电解槽控制技术.doc

文章编号： 中间下料预焙铝电解槽的控制参数研究 田庆红 （中铝国际 贵阳铝镁设计研究院， 贵州 贵阳 550004） 摘要：由于预焙铝电解槽生产的特殊性，计算机可以直接采集的数据只有单槽电压和系列电流。通过对电解槽生产过程及控制的分析，利用计算机解析出相应的特征参数，研究这些特征参数对于所选定槽型工艺条件的匹配性，使中间下料预焙铝电解槽的生产过程控制更加精细化、规范化。 关键词：预焙铝电解槽、特征参数、电流效率、氧化铝浓度、氟化铝过剩量、过热度 中图分类号： 文献标识码： CWPB aluminum pots control parameter study Tian qinghong （CHALIECO GAMI Guizhou Guiyang 550004） Abstract：The data or signals directly can be collected to the computer only reduction cell voltages and line current normally due to the particularity of the CWPB aluminum cells operation. Through analyzing the process of CWPB aluminum pots, The author resolve the characteristic parameters with its computer control technology , and study the matching performance with most of its process parameters, so as to made CWPB aluminum cells more modern and standard control. Key words: CWPB aluminium cells Characteristic parameter Current efficiency Al2O3 Concentration AlF3 Surplus Superheat 我国预焙铝电解工业经过快速的发展，已进入大规模生产行业，可是并非技术强国。我国铝电解的能量利用率仅47%，而国际先进水平为49%，也就是说，每生产一吨铝，我国尚有2～3%的电流效率和300～500度的电耗潜力没有挖掘[1]。计算机控制技术在铝电解生产过程的应用，是现代铝电解工业技术进步的重要标志之一，它不仅在铝电解节能降耗方面体现出巨大的价值，而且是现代大容量、封闭式和自动点式下料预焙铝电解槽高效、低成本生产的技术保障，并且推动铝电解这一行业迈向大规模、低污染和高度自动化的现代工业行列。但是，计算机直接测量的控制返回数据为系列电流、单槽电压以及由二者计算出的单槽电阻。槽电阻与被控对象具有多变量耦合、非线性、时变与大滞后特点，故无法直接实现精确的闭环控制。为此，从生产实际操作和管理过程出发，根据预焙铝电解槽生产工艺的特性，研究控制对象与返回测量数据的对应关系（软测量参数），计算机才能实现在返回数据“软测量”下的精确闭环控制。 1 中间下料预焙铝电解槽的生产模式 1.1铝电解生产的基本原理 冰晶石—氧化铝熔融盐电解法自发明以来一直是炼铝的基本方法，其基本原理是：在铝电解槽中，采用以冰晶石为主体的熔融电解质（主要为冰晶石）作熔剂，以氧化铝作为熔质，以碳素体作为阳极，以铝液作为阴极，通入强大的直流电流后，在高温下（约960℃）两极（阳极和阴极）之间发生电化学反应，阳极消耗并变为气态物质放出，而在阴极上得到液态金属铝，其总反应过程为[2]： Al2O3（溶解的）+1.5C（固） 直流电 2Al（液）+1.5CO2（一次气体） 收稿日期：2008-05-；修订日期：2008-7 通讯作者：田庆红; 电话: E-mail: gami_tqh@ 铝电解生产过程中，由于上述反应与其它副反应的不间断进行，电解槽炉膛内的氧化铝原料、固体碳阳极和熔融电解质中部分添加剂不断消耗，需要随时添加和补充，而槽内阴极上产出的液态铝要定期取出。中间下料预焙铝电解槽的生产模式如下示意图1。 1.2 中间下料预焙铝电解槽生产的主要作业 中间下料预焙铝电解槽是铝电解槽第三阶段 — 现代化发展阶段的结果，其生产系列槽容量已从上世纪70年代的155-160KA发展到了现在的350-400KA及以上。由于其高效、节能、环境治理效果好等优点，目前已在全世界得到了广泛应用。 除往