工藝技術(shù)管理論文(2)
工藝技術(shù)管理論文
工藝技術(shù)管理論文篇二
試論優(yōu)化鋁電解工藝技術(shù)管理
摘要：我國以鋁電解槽熱電磁力特性及磁流體數(shù)學模型研究為核心,在工藝、材料、過程控制及配套技術(shù)等方面開展了廣泛深入的研究。本文對優(yōu)化鋁電解工藝技術(shù)管理進行簡要地闡述。
關(guān)鍵詞：鋁電解 工藝 技術(shù)管理
中圖分類號：O646.51 文獻標識碼：A 文章編號：
鋁水平過高或過低對電解過程都有影響。鋁水平過高，散熱量增大，會使槽底發(fā)冷，沉淀增多或結(jié)殼，電解質(zhì)水平降低。鋁液水平過低，陽極浸入電解質(zhì)過深，使電解質(zhì)溫度上升，槽四周結(jié)殼熔化，槽底沉淀或結(jié)殼熔化，爐膛擴大，電解質(zhì)水平升高，陽極氣體排出困難。鋁水平過低時，鋁液穩(wěn)定性差，最易出現(xiàn)槽電壓擺動，造成電流效率下降。為此，無論電解質(zhì)水平和鋁液水平都應適時調(diào)整，才能有較高的電流效率。
1、鋁電解的生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)
鋁電解生產(chǎn)過程是一個非線性、多變量、強耦合的系統(tǒng)，隨著電解槽信息化的不斷深入，大量重要的鋁電解生產(chǎn)數(shù)據(jù)得以積累，如何進一步有效利用鋁電解生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源，將數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)化為知識資源，將工藝技術(shù)人員、生產(chǎn)管理人員從日常報表中解脫出來，讓數(shù)據(jù)指導電解生產(chǎn)，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)決策知識，實時分析電解槽生產(chǎn)狀態(tài)，及時找到病槽發(fā)生的原因，是當前鋁電解生產(chǎn)急需解決的問題之一。
不同的槽型及同一槽型每臺槽，都有其最合適的電解質(zhì)水平和鋁水平，同時也與其他技術(shù)參數(shù)和操作制度有著密切聯(lián)系。電解質(zhì)水平高時，電解槽有較大的熱穩(wěn)定性，電解溫度波動小，增大了陽極和電解質(zhì)的接觸面積，能使槽電壓減小。但電解質(zhì)水平過高時，則使陽極浸入電解質(zhì)過多，陽極氣體不易排除，造成電流效率下降、陽極底掌消耗不均或長包。電解質(zhì)水平低時，電解槽的熱穩(wěn)定性差，氧化鋁的溶解性差，易產(chǎn)生沉淀，效應增多;溫度過低時，易出現(xiàn)電解質(zhì)表面過熱或出現(xiàn)病槽，造成電流效率下降。
2、鋁電解存在的技術(shù)不足
(1)技術(shù)水平參差不齊、生產(chǎn)指標相差懸殊。不同的槽型由于采用電流等級以及工藝技術(shù)的差異，導致電解生產(chǎn)技術(shù)指標存在較大的差別。即使對于大型預焙鋁電解槽，由于開發(fā)時間短，同時在生產(chǎn)領(lǐng)域的深層次開發(fā)明顯不足，致使實際運行指標與國際先進水平差距較大。
(2)缺乏對陰極破損機理與規(guī)律掌控基礎(chǔ)上的技術(shù)開發(fā)和提高槽壽命的技術(shù)措施的研究。電解槽難以達到設(shè)計壽命，早期破損率高。影響我國大型槽壽命因素除了陰極炭素材料質(zhì)量原因外，電解槽的設(shè)計、筑爐材料、筑爐質(zhì)量、焙燒啟動、正常生產(chǎn)操作及生產(chǎn)管理等均存在問題。其原因是我國尚缺乏對鋁電解槽破損(常稱為陰極破損)機理與規(guī)律的深入掌握以及在此基礎(chǔ)上的“精細設(shè)計”技術(shù)開發(fā)和提高槽壽命的綜合技術(shù)措施研究。隨著電解槽容量的不斷擴大，槽壽命問題就更加突出。
(3)缺乏先進的工藝技術(shù)和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。由于我國300kA以上級的特大型預焙鋁電解槽投入工業(yè)應用的時間短，實踐經(jīng)驗不足，因此在電解槽前期通電焙燒啟動、后期維護生產(chǎn)管理等方面又不能完全照搬以前在大型預焙槽上的相關(guān)經(jīng)驗(這些經(jīng)驗也有很大局限性);焙燒啟動過程中電流分布不均，焙燒啟動過程中的能耗高;投入運行后電解槽的物理場(電場、磁場、流場)容易波動，熱平衡的維持較困難;陽極效應發(fā)生后熄滅困難，且由于電解槽的慣性大，一旦出現(xiàn)槽況波動或槽況異常現(xiàn)象，很難快速恢復正常。
(4)工藝技術(shù)裝備落后，污染嚴重。一些企業(yè)為了滿足國家環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策的要求，對原有的側(cè)插自焙鋁電解槽進行預焙化技術(shù)改造，但其技術(shù)仍是國家限制的100kA以下的小型預焙化生產(chǎn)技術(shù)，有的雖然進行了濕法改干法的煙氣凈化技術(shù)，但未對供料系統(tǒng)進行濃相輸送改造，有的根本沒有進行煙氣凈化系統(tǒng)改造，電解生產(chǎn)密閉性差。生產(chǎn)環(huán)境、生活環(huán)境污染嚴重，而且氧化鋁、氟化鹽等原材料的消耗非常高，企業(yè)效益低，有的舉步維艱，隨時面臨淘汰的危險。
3、槽控軟件與鋁電解技術(shù)配置結(jié)合升級
目前高溫在線監(jiān)測材料太昂貴，無法實現(xiàn)工業(yè)性應用，但往往懂電解工藝的人不懂控制建模，熟練建模控制的人又不能完全參透工藝技術(shù)配置，兩者的脫節(jié)使得槽控軟件的升級變得困難。近幾年，國內(nèi)某些鋁廠聯(lián)合設(shè)計院也加強了槽控軟件結(jié)合技術(shù)優(yōu)化配置的研究，如國內(nèi)的近幾年研究出的雙平衡控制軟件、三度尋優(yōu)控制軟件技術(shù)等正是基于理解并把握電解工藝技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合適當提高設(shè)定電壓、提高電流效率這一技術(shù)理論思路上，進一步研發(fā)出的槽控軟件，該軟件在物料平衡的基礎(chǔ)上引入能量平衡概念，實現(xiàn)過熱度、氧化鋁濃度的最佳配置。一定程度上提高了電流效率，降低了直流電耗。
根據(jù)現(xiàn)代大型預焙陽極電解槽設(shè)計理念和經(jīng)國際通用大型計算軟件優(yōu)化設(shè)計的電解槽物理場，結(jié)合地坑式廠房通風模擬結(jié)果，槽內(nèi)襯半石墨質(zhì)陰極碳塊在國內(nèi)首次采用了高斜面人造伸腿，生產(chǎn)槽槽爐幫規(guī)整、厚、結(jié)實，槽內(nèi)襯使用壽命已超過1400天。采用24組新型預焙陽極，并將碳塊錐形平臺減肥、拔高，增加碳塊有效高度，延長碳塊使用周期，減少了殘極量，降低了陽極消耗，陽極毛耗為480Kg/t.Al，降低了14.2%。將傳統(tǒng)設(shè)計的整流柜、空壓機、鑄錠設(shè)備的循環(huán)水冷卻塔系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)集為一體，取代冷卻塔、水泵、循環(huán)池等設(shè)備，用外觀景觀效果好，設(shè)備投資及維修費用低的新的冷卻系統(tǒng)代替，該系統(tǒng)就是利用廠區(qū)地形，通過管道自流匯總，將需冷卻的熱水通過管道流入小溪、湖泊，并根據(jù)需要，因地制宜地設(shè)置一些瀑布、噴泉、水車等景觀設(shè)施，在此過程中通過水的自然蒸發(fā)散熱使水溫降低，循環(huán)水經(jīng)過過濾池過濾后，用泵提升至需要冷卻水的設(shè)備繼續(xù)使用，既達到冷卻降溫效果，又美化了環(huán)境，還節(jié)省能源。在鋁電解控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，全廠建成集鋁電解生產(chǎn)監(jiān)控，鋁廠供電系統(tǒng)自動監(jiān)控，生產(chǎn)辦公、調(diào)度查詢?yōu)橐惑w的綜合網(wǎng)絡(luò)，并和因特網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，使生產(chǎn)、職能、主管能夠一步化，交互式管理得到完善，生產(chǎn)辦公全部通過網(wǎng)絡(luò)，擺脫時間和地域的限制，實現(xiàn)了協(xié)同工作與知識管理，實現(xiàn)了無紙化和遠程辦公。
因此，要正確分析我國大型預焙鋁電解槽生產(chǎn)技術(shù)與國外存在的差距，才能從整體上提高我國電解鋁生產(chǎn)技術(shù)水平，達到大幅度節(jié)能降耗，進一步有效降低環(huán)境污染，實現(xiàn)電解鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，對我國電解鋁工業(yè)技術(shù)水平全面達到國際先進水平具有十分重要意義。
參考文獻：
[1]呂懷軍. 鋁電解技術(shù)條件對正常生產(chǎn)期電流效率的影響[J]. 中州煤炭，2009年第5期.
[2] 丁立偉. 鋁電解技術(shù)節(jié)能的探討[J]. 輕金屬. 2009年第7期.
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