大容量铝电解槽母线装置开发及应用
发布时间：2022-01-23 14:16
为了适应我国经济的快速发展对铝消费的增长需求,并考虑可持续发展对节能、环保的要求,我国铝工业依靠技术创新,即新技术、新材料、新装备的开发,使产业在不断向大型化、节能化方向发展。因此,无论是为了进一步提高我国铝工业的综合竞争力,还是为了满足国家节能减排和行业准入条件等政策的要求,都迫使铝行业实现大型铝电解槽核心技术的突破,以研发出节能、高效的大容量铝电解槽技术。而大容量铝电解槽母线装置技术的开发是大容量铝电解槽技术开发的核心,它的先进性在很大程度上决定了大容量铝电解槽技术的先进性。本文以河南中孚实业股份有限公司的年产23万吨铝电解项目和国家科技支撑计划项目为背景,论述了以采用“产、学、研”相结合的方式,开发的具有磁流体超稳定性的400kA级大容量铝电解槽配套的母线配置技术。该技术解决了大容量铝电解槽在低温低电压操作模式下所面临的稳定性问题,取得了优异的节能效果和技术经济指标,推动了我国大容量铝电解槽技术的发展。论文主要工作及创新如下：基于国际上先进的ANSYS Multiphysics软件包和Greenwich大学MHD-Valdis磁流体动态分析软件包,二次开发建立了“铝电解槽磁场计算...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１预睹阳极电解槽侧视图??Ｋｇ．?２．１?Ｓｉｄｅ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｐｒｅｂａｋｅｄ?ａｎｏｄｅ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ?ｐｏｔ??ｗ，
仅考虑简化钢壳的附加磁场。??铁磁材料的磁化特性经常用Ｂ－Ｈ曲线来表示。本文中磁场模型的铁磁物质Ｂ－Ｈ曲??线如图３．３所不。??１?＇?＇??Ｔ妓？］■运诚芭ａ?繊?Ｔａ岂ｉｆｅ鼠Ｔ电納苗該?＂＂??ＫＳＲ?１〇?２０１４??？ｆｌ?屯．削?巧??，．／：?—?Ｍ??＇：／?：?＇?Ｉ?＇??＇Ｊ?——?一－二二―—－二」一??ｒ．?一Ｔ?．?￣?；?‘??．?．??—山?Ｉ?！＇．．．．??Ｊ?＇?＼＇＇＇＇?＾?＾?．?费。?．曲??０?裝々㈱?１？爱泌?ｉ総：??絲婉?１獻?ＵＯＯ?Ｓ嫌??巧??图３．３铁磁物质的Ｂ－Ｈ曲线图??Ｆｉｇ．?３．３?Ｂ－Ｈ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌ??０）同厂房相邻电解槽的影响??根据毕奥－萨伐尔定律（３．１）可知，磁场强度的大小跟电流强度成正比，跟距离的平方??成反比。同一系列的电解槽，距离越近磁场影响越大。??目二Ｊ??Ｊ?４３Ｔ?ｒ２??同厂房相邻电解槽的影响，应计算上下游设置多少台电解槽之后，其它槽对磁场的??影响不大。针对建立模型分别计算了同厂房相邻槽上下游各１、２、３、４、５、６台的影??响情况。经计算当前后各５台时其磁场变化与前后各４台时相比小于１％。即可视为第??－１９－??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]铝电解槽磁流体设计创新分析[J]. 戚喜全,李淑杰,吕定雄,毛继红,毛宇. 世界有色金属. 2008(03)
[2]三种湍流模型对Al电解槽内Al液流场预测的比较及其工业测试[J]. 周萍,梅炽,周乃君,姜昌伟,蔡祺风. 金属学报. 2004(01)
[3]大型预焙铝电解槽物理场的耦合仿真技术及应用[J]. 周乃君,姜昌伟,周萍,张创奇,吴连城,韩立国. 有色金属. 2003(04)
[4]大型铝电解槽三维电磁场的数值模拟[J]. 闫照文,汪友生,苏东林,李朗如,杨溢. 电工技术学报. 2003(05)
[5]Numerical calculation and industrial measurements of metal pad velocities in Hall-Heroult cells[J]. 周萍,周乃君,梅炽,蔡祺风,姜昌伟,王志奇. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2003(01)
[6]铝电解槽电解质-铝液流动及铝液表面变形计算[J]. 吴建康,黄珉,黄俊,姚世焕. 中国有色金属学报. 2003(01)
[7]铝电解槽磁流体流动的数值计算[J]. 黄俊,吴建康,姚世焕. 有色冶炼. 2002(06)
[8]186kA大型预焙阳极铝电解槽磁场的三维数值计算[J]. 孙阳,冯乃祥,崔建忠. 金属学报. 2001(03)
[9]电流分布对160kA预焙阳极铝电解槽磁场影响的数值计算[J]. 孙阳,冯乃祥,崔建忠. 轻金属. 2001(02)
[10]贵州铝厂160kA大型预焙阳极铝电解槽磁场测量与计算[J]. 冯乃祥,孙阳,冷正旭,石崇光,张玉,谢青松. 轻金属. 2000(11)
博士论文
[1]铝电解槽多物理场数学建模及应用研究[D]. 刘伟.中南大学 2008
[2]铝电解槽内电磁流动模型及铝液流场数值仿真的研究[D]. 周萍.中南大学 2002
硕士论文
[1]大型预焙铝电解槽电磁场设计与优化研究[D]. 刘杰.中南大学 2007
本文编号：3604518
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１预睹阳极电解槽侧视图??Ｋｇ．?２．１?Ｓｉｄｅ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｐｒｅｂａｋｅｄ?ａｎｏｄｅ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ?ｐｏｔ??ｗ，
仅考虑简化钢壳的附加磁场。??铁磁材料的磁化特性经常用Ｂ－Ｈ曲线来表示。本文中磁场模型的铁磁物质Ｂ－Ｈ曲??线如图３．３所不。??１?＇?＇??Ｔ妓？］■运诚芭ａ?繊?Ｔａ岂ｉｆｅ鼠Ｔ电納苗該?＂＂??ＫＳＲ?１〇?２０１４??？ｆｌ?屯．削?巧??，．／：?—?Ｍ??＇：／?：?＇?Ｉ?＇??＇Ｊ?——?一－二二―—－二」一??ｒ．?一Ｔ?．?￣?；?‘??．?．??—山?Ｉ?！＇．．．．??Ｊ?＇?＼＇＇＇＇?＾?＾?．?费。?．曲??０?裝々㈱?１？爱泌?ｉ総：??絲婉?１獻?ＵＯＯ?Ｓ嫌??巧??图３．３铁磁物质的Ｂ－Ｈ曲线图??Ｆｉｇ．?３．３?Ｂ－Ｈ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌ??０）同厂房相邻电解槽的影响??根据毕奥－萨伐尔定律（３．１）可知，磁场强度的大小跟电流强度成正比，跟距离的平方??成反比。同一系列的电解槽，距离越近磁场影响越大。??目二Ｊ??Ｊ?４３Ｔ?ｒ２??同厂房相邻电解槽的影响，应计算上下游设置多少台电解槽之后，其它槽对磁场的??影响不大。针对建立模型分别计算了同厂房相邻槽上下游各１、２、３、４、５、６台的影??响情况。经计算当前后各５台时其磁场变化与前后各４台时相比小于１％。即可视为第??－１９－??
ｆ／??？ａ：Ｖ?ｌ＊Ｃ’Ｔ於ＯＫ?巧公站?１。￡?Ｋ扭Ｊ；巧！Ｋ；??图３．７全系列整体模拟电解槽磁场计算模型圈??Ｆｉｇ．?３．７?Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏ打?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｗｈｏｌｅ?ｓｅｒｉｅｓ?ｏｆ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｓｉｍｕｌａｔｅ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ?ｐｏｔ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?行ｅｌｄ．??３．２３蜡场计算结果的判定??从设计角度考虑，研究人员认为电解槽磁流体稳定性能的改进重点在于磁场分布??设计的修正。什么样的磁场的分布才能满足磁流体稳定性的要求呢？在磁场模拟计算阶??段需要有一个初步的判定。通过磁场分布判定磁流体是否稳定的方法，国际上通常采用??Ｓｅｌｅ判定准则［７１］?（３．２）。??Ａ?？好口．２）??根据上述判定公式，当铅水平２６ｃｍ，极距４．５ｃｍ时，满足４００ｋＡ级大容量侣电解??槽磁流体稳定性要求的垂直磁场平均值应小于５．８５ＧＳ。Ｓｅｌｅ判定准则研究了垂直磁场与??水平电流，认为垂直磁场与水平电流的交互作用是磁流体不稳定的根本原因，即要求垂??直磁场平均值和水平变化梯度应尽可能小，且磁场空间分布形态保持一定的对称性。??３．３母线装置电流平衡模拟计算??电解槽磁流体稳定性是垂直磁场和水平电流综合作用的结果，而母线装置电流平衡??设置，则是电解槽水平电流合理分布的重要保障。母线电流平衡计算应满足如下要求：??（１）确
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝电解槽磁流体设计创新分析[J]. 戚喜全,李淑杰,吕定雄,毛继红,毛宇. 世界有色金属. 2008(03)
[2]三种湍流模型对Al电解槽内Al液流场预测的比较及其工业测试[J]. 周萍,梅炽,周乃君,姜昌伟,蔡祺风. 金属学报. 2004(01)
[3]大型预焙铝电解槽物理场的耦合仿真技术及应用[J]. 周乃君,姜昌伟,周萍,张创奇,吴连城,韩立国. 有色金属. 2003(04)
[4]大型铝电解槽三维电磁场的数值模拟[J]. 闫照文,汪友生,苏东林,李朗如,杨溢. 电工技术学报. 2003(05)
[5]Numerical calculation and industrial measurements of metal pad velocities in Hall-Heroult cells[J]. 周萍,周乃君,梅炽,蔡祺风,姜昌伟,王志奇. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2003(01)
[6]铝电解槽电解质-铝液流动及铝液表面变形计算[J]. 吴建康,黄珉,黄俊,姚世焕. 中国有色金属学报. 2003(01)
[7]铝电解槽磁流体流动的数值计算[J]. 黄俊,吴建康,姚世焕. 有色冶炼. 2002(06)
[8]186kA大型预焙阳极铝电解槽磁场的三维数值计算[J]. 孙阳,冯乃祥,崔建忠. 金属学报. 2001(03)
[9]电流分布对160kA预焙阳极铝电解槽磁场影响的数值计算[J]. 孙阳,冯乃祥,崔建忠. 轻金属. 2001(02)
[10]贵州铝厂160kA大型预焙阳极铝电解槽磁场测量与计算[J]. 冯乃祥,孙阳,冷正旭,石崇光,张玉,谢青松. 轻金属. 2000(11)
博士论文
[1]铝电解槽多物理场数学建模及应用研究[D]. 刘伟.中南大学 2008
[2]铝电解槽内电磁流动模型及铝液流场数值仿真的研究[D]. 周萍.中南大学 2002
硕士论文
[1]大型预焙铝电解槽电磁场设计与优化研究[D]. 刘杰.中南大学 2007
本文编号：3604518
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