專利名稱：鋁電解槽能量平衡控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁電解行業(yè)生產(chǎn)方法，具體地說是涉及一種鋁電解槽能量平衡 控制方法。
背景技術(shù)：
鋁電解槽的能量平衡是通過智能模糊控制系統(tǒng)進(jìn)行控制的。其控制原理為 根據(jù)電解槽中的電解質(zhì)氟化鋁濃度、陰極壓降等工藝參數(shù)，對(duì)電解槽的工作電 壓進(jìn)行設(shè)定，達(dá)到能量平衡控制的目的；通過對(duì)槽電阻進(jìn)行跟蹤對(duì)氧化鋁添加 速率控制，達(dá)到控制電解質(zhì)氧化鋁濃度的目的。其存在的不足之處是由于檢 測(cè)到的氟化鋁濃度的滯后性，對(duì)電解槽的工作電壓設(shè)定時(shí)，時(shí)間已經(jīng)過去了3 5天，電解質(zhì)成分已經(jīng)發(fā)生了變化；電解槽的重要技術(shù)參數(shù)電解質(zhì)溫度、初晶溫 度、過熱度，在對(duì)電解槽的電壓設(shè)定時(shí)，沒有考慮；電解槽的電解質(zhì)溫度控制 精度土5'C范圍僅為30 50%，嚴(yán)重制約了鋁電解技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的進(jìn)一步提高。
在電解槽的工藝參數(shù)中，系列電流、電解質(zhì)水平、鋁水平、氟化鈣濃度、氟化 鎂濃度、氟化鋰濃度、氧化鋁濃度不變的情況下，影響電解槽能量平衡的技術(shù) 參數(shù)便剩下槽工作電壓、氟化鋁濃度。因此，控制電解槽能量平衡的方法便是 通過對(duì)槽工作電壓和氟化鋁濃度或添加量的調(diào)整就尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種通過對(duì) 槽工作電壓和氟化鋁濃度或添加量的調(diào)整，即使電解質(zhì)溫度、初晶溫度、過熱 度控制在目標(biāo)范圍內(nèi)的鋁電解槽能量平衡控制方法。
本發(fā)明鋁電解槽能量平衡控制方法通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) 一種鋁電 解槽能量平衡控制方法，包括槽控機(jī)、上位機(jī)，所述的方法包括如下步驟
1)槽工作電壓的調(diào)整 (1)選擇8臺(tái)正常的電解槽，每?jī)膳_(tái)為一組，電 壓分別上調(diào)50mV、 100mV、 150mV、 200mV，電壓上調(diào)后每一小時(shí)測(cè)一次電解 質(zhì)溫度，初晶溫度和過熱度，測(cè)量時(shí)間為14h;根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，回歸出增加電壓 10mV對(duì)電解質(zhì)溫度、過熱度的影響值ku、 kSH1; (2)選擇8臺(tái)正常的電解槽，每 兩臺(tái)為一組，電壓分別下調(diào)40mV、 60mV、 80mV、 100mV，電壓下調(diào)后每一小 時(shí)測(cè)一次電解質(zhì)溫度，初晶溫度和過熱度，測(cè)量時(shí)間為14h;根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，回 歸出降低電壓10mV對(duì)電解質(zhì)溫度、過熱度的影響值kt2、 kSH2; (3)設(shè)定電解槽電 解質(zhì)溫度、過熱度目標(biāo)值Tt，t、 SHtarg6t; (4)利用實(shí)時(shí)測(cè)量的電解槽電解質(zhì)溫度 和過熱度，并與最近三天測(cè)量的電解質(zhì)溫度和過熱度進(jìn)行加權(quán)平均，得到電解
質(zhì)溫度和過熱度加權(quán)平均值T。OTr、 SH。。 ;(5)若T。OTr<Ttargrt，應(yīng)用V。ha，= ( 1/ ktl )
* (T一t —Tcorr) + (l/kSH1) * (SHtarget—SHe。rr)計(jì)算出槽工作電壓的增加值，且 電解槽工作電壓設(shè)定值不能高于最大設(shè)定電壓；(6)若0°C<Te。rr_Ttarget<15°C，
應(yīng)用V麵ge二(1/ kt2) * (Ttarget —T,) + (1/ kSH2) * (SHtarget — SH曙)計(jì)算出槽
工作電壓的減小值，且電解槽工作電壓設(shè)定值不能低于最小設(shè)定電壓；(7)若 T。。 —Ttogrt〉15°C，應(yīng)檢査電解槽，如是否有陽極效應(yīng)，陽極長(zhǎng)包、碳渣量多等 現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)有這些問題，則按標(biāo)準(zhǔn)操作步驟消除這些問題，槽電壓返回到 設(shè)定值直到下一次測(cè)量時(shí)。
2)氟化鋁濃度或添加量的調(diào)整 (1)選擇8臺(tái)正常的電解槽，每?jī)?臺(tái)為一組。測(cè)量周期為4周。第1周，8臺(tái)電解槽均按標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁；第2 周，第1組按標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁，第2組按0. 5倍標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁，第3組 按1. 5倍標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁，第4組按2倍標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁；第3周和第4
周，8臺(tái)電解槽回復(fù)按標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁；(2)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，回歸出單位氟化 鋁變化量(10kg)對(duì)電解質(zhì)初晶溫度的影響值kuq; (3)設(shè)定電解槽電解質(zhì)初晶 溫度目標(biāo)值Tliqt，t; (4)利用實(shí)時(shí)測(cè)量的電解槽電解質(zhì)初晶溫度，并與最近三 天測(cè)量的電解質(zhì)初晶溫度進(jìn)行加權(quán)平均，得到電解質(zhì)初晶溫度加權(quán)平均值Tliq;
(5)應(yīng)用F。h，二 (1/ kliq) * (Tliq—Tliqtarget+a) (a為常數(shù))計(jì)算出氟化鋁增減 量，近而確定出當(dāng)前電解槽氟化鋁的添加量。
本發(fā)明鋁電解槽能量平衡控制方法與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果
1. 該技術(shù)使預(yù)焙鋁電解槽能量平衡控制得到了有效控制；
2. 130臺(tái)180kA鋁電解槽的電解質(zhì)溫度、電解質(zhì)初晶溫度、過熱度控制精 度土5'C范圍達(dá)到了 80%以上；
3. 鋁電解槽的側(cè)部爐幫厚度平均在120 150mm之間，形成了規(guī)整的爐膛內(nèi)
形；
4. 鋁電解槽的工作電壓控制在4.04 4.06V之間，陰極壓降平均為390mV、 直流電耗降低了 50 kWh/t Al。
本發(fā)明鋁電解槽能量平衡控制方法可應(yīng)用預(yù)焙鋁電解槽能量平衡控制。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明鋁電解槽能量平衡控制方法技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1。
在電解槽的工藝參數(shù)中，系列電流、電解質(zhì)水平、鋁水平、氟化轉(zhuǎn)濃度、 氟化鎂濃度、氟化鋰濃度、氧化鋁濃度不變的情況下，影響電解槽能量平衡的 技術(shù)參數(shù)便剩下槽工作電壓、氟化鋁濃度。因此，控制電解槽能量平衡的方法 便是通過對(duì)槽工作電壓和氟化鋁濃度或添加量的調(diào)整，既使電解質(zhì)溫度、初晶
溫度、過熱度控制在目標(biāo)范圍內(nèi)。本發(fā)明內(nèi)容包括兩部分，槽工作電壓的調(diào)整 技術(shù)和氟化鋁濃度或添加量的調(diào)整技術(shù)。
槽工作電壓的調(diào)整技術(shù) (1)選擇8臺(tái)正常的電解槽，每?jī)膳_(tái)為一組，電 壓分別上調(diào)50mV、 100mV、 150mV、 200mV，電壓上調(diào)后每一小時(shí)測(cè)一次電解 質(zhì)溫度，初晶溫度和過熱度，測(cè)量時(shí)間為14h;根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，回歸出增加電壓 10mV對(duì)電解質(zhì)溫度、過熱度的影響值ku、 kSH1; (2)選擇8臺(tái)正常的電解槽，每 兩臺(tái)為一組，電壓分別下調(diào)40mV、 60mV、 80mV、 100mV，電壓下調(diào)后每一小 時(shí)測(cè)一次電解質(zhì)溫度，初晶溫度和過熱度，測(cè)量時(shí)間為14h;根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，回 歸出降低電壓10mV對(duì)電解質(zhì)溫度、過熱度的影響值kt2、 kSH2; (3)設(shè)定電解槽電 解質(zhì)溫度、過熱度目標(biāo)值Tt，t、 SHt，t; (4)利用實(shí)時(shí)測(cè)量的電解槽電解質(zhì)溫度 和過熱度，并與最近三天測(cè)量的電解質(zhì)溫度和過熱度進(jìn)行加權(quán)平均，得到電解
質(zhì)溫度和過熱度加權(quán)平均值乙rr、 SHe。rr;(5)若TCOTr<Ttarget，應(yīng)用Vcharge = ( 1/ ktl )
* (Ttarget —Tcorr) + (l/kSH1) * (SHtarget—SHcorr)計(jì)算出槽工作電壓的增加值，且
電解槽工作電壓設(shè)定值不能高于最大設(shè)定電壓；(6)若0'C〈乙rr一T一t〈15-C，
應(yīng)用V麵e: (1/ kt2) * (Ttarget —T曙)+ (1/ kSH2) * (SH一一SHJ計(jì)算出槽 工作電壓的減小值，且電解槽工作電壓設(shè)定值不能低于最小設(shè)定電壓；(7)若 T_—Tt，t〉15°C，應(yīng)檢查電解槽，如是否有陽極效應(yīng)，陽極長(zhǎng)包、碳渣量多等 現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)有這些問題，則按標(biāo)準(zhǔn)操作步驟消除這些問題，槽電壓返回到 設(shè)定值直到下一次測(cè)量時(shí)。
氟化鋁濃度或添加量的調(diào)整技術(shù)(1)選擇8臺(tái)正常的電解槽，每?jī)膳_(tái)為 一組。測(cè)量周期為4周。第1周，8臺(tái)電解槽均按標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁；第2周， 第1組按標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁，第2組按0. 5倍標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁，第3組按1. 5 倍標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁，第4組按2倍標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁；第3周和第4周，8臺(tái)
電解槽回復(fù)按標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁；(2)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，回歸出單位氟化鋁變化 量(10kg)對(duì)電解質(zhì)初晶溫度的影響值kuq; (3)設(shè)定電解槽電解質(zhì)初晶溫度目 標(biāo)值Tliqt，t; (4)利用實(shí)時(shí)測(cè)量的電解槽電解質(zhì)初晶溫度，并與最近三天測(cè)量 的電解質(zhì)初晶溫度進(jìn)行加權(quán)平均，得到電解質(zhì)初晶溫度加權(quán)平均值Tuq; (5)應(yīng) 用Fc—e二 (l/kliq) * (Tliq—Ua) (a為常數(shù))計(jì)算出氟化鋁增減量，近而
確定出當(dāng)前電解槽氟化鋁的添加量。
權(quán)利要求
1、一種鋁電解槽能量平衡控制方法，包括槽控機(jī)、上位機(jī)，其特征在于所述的方法包括如下步驟1)調(diào)整槽工作電壓 (1)選擇8臺(tái)正常的電解槽，每?jī)膳_(tái)為一組，電壓分別上調(diào)50mV、100mV、150mV、200mV，電壓上調(diào)后每一小時(shí)測(cè)一次電解質(zhì)溫度，初晶溫度和過熱度，測(cè)量時(shí)間為14h；根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，回歸出增加電壓10mV對(duì)電解質(zhì)溫度、過熱度的影響值kt1、kSH1；(2)選擇8臺(tái)正常的電解槽，每?jī)膳_(tái)為一組，電壓分別下調(diào)40mV、60mV、80mV、100mV，電壓下調(diào)后每一小時(shí)測(cè)一次電解質(zhì)溫度，初晶溫度和過熱度，測(cè)量時(shí)間為14h；根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，回歸出降低電壓10mV對(duì)電解質(zhì)溫度、過熱度的影響值kt2、kSH2；(3)設(shè)定電解槽電解質(zhì)溫度、過熱度目標(biāo)值Ttarget、SHtarget；(4)利用實(shí)時(shí)測(cè)量的電解槽電解質(zhì)溫度和過熱度，并與最近三天測(cè)量的電解質(zhì)溫度和過熱度進(jìn)行加權(quán)平均，得到電解質(zhì)溫度和過熱度加權(quán)平均值Tcorr、SHcorr；(5)若Tcorr＜Ttarget，應(yīng)用Vcharge＝(1/kt1)*(Ttarget-Tcorr)+(1/kSH1)×(SHtarget-SHcorr)計(jì)算出槽工作電壓的增加值，且電解槽工作電壓設(shè)定值不能高于最大設(shè)定電壓；(6)若0℃＜Tcorr-Ttarget＜15℃，應(yīng)用Vcharge＝(1/kt2)×(Ttarget-Tcorr)+(1/kSH2)×(SHtarget-SHcorr)計(jì)算出槽工作電壓的減小值，且電解槽工作電壓設(shè)定值不能低于最小設(shè)定電壓；(7)若Tcorr-Ttarget＞15℃，應(yīng)檢查電解槽，如是否有陽極效應(yīng)，陽極長(zhǎng)包、碳渣量多等現(xiàn)象；如果發(fā)現(xiàn)有這些問題，則按標(biāo)準(zhǔn)操作步驟消除這些問題，槽電壓返回到設(shè)定值直到下一次測(cè)量時(shí)；2)調(diào)整氟化鋁濃度或添加量 (1)選擇8臺(tái)正常的電解槽，每?jī)膳_(tái)為一組。測(cè)量周期為4周。第1周，8臺(tái)電解槽均按標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁；第2周，第1組按標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁，第2組按0.5倍標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁，第3組按1.5倍標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁，第4組按2倍標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁；第3周和第4周，8臺(tái)電解槽回復(fù)按標(biāo)準(zhǔn)量添加氟化鋁；(2)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，回歸出單位氟化鋁變化量/10kg對(duì)電解質(zhì)初晶溫度的影響值kliq；(3)設(shè)定電解槽電解質(zhì)初晶溫度目標(biāo)值Tliqtarget；(4)利用實(shí)時(shí)測(cè)量的電解槽電解質(zhì)初晶溫度，并與最近三天測(cè)量的電解質(zhì)初晶溫度進(jìn)行加權(quán)平均，得到電解質(zhì)初晶溫度加權(quán)平均值Tliq；(5)應(yīng)用Fcharge＝(1/kliq)×(Tliq-Tliqtarget+a)(a為常數(shù))計(jì)算出氟化鋁增減量，近而確定出當(dāng)前電解槽氟化鋁的添加量。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋁電解行業(yè)生產(chǎn)方法，具體地說是涉及一種鋁電解槽能量平衡控制方法。一種鋁電解槽能量平衡控制方法，包括槽控機(jī)、上位機(jī)，所述的方法包括如下步驟1)調(diào)整槽工作電壓；2)調(diào)整氟化鋁濃度或添加量。本發(fā)明有如下有益效果1.使預(yù)焙鋁電解槽能量平衡控制得到了有效控制；2.鋁電解槽的電解質(zhì)溫度、電解質(zhì)初晶溫度、過熱度控制精度±5℃范圍達(dá)到了80％以上；3.鋁電解槽的側(cè)部爐幫厚度平均在120～150mm之間，形成了規(guī)整的爐膛內(nèi)形；4.鋁電解槽的工作電壓控制在4.04～4.06V之間，陰極壓降平均為390mV、直流電耗降低了50kWh/t·Al。本發(fā)明鋁電解槽能量平衡控制方法可應(yīng)用預(yù)焙鋁電解槽能量平衡控制。
文檔編號(hào)C25C3/20GK101109092SQ20071004942
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月26日
發(fā)明者何建濤, 周新林, 張機(jī)琴, 曹繼明, 王廣穩(wěn), 胡俊杰, 蔡有萍, 馬思聰 申請(qǐng)人:中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司