大容量鋁電解槽母線裝置開發(fā)及應(yīng)用
發(fā)布時間:2022-01-23 14:16
為了適應(yīng)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展對鋁消費的增長需求,并考慮可持續(xù)發(fā)展對節(jié)能、環(huán)保的要求,我國鋁工業(yè)依靠技術(shù)創(chuàng)新,即新技術(shù)、新材料、新裝備的開發(fā),使產(chǎn)業(yè)在不斷向大型化、節(jié)能化方向發(fā)展。因此,無論是為了進一步提高我國鋁工業(yè)的綜合競爭力,還是為了滿足國家節(jié)能減排和行業(yè)準入條件等政策的要求,都迫使鋁行業(yè)實現(xiàn)大型鋁電解槽核心技術(shù)的突破,以研發(fā)出節(jié)能、高效的大容量鋁電解槽技術(shù)。而大容量鋁電解槽母線裝置技術(shù)的開發(fā)是大容量鋁電解槽技術(shù)開發(fā)的核心,它的先進性在很大程度上決定了大容量鋁電解槽技術(shù)的先進性。本文以河南中孚實業(yè)股份有限公司的年產(chǎn)23萬噸鋁電解項目和國家科技支撐計劃項目為背景,論述了以采用“產(chǎn)、學、研”相結(jié)合的方式,開發(fā)的具有磁流體超穩(wěn)定性的400kA級大容量鋁電解槽配套的母線配置技術(shù)。該技術(shù)解決了大容量鋁電解槽在低溫低電壓操作模式下所面臨的穩(wěn)定性問題,取得了優(yōu)異的節(jié)能效果和技術(shù)經(jīng)濟指標,推動了我國大容量鋁電解槽技術(shù)的發(fā)展。論文主要工作及創(chuàng)新如下:基于國際上先進的ANSYS Multiphysics軟件包和Greenwich大學MHD-Valdis磁流體動態(tài)分析軟件包,二次開發(fā)建立了“鋁電解槽磁場計算...
【文章來源】:東北大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:87 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2.1預(yù)睹陽極電解槽側(cè)視圖??Kg.?2.1?Side?view?of?prebaked?anode?aluminum?reduction?pot??w,
僅考慮簡化鋼殼的附加磁場。??鐵磁材料的磁化特性經(jīng)常用B-H曲線來表示。本文中磁場模型的鐵磁物質(zhì)B-H曲??線如圖3.3所不。??1?'?'??T妓?]■運誠芭a?繊?Ta豈ife鼠T電納苗該?""??KSR?1〇?2014???fl?屯.削?巧??,./:?—?M??':/?:?'?I?'??'J?——?一-二二―—-二」一??r.?一T?.? ̄?;?‘??.?.??—山?I?!'....??J?'?\''''?^?^?.?費。?.曲??0?裝々㈱?1?愛泌?i総:??絲婉?1獻?UOO?S嫌??巧??圖3.3鐵磁物質(zhì)的B-H曲線圖??Fig.?3.3?B-H?curve?of?ferromagnetic?material??0)同廠房相鄰電解槽的影響??根據(jù)畢奧-薩伐爾定律(3.1)可知,磁場強度的大小跟電流強度成正比,跟距離的平方??成反比。同一系列的電解槽,距離越近磁場影響越大。??目二J??J?43T?r2??同廠房相鄰電解槽的影響,應(yīng)計算上下游設(shè)置多少臺電解槽之后,其它槽對磁場的??影響不大。針對建立模型分別計算了同廠房相鄰槽上下游各1、2、3、4、5、6臺的影??響情況。經(jīng)計算當前后各5臺時其磁場變化與前后各4臺時相比小于1%。即可視為第??-19-??
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【參考文獻】:
期刊論文
[1]鋁電解槽磁流體設(shè)計創(chuàng)新分析[J]. 戚喜全,李淑杰,呂定雄,毛繼紅,毛宇. 世界有色金屬. 2008(03)
[2]三種湍流模型對Al電解槽內(nèi)Al液流場預(yù)測的比較及其工業(yè)測試[J]. 周萍,梅熾,周乃君,姜昌偉,蔡祺風. 金屬學報. 2004(01)
[3]大型預(yù)焙鋁電解槽物理場的耦合仿真技術(shù)及應(yīng)用[J]. 周乃君,姜昌偉,周萍,張創(chuàng)奇,吳連城,韓立國. 有色金屬. 2003(04)
[4]大型鋁電解槽三維電磁場的數(shù)值模擬[J]. 閆照文,汪友生,蘇東林,李朗如,楊溢. 電工技術(shù)學報. 2003(05)
[5]Numerical calculation and industrial measurements of metal pad velocities in Hall-Heroult cells[J]. 周萍,周乃君,梅熾,蔡祺風,姜昌偉,王志奇. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2003(01)
[6]鋁電解槽電解質(zhì)-鋁液流動及鋁液表面變形計算[J]. 吳建康,黃珉,黃俊,姚世煥. 中國有色金屬學報. 2003(01)
[7]鋁電解槽磁流體流動的數(shù)值計算[J]. 黃俊,吳建康,姚世煥. 有色冶煉. 2002(06)
[8]186kA大型預(yù)焙陽極鋁電解槽磁場的三維數(shù)值計算[J]. 孫陽,馮乃祥,崔建忠. 金屬學報. 2001(03)
[9]電流分布對160kA預(yù)焙陽極鋁電解槽磁場影響的數(shù)值計算[J]. 孫陽,馮乃祥,崔建忠. 輕金屬. 2001(02)
[10]貴州鋁廠160kA大型預(yù)焙陽極鋁電解槽磁場測量與計算[J]. 馮乃祥,孫陽,冷正旭,石崇光,張玉,謝青松. 輕金屬. 2000(11)
博士論文
[1]鋁電解槽多物理場數(shù)學建模及應(yīng)用研究[D]. 劉偉.中南大學 2008
[2]鋁電解槽內(nèi)電磁流動模型及鋁液流場數(shù)值仿真的研究[D]. 周萍.中南大學 2002
碩士論文
[1]大型預(yù)焙鋁電解槽電磁場設(shè)計與優(yōu)化研究[D]. 劉杰.中南大學 2007
本文編號:3604518
【文章來源】:東北大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:87 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2.1預(yù)睹陽極電解槽側(cè)視圖??Kg.?2.1?Side?view?of?prebaked?anode?aluminum?reduction?pot??w,
僅考慮簡化鋼殼的附加磁場。??鐵磁材料的磁化特性經(jīng)常用B-H曲線來表示。本文中磁場模型的鐵磁物質(zhì)B-H曲??線如圖3.3所不。??1?'?'??T妓?]■運誠芭a?繊?Ta豈ife鼠T電納苗該?""??KSR?1〇?2014???fl?屯.削?巧??,./:?—?M??':/?:?'?I?'??'J?——?一-二二―—-二」一??r.?一T?.? ̄?;?‘??.?.??—山?I?!'....??J?'?\''''?^?^?.?費。?.曲??0?裝々㈱?1?愛泌?i総:??絲婉?1獻?UOO?S嫌??巧??圖3.3鐵磁物質(zhì)的B-H曲線圖??Fig.?3.3?B-H?curve?of?ferromagnetic?material??0)同廠房相鄰電解槽的影響??根據(jù)畢奧-薩伐爾定律(3.1)可知,磁場強度的大小跟電流強度成正比,跟距離的平方??成反比。同一系列的電解槽,距離越近磁場影響越大。??目二J??J?43T?r2??同廠房相鄰電解槽的影響,應(yīng)計算上下游設(shè)置多少臺電解槽之后,其它槽對磁場的??影響不大。針對建立模型分別計算了同廠房相鄰槽上下游各1、2、3、4、5、6臺的影??響情況。經(jīng)計算當前后各5臺時其磁場變化與前后各4臺時相比小于1%。即可視為第??-19-??
f/???a:V?l*C’T於OK?巧公站?1。£?K扭J;巧!K;??圖3.7全系列整體模擬電解槽磁場計算模型圈??Fig.?3.7?Calculatio打?model?of?whole?series?of?overall?simulate?aluminum?reduction?pot?magnetic?行eld.??3.23蠟場計算結(jié)果的判定??從設(shè)計角度考慮,研究人員認為電解槽磁流體穩(wěn)定性能的改進重點在于磁場分布??設(shè)計的修正。什么樣的磁場的分布才能滿足磁流體穩(wěn)定性的要求呢?在磁場模擬計算階??段需要有一個初步的判定。通過磁場分布判定磁流體是否穩(wěn)定的方法,國際上通常采用??Sele判定準則[71]?(3.2)。??A??好口.2)??根據(jù)上述判定公式,當鉛水平26cm,極距4.5cm時,滿足400kA級大容量侶電解??槽磁流體穩(wěn)定性要求的垂直磁場平均值應(yīng)小于5.85GS。Sele判定準則研究了垂直磁場與??水平電流,認為垂直磁場與水平電流的交互作用是磁流體不穩(wěn)定的根本原因,即要求垂??直磁場平均值和水平變化梯度應(yīng)盡可能小,且磁場空間分布形態(tài)保持一定的對稱性。??3.3母線裝置電流平衡模擬計算??電解槽磁流體穩(wěn)定性是垂直磁場和水平電流綜合作用的結(jié)果,而母線裝置電流平衡??設(shè)置,則是電解槽水平電流合理分布的重要保障。母線電流平衡計算應(yīng)滿足如下要求:??(1)確
【參考文獻】:
期刊論文
[1]鋁電解槽磁流體設(shè)計創(chuàng)新分析[J]. 戚喜全,李淑杰,呂定雄,毛繼紅,毛宇. 世界有色金屬. 2008(03)
[2]三種湍流模型對Al電解槽內(nèi)Al液流場預(yù)測的比較及其工業(yè)測試[J]. 周萍,梅熾,周乃君,姜昌偉,蔡祺風. 金屬學報. 2004(01)
[3]大型預(yù)焙鋁電解槽物理場的耦合仿真技術(shù)及應(yīng)用[J]. 周乃君,姜昌偉,周萍,張創(chuàng)奇,吳連城,韓立國. 有色金屬. 2003(04)
[4]大型鋁電解槽三維電磁場的數(shù)值模擬[J]. 閆照文,汪友生,蘇東林,李朗如,楊溢. 電工技術(shù)學報. 2003(05)
[5]Numerical calculation and industrial measurements of metal pad velocities in Hall-Heroult cells[J]. 周萍,周乃君,梅熾,蔡祺風,姜昌偉,王志奇. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2003(01)
[6]鋁電解槽電解質(zhì)-鋁液流動及鋁液表面變形計算[J]. 吳建康,黃珉,黃俊,姚世煥. 中國有色金屬學報. 2003(01)
[7]鋁電解槽磁流體流動的數(shù)值計算[J]. 黃俊,吳建康,姚世煥. 有色冶煉. 2002(06)
[8]186kA大型預(yù)焙陽極鋁電解槽磁場的三維數(shù)值計算[J]. 孫陽,馮乃祥,崔建忠. 金屬學報. 2001(03)
[9]電流分布對160kA預(yù)焙陽極鋁電解槽磁場影響的數(shù)值計算[J]. 孫陽,馮乃祥,崔建忠. 輕金屬. 2001(02)
[10]貴州鋁廠160kA大型預(yù)焙陽極鋁電解槽磁場測量與計算[J]. 馮乃祥,孫陽,冷正旭,石崇光,張玉,謝青松. 輕金屬. 2000(11)
博士論文
[1]鋁電解槽多物理場數(shù)學建模及應(yīng)用研究[D]. 劉偉.中南大學 2008
[2]鋁電解槽內(nèi)電磁流動模型及鋁液流場數(shù)值仿真的研究[D]. 周萍.中南大學 2002
碩士論文
[1]大型預(yù)焙鋁電解槽電磁場設(shè)計與優(yōu)化研究[D]. 劉杰.中南大學 2007
本文編號:3604518
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