的效果, 槽温基本趋于平稳, 控制在958℃左右。
3.3 铝液水平
由于铝的导热性好, 使电解槽内温度分布比较均匀, 因此保持较高的铝水平使阳极底部热量能够及时地散发出去, 有利于调节、降低槽温, 提高铝水平的对稳定磁场, 降低针振和电压摆发生的机率与幅度, 并减少对阴极的侵蚀等有重要作用。
强化电流后, 我们采取了逐步提高铝液高度的措施, 增加侧部散热量, 稳定热平衡。铝液高度我们控制在26~29cm。在该铝液高度下, 电解槽电压平稳, 电压波动明显减少, 由于氧化铝浓度控制较好, 炉底结壳少, 四个角部极只有B1处伸腿略大, 其他角部极伸腿生长正常, 这对生产没有明显影响, 分析认为这与强化电流后磁场的变化有较大关系, 实践证明保持这样的铝水平是比较合理的。
3.4 分子比
分子比没有改变其控制目标, 保持在2.25~2.45。我公司的电解质成分中没有添加锂盐和镁盐等添加剂。实践证明分子比不变, 对电解槽的平稳运行, 没有明显的影响。
3.5 下料间隔及阳极更换周期均根据实际情况进行了适当的调整
4 运行效果
强化电流后, 电解槽运行较平稳, 电流效率基本保持不变。表3为主要技术指标完成统计表。
5 结论
实践证明, 内蒙古霍煤鸿骏铝电公司350KA系列电解槽在不改变阳极结构和外部环境的条件下强化电流11%是成功的。强化电流后对电流效率影响不大, 该系列槽投产半年多, 电压依然有下降的空间。
参考文献
[1]冯乃祥.铝电解[M].北京:化学工业出版社, 2006, 7.