200kA级铝电解槽综合节能技术的开发和应用

【摘要】： 我国铝电解工业面临着巨大的节能减排压力。在国内产能已经过剩的情况下,对现行槽的生成工艺及控制技术进行改进,开发针对现行槽的综合节能技术是实现节能减排目标的现实且有效的途径。本文开发了200kA级铝电解槽综合节能技术,并得到了成功实施。本文的主要研究成果如下： (1)开发了一套以“五低-三窄-一高”(即：低温、低过热度、低氧化铝浓度、低槽电压、低阳极效应系数、高电流密度、窄物料平衡工作区、窄热平衡工作区、窄磁流体稳定性调节区、高阳极电流密度)为主要特征的200kA级铝电解槽节能工艺技术,经仿真计算表明,该技术条件下,电解槽各物理场合理可靠。 (2)开发了与节能工艺技术相配套的智能多环协同控制技术,实现了多目标(高电效、低电耗、低排放、高稳定)综合优化函数计算、电解槽多参数临界状态(包括临界极距、临界过热度和临界氧化铝浓度)动态智能辨识及智能多环(物料平衡控制环、热平衡控制环和稳定性控制环)协同优化与控制,为确保电解槽长期在“临界状态”附近稳定运行奠定了基础。 (3)综合节能技术(包括节能工艺技术和节能控制技术)在200kA电解系列上成功实施,该系列平均槽电压降至3.85V,电流效率维持在93～94%之间,直流电耗降至12700kWh／t·Al,节能成效显著；同时,实测表明采用综合节能技术的200kA电解槽槽膛内形规整、槽温大幅降低、氧化铝浓度控制合理、槽电压平稳,具备良好的生产稳定性。 【关键词】：铝电解槽 节能工艺 物理场仿真 智能多环协同控制
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TF821
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 铝电解工业概述9-11
• 1.2 铝电解节能技术进展11-20
• 1.2.1 惰性电极11-18
• 1.2.2 低温电解18-19
• 1.2.3 新型结构电解槽19-20
• 1.3 本文的研究目的及研究内容20-21
• 第二章 200kA级铝电解槽节能工艺技术研究21-36
• 2.1 工艺技术条件的研究与确定21-26
• 2.1.1 槽电压21
• 2.1.2 电解质组成、温度及过热度21-24
• 2.1.3 氧化铝浓度24-25
• 2.1.4 极距25-26
• 2.1.5 阳极效应系数26
• 2.1.6 其他工艺技术条件26
• 2.2 节能工艺条件下的电解槽物理场仿真研究26-35
• 2.2.1 电解槽结构概述26-27
• 2.2.2 节能工艺条件下的电解槽电场仿真研究27-29
• 2.2.3 节能工艺条件下的电解槽磁场仿真研究29-31
• 2.2.4 节能工艺条件下的电解槽热场仿真研究31-33
• 2.2.5 节能工艺条件下的电解槽热平衡分析33
• 2.2.6 节能工艺条件下的电解槽流场仿真研究33-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第三章 200kA级铝电解槽节能控制技术研究36-44
• 3.1 控制系统的硬件体系36-38
• 3.2 控制系统的功能设计38-39
• 3.3 智能多环协同控制算法与程序的开发39-43
• 3.3.1 智能多环协同控制算法与程序开发的必要性39-40
• 3.3.2 智能多环协同控制算法的基本构成40
• 3.3.3 多目标综合优化函数计算40-41
• 3.3.4 多参数临界状态动态智能辨识41
• 3.3.5 智能多环协同优化与控制41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 200kA级铝电解槽综合节能技术的实施及评估44-50
• 4.1 实施综合节能技术的关键措施44-45
• 4.2 主要技术经济指标45-46
• 4.3 炉膛内型及槽壳温度测定46-47
• 4.4 节能工艺铝电解槽历史曲线47-48
• 4.5 氧化铝浓度控制效果统计48-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第五章 结论与展望50-51
• 5.1 主要结论50
• 5.2 展望50-51
• 参考文献51-55
• 致谢55-56
• 攻读学位期间发表的论文和参与的研究项目56

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