專利名稱：隨氧化鋁加料量變化即時調(diào)整鋁電解槽能量平衡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁電解技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種隨氧化鋁加料量變化即時調(diào)整鋁電解槽能量平衡的方法。
背景技術(shù)：
鋁電解槽保持正常的能量平衡十分重要。槽電壓過高，輸入能量過多，電解溫度升高，電流效率會降低；槽電壓過低，輸入能量不足，造成沉淀，同樣使電流效率降低。到現(xiàn)在為止，鋁電解槽在能量平衡方面被控制的只是較長時期的平均能量平衡，可稱之為宏觀能量平衡，它是根據(jù)幾天或更長時間電解槽的宏觀冷熱表現(xiàn)，人為地調(diào)整鋁電解槽的設(shè)定電壓V設(shè)定，以達到保持能量平衡的目的。對于電解槽氧化鋁加料量的變化引起的幾小時短期能量需求的改變，卻一直沒有進行過槽電壓的相應(yīng)即時調(diào)整。
現(xiàn)在，在鋁電解槽加料自動控制中，為了控制氧化鋁加料量，并使電解質(zhì)中的氧化鋁濃度處于工藝要求的范圍內(nèi)，以便獲得較高電流效率，而采用“過量加料”、“正常加料”和“欠量加料”三種不同的加料周期，交替進行，每種加料周期大約進行1～2小時，正常情況下，三種加料周期的時間大體相等，為了克服電解質(zhì)中氧化鋁濃度的漂移和溶解槽底沉淀，一般經(jīng)過2～5天設(shè)置一個“等待效應(yīng)”周期，停止加料，直到發(fā)生“陽極效應(yīng)”(以下簡稱效應(yīng))，然后再從頭開始加料和控制，如不發(fā)生效應(yīng)，一般以3小時為限，轉(zhuǎn)入其它加料周期。
“正常加料”周期的氧化鋁加料量與電解消耗量一致，電解質(zhì)中的氧化鋁濃度保持不變。“欠量加料”周期的氧化鋁加料量約為“正常加料”量的0.8～0.5倍，電解質(zhì)中的氧化鋁濃度逐漸降低?！斑^量加料”周期的氧化鋁加料量，一般是“正常加料”量的1.2～1.5倍，電解質(zhì)中的氧化鋁濃度逐漸提高。加料量的調(diào)整由加料時間間隔控制。在現(xiàn)用鋁電解槽氧化鋁加料的自動控制中，“正常加料”周期、“欠量加料”周期、“過量加料”周期中的加料時間間隔，Δt正、Δt欠，Δt過都由計算機專家系統(tǒng)自動給出，并在該周期中不再改變?！暗却?yīng)”周期也由計算機發(fā)出指令。
在電解過程中，陽極在消耗，極距在增加，槽電壓在升高，當槽電壓現(xiàn)值與設(shè)定值相比，超過一定范圍時調(diào)整槽電壓，向設(shè)定電壓靠近，鋁電解槽現(xiàn)用槽電壓的控制中規(guī)定，只在“正常加料”周期調(diào)整槽電壓。這是宏觀能量平衡的調(diào)整方法。在“欠量加料”、“過量加料”和“等待效應(yīng)”周期，為了探知電解質(zhì)中的氧化鋁濃度，需要測定槽電阻隨氧化鋁濃度改變的變化率，所以在這三個周期中一律不調(diào)整槽電壓，即不調(diào)整極距。有時為了溶解槽底沉淀，人為停止加料，但也一直不調(diào)整槽電壓。顯然，在“等待效應(yīng)”、人為停止加料和“欠量加料”周期中能量需求減少，但槽電壓并未相應(yīng)降低，電解槽輸入能量過剩，電解溫度提高，逆反應(yīng)增強，電流效率降低；同時由于能量過剩，會使槽幫熔化，提高分子比，也不利于電流效率；又由于溫度升高，分子比升高，使電解質(zhì)電阻率下降，直接干擾了氧化鋁濃度與槽電阻變化率的關(guān)系，因而影響了氧化鋁濃度的測定和最佳濃度的控制?！斑^量加料”周期中能量需求增加，而槽電壓也沒有相應(yīng)增加，勢必造成輸入能量不足，產(chǎn)生沉淀，電流效率也會降低，同樣由于溫度和成分的變化，直接干擾了氧化鋁濃度的測定和控制。一天中“過量加料”和“欠量加料”時間約占2/3。能量失衡時間所占比例很大。在生產(chǎn)中看到，在“等待效應(yīng)”周期中由于停止加料，能量需求減少，槽電壓又不降低，有的電解槽溫度升高15～30℃，并且有的電解槽溫度一旦升高，在幾天之內(nèi)不能恢復(fù)正常，一般認為，電解溫度每升高10℃電流效率將降低1.5％，顯然對電流效率有很壞影響，同時溫度升高也會對氧化鋁濃度的測定和控制產(chǎn)生不良影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種隨著氧化鋁加料量的變化，即時調(diào)整槽電壓，以保持電解槽各加料周期中的能量平衡的方法，保持穩(wěn)定的電解溫度和穩(wěn)定的電解質(zhì)成分，同時有利于槽電阻變化率的測定，有利于氧化鋁濃度的測定和控制，有利于減少效應(yīng)，降低電解溫度，使槽況正常，提高電流效率。
為了查清各加料周期中能量平衡的變化，根據(jù)熱力學數(shù)據(jù)和氧化鋁溶解熱數(shù)據(jù)從理論上計算了“正常加料”周期中氧化鋁升溫能耗電壓和氧化鋁溶解(于電解質(zhì))能耗電壓，并歸納出如下近似公式砂狀氧化鋁按平均含αAl2O330％，γAl2O370％計算，中間狀氧化鋁按平均含αAl2O345％，γAl2O355％計算，VAl2O3升溫＝0.210×r+(t-950)×0.0002伏(適用于砂狀氧化鋁) (A)VAl2O3升溫＝0.2044×r+(t-950)×0.0002伏(適用于中間狀氧化鋁) (B)VAl2O3溶解＝0.2493×r伏(適用于砂狀氧化鋁) (C)VAl2O3溶解＝0.2591×r伏(適用于中間狀氧化鋁)(D)為直觀起見將(A)、(B)、(C)、(D)式轉(zhuǎn)換為(1)、(2)、(3)、(4)式。
VAl2O3升溫＝0.193+(t-950)×0.0002+(r-0.92)×0.21伏(適用于砂狀氧化鋁) (1)VAl2O3升溫＝0.188+(t-950)×0.0002+(r-0.92)×0.2伏(適于中間狀氧化鋁) (2)式中VAl2O3升溫為氧化鋁升溫能耗電壓。含義是，該電壓乘電解槽電流在1小時產(chǎn)生的能量，用于補償1小時內(nèi)電解所需氧化鋁從室溫(這里定為25℃)升到電解溫度所需的能量。
t電解溫度，℃。
r電流效率，小數(shù)。
從(1)式可見1.電解溫度每提高10℃，VAl2O3升溫提高2mv。
2.電流效率每提高1％，VAl2O3升溫提高2.1mv。
VAl2O3溶解＝0.229+(r-0.92)×0.25伏(適用于砂狀氧化鋁)(3)VAl2O3溶解＝0.238+(r-0.92)×0.26伏(適用于中間狀氧化鋁) (4)式中VAl2O3溶解為氧化鋁溶解能耗電壓。含意是，該電壓乘電解槽電流，在一小時產(chǎn)生的能量，用于補償一小時內(nèi)電解所需氧化鋁在電解溫度下從電解溫度的固態(tài)氧化鋁溶于電解質(zhì)，所需溶解熱。
r電流效率，小數(shù)。
(3)式表明，電流效率提高1％，VAl2O3溶解升高2.5mv。
以正常范圍的最高電解溫度960℃和預(yù)計的最高電流效率97％帶入(1)、(2)、(3)、(4)式，得到正常條件下的最高值如下砂狀氧化鋁VAl2O3升溫＝0.206伏，VAl2O3溶解＝0.242伏，VAl2O3升溶＝0.448伏。
中間狀氧化鋁VAl2O3升溫＝0.200伏，VAl2O3溶解＝0.251伏，VAl2O3升溶＝0.451伏。
式中VAl2O3升溶為VAl2O3升溫與VAl2O3溶解之和。
考慮到熱力學數(shù)據(jù)，特別是高溫熱力學數(shù)據(jù)，有一定誤差，現(xiàn)估計VAl2O3升溫可能有±10％誤差，VAl2O3溶解可能有±20％誤差，VAl2O3升溶的數(shù)值范圍VAl2O3升溶＝0.379-0.517伏，平均值為0.448伏。(砂狀氧化鋁)VAl2O3升溶＝0.381-0.521伏。平均值為0.451伏。(中間狀氧化鋁)在“正常加料”周期內(nèi)，氧化鋁加料量與電解消耗量一致。能量輸入與能量需求保持平衡。輸入能量中用于氧化鋁升溫和氧化鋁溶解的能耗電壓合計最高可能達0.521伏。
“等待效應(yīng)”周期和人為停止加料時期的能量平衡及調(diào)整。
“等待效應(yīng)”周期以及人為停止加料時期既無氧化鋁加入，從理論上來看，也就不需要VAl2O3升溫和VAl2O3溶解，因而電解槽能量需求大幅度下降，如果此時仍舊保持“正常加料”周期的槽電壓，必將造成輸入能量大于需求能量，使電解質(zhì)溫度升高，電流效率下降。因此，本發(fā)明在“等待效應(yīng)”周期和人為停止加料時期一開始便使槽電壓比設(shè)定電壓降低ΔV停伏，以保持“等待效應(yīng)”周期和人為停止加料時期的短期能量平衡。ΔV?？捎孟率接嬎悝停＝VAl2O3升溫×m停+VAl2O3溶解×K停+n停伏(5)
(5)式中m停為“等待效應(yīng)”周期或人為停止加料時期VAl2O3升溫調(diào)節(jié)系數(shù)，考慮到熱力學數(shù)據(jù)有一定的誤差、加料不準、加料過多槽底有冷料等情況，數(shù)據(jù)范圍為m停＞0，m?！?.1，一般情況下，可取m停＝0.9。
(5)式中K停為“等待效應(yīng)”周期和人為停止加料時期VAl2O3溶解調(diào)節(jié)系數(shù)。考慮到熱力學數(shù)據(jù)有一定的誤差等情況，數(shù)值范圍為0～1.2，一般情況下選0.5～0.9。根據(jù)電解槽情況人工選定。
(5)式中n停為“等待效應(yīng)”周期或人為停止加料時期電解槽過熱調(diào)節(jié)電壓，數(shù)值范圍為0-0.2伏，一般為0伏。
K停是反映在“等待效應(yīng)”周期和人為停止加料時期，槽底和槽幫是否有氧化鋁繼續(xù)溶解的一個系數(shù)。在電解槽生產(chǎn)正常，槽底干凈的情況下，槽底和槽幫如果完全不發(fā)生氧化鋁溶解，VAl2O3溶解即為完全多余的電壓，此時K停選1，m停選1，n停選0。以電解溫度為950℃，電流效率為0.92為例，根據(jù)(1)(3)(5)式計算得ΔV停＝0.193×1+0.229×1＝0.422伏此時電壓需求減少了0.422伏，需將槽電壓比設(shè)定電壓降低0.422伏，才能達到能量平衡。
如果槽底沉淀很多，在本周期槽底和槽幫中的氧化鋁不斷地溶解，電解質(zhì)中的氧化鋁濃度并未改變，此時VAl2O3溶解仍舊完全需要，故K停選0，如正置換級后有較多冷料加入槽中，并積于槽底，有待繼續(xù)加熱升溫，m?？蛇x0.5或更小。人工停止加料，多是為了溶解槽底沉淀，此時也可選K停＝0?！暗却?yīng)”周期經(jīng)常不發(fā)生效應(yīng)的電解槽，K停也接近于0。仍以電解溫度為950℃，電流效率為0.92為例，根據(jù)(1)(3)(5)式計算得ΔV停＝0.193×0.5+0.229×0＝0.097伏絕大多數(shù)情況處于以上兩種極端情況的中間狀態(tài)。生產(chǎn)正常，槽內(nèi)沉淀較少的電解槽K?？蛇x0.5-0.9，m停選0.9。沉淀較多的電解槽K停可選較低，直至選0，并可根據(jù)情況修改。
根據(jù)(5)式，ΔV停最小值條件為m停＞0，K停＝0。
根據(jù)(5)式，ΔV停最大值為VAl2O3升溫×1.1+VAl2O3溶解×1.2＝0.521伏考慮到電解槽過熱等情況，ΔV停最大值需增加0.2伏。
得ΔV停的數(shù)值范圍為0＜ΔV?！?.521+0.2伏 .(6)ΔV停也可按(6)式選定，為把握起見，可試選0.1～0.2伏，逐漸修改。
“欠量加料”周期中的能量平衡及調(diào)整“欠量加料”周期的氧化鋁加料量少于“正常加料”量的20～50％，電解質(zhì)中的氧化鋁濃度逐漸降低，槽底如有沉淀也可能逐漸減少。由于加料量減少，VAl2O3升溫和VAl2O3溶解也相應(yīng)減少，如按現(xiàn)用槽電壓調(diào)整制度，槽電壓不做相應(yīng)降低，勢必造成輸入能量超過需求能量，電解溫度升高，電流效率下降，并干擾槽電阻變化率與氧化鋁濃度關(guān)系的測定。所以本發(fā)明在“欠量加料”周期相應(yīng)降低槽電壓，以適應(yīng)“欠量加料”周期能量需求降低的變化。
“欠量加料”周期的槽電壓與設(shè)定電壓相比的下降值ΔV欠可由下式算出ΔV欠＝VAl2O3升溫×m欠×(1-Δt正/Δt欠)+VAl2O3溶解×K欠×(1-Δt正/Δt欠)+n欠伏 (7)(7)式中ΔV欠“欠量加料”周期的槽電壓與設(shè)定電壓相比的下降值，伏。
Δt正“正常加料”周期的加料時間間隔，秒，計算機自動給出。
Δt欠“欠量加料”周期的加料時間間隔，秒，計算機自動給出。
m欠“欠量加料”周期VAl2O3升溫的調(diào)節(jié)系數(shù)，m欠＞0，m欠≯1.1，一般選0.9。
K欠“欠量加料”周期VAl2O3溶解的調(diào)節(jié)系數(shù)，數(shù)值范圍為0～1.2，一般可選0.5～0.9，人工選定。
n欠為“欠量加料”周期電解槽過熱調(diào)節(jié)電壓，數(shù)值范圍為0-0.2伏，一般為0伏。
在電解槽生產(chǎn)正常，使用沙狀氧化鋁，槽底干凈情況下，K欠可選0.8～0.9。如果使用中間狀氧化鋁，槽底有沉淀，在“欠量加料”周期，槽底及槽幫有氧化鋁溶解過程時，K欠可選0.5～0.8，槽況再不正常，K欠可選低些，直到0，并視槽況的變化及槽溫的變化隨時調(diào)整。
(7)式中(1-Δt正/Δt欠)是氧化鋁加料欠量比例，因此VAl2O3升溫與VAl2O3溶解也應(yīng)按比例減少。
根據(jù)(6)式，ΔV欠應(yīng)在下列范圍0＜ΔV欠≤0.521×(1-Δt正/Δt欠)+0.2伏(8)ΔV欠也可在(8)式中選定。
由于受到磁場的作用，槽膛好壞的影響，電解槽中的鋁液在流動和波動，這種情況因槽而異。因此各電解槽都存在一個槽電壓比設(shè)定電壓降低最大限定值ΔV限，并根據(jù)槽況人工修改，ΔV限只對ΔV停和ΔV欠起作用。ΔV停和ΔV欠是根據(jù)能量平衡計算出的槽電壓下降值，ΔV限是電解槽所能允許的最大下降值。所以ΔV停和ΔV欠大于ΔV限時，按ΔV限降低槽電壓。
“過量加料”周期中的能量平衡及調(diào)整“過量加料”周期的氧化鋁加料量一般超過“正常加料”周期加料量的20-50％，因此VAl2O3升溫和VAl2O3溶解也相應(yīng)增加20-50％，按現(xiàn)用槽電壓調(diào)整制度，槽電壓不變，這必將造成能量輸入小于能量需求，產(chǎn)生沉淀，電流效率下降，并干擾槽電阻變化率與氧化鋁濃度關(guān)系的測定。因此本發(fā)明方法在“過量加料”周期要提高槽電壓，以保持“過量加料”周期的能量平衡，以利于提高電流效率，和氧化鋁濃度的測定。槽電壓比設(shè)定電壓的提高值ΔV過可按下式計算
ΔV過＝VAl2O3升溫×m過×(Δt正/Δt過-1)+VAl2O3溶解×K過×(Δt正/Δt過-1)+n過(9)(9)式中ΔV過“過量加料”周期的槽電壓比設(shè)定電壓的增高值，伏。
Δt正“正常加料”周期的加料時間間隔，秒，計算機自動給出。
Δt過“過量加料”周期的加料時間間隔，秒，計算機自動給出。
m過“過量加料”周期VAl2O3升溫調(diào)節(jié)系數(shù)，m過＞0，m過≯1.1，一般選0.9。
K過“過量加料”周期VAl2O3溶解調(diào)節(jié)系數(shù)，數(shù)值范圍0～1.2，一般可選0.5～0.9，人工選定。
n過為“過量加料”周期電解槽過冷調(diào)節(jié)電壓，數(shù)值范圍為0-0.2伏，一般為0伏。
在“過量加料”周期如果不產(chǎn)生新的沉淀，K過可選1。如果新加入的氧化鋁在本周期未能全溶，產(chǎn)生少量沉淀，K過可選小于1。一般情況下可選0.5-0.9，視槽況的變化修改。如果幾天之內(nèi)，經(jīng)歷多次“過量加料”和“欠量加料”，槽底沉淀并未積累增多，K欠和K過可選對應(yīng)相等。
(9)式中(Δt正/Δt過-1)是氧化鋁加料過量比例，因此，VAl2O3升溶也按比例增加，根據(jù)(6)式計算，考慮到電解槽過冷，n過最大值取0.2伏，ΔV過應(yīng)在下列范圍0＜ΔV過≤0.521×(Δt正/Δt過-1)+0.2伏(10)ΔV過也可在(10)式中選擇。
發(fā)生效應(yīng)時，電解槽積蓄了相當多的能量，故效應(yīng)后一段時間不做ΔV過調(diào)整，這段時間的長短，視效應(yīng)積蓄能量的多少和電解質(zhì)溫度恢復(fù)正常的時間而定。效應(yīng)后做邊部加工的電解槽，可在效應(yīng)后12小時左右再啟動ΔV過的調(diào)整，效應(yīng)后未做邊部加工的電解槽，可在效應(yīng)后18小時左右啟動ΔV過的調(diào)整。
在ΔV停、ΔV欠、ΔV過結(jié)束時，槽電壓直接恢復(fù)到下一加料周期，本發(fā)明所規(guī)定的槽電壓上。
為了避免槽電壓的頻繁調(diào)整，在ΔV停、ΔV欠、ΔV過較小時不做調(diào)整，一般可選小于0.03伏時不做調(diào)整。
ΔV停、ΔV欠、ΔV過的調(diào)整，不影響槽電阻變化率的測定，因為測定槽電阻變化率需要的是電阻差值，而不是絕對值，所以也就不影響氧化鋁濃度的控制。
本發(fā)明方法適用于自動加料的鋁電解槽，可使鋁電解槽能量即時得到調(diào)整，使電解槽在所有加料周期中能量保持平衡，有利于提高電流效率和氧化鋁濃度控制。
具體實施例方式
例1某一200KA中間自動加料預(yù)焙鋁電解槽，使用砂狀氧化鋁，槽底干凈，槽電壓平穩(wěn)，電解溫度為950℃，電流效率為0.93，“正常加料”周期加料時間間隔為110秒，某一“欠量加料”周期給出的加料時間間隔為137秒，某一“過量加料”周期給出的加料時間間隔為92秒，“過量加料”周期開始前18小時未發(fā)生效應(yīng)，48小時“等待效應(yīng)”一次。本槽槽電壓下降最大限定值給定為0.40伏。
在此情況下，選m停、m欠、m過皆為0.9，K停、K欠、K過皆為0.9。數(shù)據(jù)代入(1)(3)式，并在毫伏以下四舍五入得VAl2O3升溫＝0.193+(950-950)×0.0002+(0.93-0.92)×0.21＝0.195伏VAl2O3溶解＝0.229+(0.93-0.92)×0.25＝0.232伏用(5)式計算出“等待效應(yīng)”周期槽電壓下降值ΔV停，n停選0ΔV停＝VAl2O3升溫×m停+VAl2O3溶解×K停＝0.195×0.9+0.232×0.9＝0.384伏因槽電壓下降最大限定值為0.40伏，ΔV停未超過0.40伏，故“等待效應(yīng)”開始時把槽電壓設(shè)置在比設(shè)定電壓低0.384伏的電壓上，結(jié)束時將槽電壓設(shè)置到下一加料周期本發(fā)明規(guī)定的槽電壓上。
用(7)式計算出“欠量加料”周期的ΔV欠，n欠選0，并在毫伏以下四舍五入得ΔV欠＝VAl2O3升溫×m欠×(1-Δt正/Δt欠)+VAl2O3溶解×K欠×(1-Δt正/Δt欠)＝0.195×0.9×(1-110/137)+0.232×0.9×(1-110/137)＝0.076伏“欠量加料”開始時把槽電壓調(diào)整到比設(shè)定電壓低0.076伏的電壓上，結(jié)束時把槽電壓調(diào)整到下一加料周期本發(fā)明規(guī)定的槽電壓上。
用(9)式計算出“過量加料”周期的ΔV過，n過選0ΔV過＝VAl2O3升溫×m過×(Δt正/Δt過-1)+VAl2O3溶解×K過×(Δt正/Δt過-1)＝0.195×0.9×(110/92-1)+0.232×0.9×(110/92-1)＝0.075伏“過量加料”開始前18小時內(nèi)未發(fā)生效應(yīng)，故在“過量加料”周期開始時，令槽電壓升高到比設(shè)定電壓高0.075伏的電壓上，結(jié)束時將槽電壓調(diào)整到下一加料周期本發(fā)明規(guī)定的槽電壓上。
例2一臺200KA中間自動加料預(yù)焙鋁電解槽使用中間狀氧化鋁，槽底略有沉淀，電壓平穩(wěn)電解溫度為950℃，電流效率為0.91，“正常加料”周期的加料時間間隔為110秒，某一“欠量加料”周期的加料時間間隔為129秒，某一“過量加料”周期的加料時間間隔給出96秒，48小時“等待效應(yīng)”一次，本槽槽電壓下降最大限定為0.2伏，“過量加料”前10小時曾發(fā)生效應(yīng)。
m停、m欠、m過皆選為0.9，K停、K欠、K過選0.8，n停、n欠、n過選0，代入(2)(4)(5)(7)(9)式后并在毫伏以下四舍五入得
VAl2O3升溫＝0.188+(950-950)×0.0002+(0.91-0.92)×0.2＝0.186伏VAl2O3溶解＝0.238+(0.91-0.92)×0.26＝0.235伏ΔV停＝0.186×0.9+0.235×0.8＝0.355伏因ΔV限為0.2伏，ΔV停大于ΔV限，故“等待效應(yīng)”周期開始時令槽電壓下降到比設(shè)定電壓低0.2伏的電壓上，結(jié)束時，將槽電壓調(diào)整到下一加料周期本發(fā)明規(guī)定的槽電壓上。ΔV欠＝0.186×0.9×(1-110/129)+0.235×0.8×(1-110/129)＝0.052伏“欠量加料”開始時令槽電壓下降到比設(shè)定電壓低0.052伏的電壓上，結(jié)束時將槽電壓調(diào)整到下一加料周期本發(fā)明規(guī)定的槽電壓上。
“過量加料”開始前10小時曾發(fā)生效應(yīng)，故不做ΔV過調(diào)整。
例3、一臺200KA中間自動加料預(yù)焙鋁電解槽，使用中間狀氧化鋁，槽底有較多沉淀，電壓平穩(wěn)，“等待效應(yīng)”時常三小時不發(fā)生效應(yīng)，說明槽底的氧化鋁尚有溶解過程，故選K停、K欠為0。電解溫度為960℃，電流效率為0.9，“正常加料”周期的加料時間間隔為110秒，某“欠量加料”周期的加料時間間隔為129秒，某“過量加料”周期的加料時間間隔為96秒，“過量加料”周期開始前4小時曾發(fā)生效應(yīng)，48小時“等待效應(yīng)”一次，本槽槽電壓下降最大限定值ΔV限為0.15伏，m停、m欠、m過皆選為0.9，K過選0.9，代入(2)(4)(5)(7)(9)式，并在毫伏以下四舍五入得VAl2O3升溫＝0.188+(960-950)×0.0002+(0.9-0.92)×0.2＝0.186伏VAl2O3溶解＝0.238+(0.9-0.92)×0.26＝0.233伏ΔV停＝0.186×0.9+0.233×0＝0.167伏ΔV停＞ΔV限故“等待效應(yīng)”周期一開始槽電壓降低到比設(shè)定電壓低0.15伏(ΔV限)的電壓上，結(jié)束時將槽電壓調(diào)整到下一加料周期本發(fā)明規(guī)定的槽電壓上。
由于“欠量加料”周期前4小時曾發(fā)生效應(yīng)，電解槽過熱n欠選0.2伏。
ΔV欠＝0.186×0.9×(1-110/129)+0.233×0×(1-110/129)+0.2＝0.225伏ΔV限為0.15伏，故“欠量加料”周期開始時將槽電壓比設(shè)定電壓降低0.15伏，“欠量加料”周期結(jié)束時將槽電壓調(diào)整到下一加料周期本發(fā)明規(guī)定的槽電壓上。
“過量加料”周期開始前4小時內(nèi)曾發(fā)生效應(yīng)，故不做ΔV過調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種隨氧化鋁加料量變化即時調(diào)整鋁電解槽能量平衡的方法，其特征在于鋁電解槽在氧化鋁加料量變化時，即時調(diào)整槽電壓①鋁電解槽在“等待效應(yīng)”周期和人為停止加料時期，槽電壓比電解槽設(shè)定電壓降低ΔV停伏，其范圍為；0＜ΔV?！?.521+0.2伏②鋁電解槽在“欠量加料”周期，槽電壓比電解槽設(shè)定電壓降低ΔV欠伏。其范圍為0＜ΔV欠≤0.521×(1-Δt正/Δt欠)+0.2伏式中Δt正為“正常加料”周期加料時間間隔，秒。Δt欠為“欠量加料”周期加料時間間隔，秒。③鋁電解槽在“過量加料”周期，槽電壓比電解槽設(shè)定電壓提高ΔV過伏，其范圍為0＜ΔV過≤0.521×(Δt正/Δt過-1)+0.2伏式中Δt正為“正常加料”周期加料時間間隔，秒。Δt過為“過量加料”周期加料時間間隔，秒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨氧化鋁加料量變化即時調(diào)整鋁電解槽能量平衡的方法，其特征在于所述“等待效應(yīng)”周期和人為停止加料時期槽電壓比電解槽設(shè)定電壓降低的ΔV停伏，依下式計算ΔV停＝VA1203升溫×m停+VA1203溶解×K停+n停伏式中VA1203升溫為氧化鋁升溫能耗電壓，VA1203溶解為氧化鋁溶解能耗電壓，m停為“等待效應(yīng)”周期或人為停止加料時期VA1203升溫的調(diào)節(jié)系數(shù)，m停＞0，m?！?.1，一般情況下，可取m停＝0.9。K停為“等待效應(yīng)”周期或人為停止加料時期VA1203溶解的調(diào)節(jié)系數(shù)，數(shù)字范圍為0～1.2，一般取0.5～0.9，根據(jù)電解槽情況人工選定。n停為“等待效應(yīng)”周期或人為停止加料時期電解槽過熱調(diào)節(jié)電壓，數(shù)值范圍為0-0.2伏，一般為0伏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨氧化鋁加料量變化即時調(diào)整鋁電解槽能量平衡的方法，其特征在于所述“欠量加料”周期，槽電壓比電解槽設(shè)定電壓降低ΔV欠伏，依下式計算ΔV欠＝VA1203升溫×m欠×(1-Δt正/Δt欠)+VA1203溶解×K欠×(1-Δt正/Δt欠)+n欠伏式中ΔV欠為“欠量加料”周期的槽電壓比設(shè)定電壓的下降值，伏。Δt正為“正常加料”周期的加料時間間隔，秒。Δt欠為“欠量加料”周期的加料時間間隔，秒。m欠為“欠量加料”周期VA1203升溫的調(diào)節(jié)系數(shù)，m停＞0，m?！?.1，一般情況下，可取m停＝0.9。K欠為“欠量加料”周期VA1203溶解的調(diào)節(jié)系數(shù)，數(shù)值范圍為0～1.2，一般取0.5～0.9人工選定。n欠為“欠量加料”周期電解槽過熱調(diào)節(jié)電壓，范圍為0-0.2伏，一般為0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨氧化鋁加料量變化即時調(diào)整鋁電解槽能量平衡的方法，其特征在于所述“過量加料”周期槽電壓比電解槽設(shè)定電壓的提高值ΔV過伏依下式計算ΔV過＝VA1203升溫×m過×(Δt正/Δt過-1)+VA1203溶解×K過×(Δt正/Δt過-1)+n過伏式中m過為“過量加料”周期VA1203升溫的調(diào)節(jié)系數(shù)，m停＞0，m?！?.1，一般情況下，可取m停＝0.9。K過為“過量加料”周期VA1203溶解的調(diào)節(jié)系數(shù)，數(shù)值范圍為0～1.2，一般取0.5～0.9，人工選定。n過為“過量加料”周期電解槽過冷調(diào)節(jié)電壓，范圍為0-0.2伏，一般為0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨氧化鋁加料量變化即時調(diào)整鋁電解槽能量平衡的方法，其特征在于所述ΔV停和ΔV欠的取值要受到ΔV限的限制，ΔV限為電解槽槽電壓所能允許的最大下降值，當ΔV停和ΔV欠大于ΔV限時，按ΔV限降低槽電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隨氧化鋁加料量變化即時調(diào)整鋁電解槽能量平衡的方法，其特征在于所述氧化鋁升溫能耗電壓VA1203升溫是該電壓乘電解槽電流在1小時產(chǎn)生的能量，用于補償1小時內(nèi)電解所需氧化鋁從室溫升到電解溫度所需的能量，在室溫為25℃時可依下式計算VA1203升溫＝0.193+(t-950)×0.0002+(r-0.92)×0.21伏，適用于砂狀氧化鋁，VA1203升溫＝0.188+(t-950)×0.0002+(r-0.92)×0.2伏，適用于中間狀氧化鋁。式中t為電解溫度，℃；r為電流效率，小數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隨氧化鋁加料量變化即時調(diào)整鋁電解槽能量平衡的方法，其特征在于所述氧化鋁溶解能耗電壓VA1203溶解是該電壓乘電解槽電流，在1小時產(chǎn)生的能量，用于補償1小時內(nèi)電解所需氧化鋁在電解溫度下從電解溫度的固態(tài)氧化鋁溶于電解質(zhì)所需溶解熱。VA1203溶解依下式計算VA1203溶解＝0.229+(r-0.92)×0.25伏，適用于砂狀氧化鋁。VA1203溶解＝0.238+(r-0.92)×0.26伏，適用于中間狀氧化鋁。式中r為電流效率，小數(shù)。
全文摘要
一種隨氧化鋁加料量變化即時調(diào)整鋁電解槽能量平衡的方法，適用于自動加料鋁電解槽，在氧化鋁加料量變化時，即時調(diào)整槽電壓，在“等待效應(yīng)”周期和人為停止加料時期槽電壓比電解槽設(shè)定電壓降低ΔV
文檔編號C25C3/20GK1546736SQ200310119009
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者李德祥 申請人:李德祥