探究大型铝电解槽在节能要求下的槽寿命 李威
延长大型预焙槽使用寿命的生产实践
延长大型预焙槽使用寿命的生产实践【摘要】如何延长大型预焙槽的使用寿命从而降低生产运行成本是电解铝行业生产管理中的重要课题，本文就电解铝生产管理中电解槽大修、焙烧启动、后期管理、正常期管理等环节的生产实践进行了综合阐述，探讨了延长槽寿命的途径。
【关键词】电解槽；寿命；管理在铝行业成本竞争日趋激烈大环境下，如何通过管理尽可能降低各种生产运行成本、提高企业的竞争力，是众多电解铝企业面对的一个重要课题。
如何进一步细化管理，挖掘潜能、寻求效益最大化是我们今后需要努力的方向。
三门峡天元铝业股份有限公司拥有190KA系列和300KA系列两条电解铝生产线，自投产以来通过管理提升、技术创新等手段，不断加强工艺管控和优化，提升生产管理质量，各项技术经济指标稳居同行业前列，更为重要的是在延长电解槽使用寿命方面取得了显著效果。
1.大修槽管理1.1大修槽过程管理电解槽在大修过程中，机动车间安排技术员对大修过程进行全过程的质量监管，对不符合工艺要求的作业点及时制止并进行返工，确保电解槽大修质量，并认真填写电解槽砌筑报告，分厂安排人员对筑炉作业质量进行检查考核。
1.2大修槽验收电解槽完成大修后，由生产技术科联合设备科组织电解使用单位、施工单位等对电解槽进行验收，符合验收条件的电解槽方可投入使用；设备科负责电解槽验收记录的整理归档。
2.预热焙烧与启动管理新启槽严格按《天元铝业电解二厂电解槽启动标准》操作，细化电解槽内管理制度，建立健全电解槽焙烧启动日志，进一步规范新启动槽的管理。
2.1铺焦、挂极清扫电解槽内衬表面，焦粒铺设厚度20mm以下，焦粒颗粒在1-3mm，严格控制1mm以下颗粒。
铺焦、挂极采用连续铺挂法，从阳极的A、B末端极向首端极推进。
2.2装炉将氟化钙均匀铺在阳极与槽侧部之间，用大电解质块在出铝端砌好灌铝口。
用高分子比电解质砌筑宽250㎜的堰墙，最后用冰晶石粉填入阳极与碳块之间的缝隙，并将阳极整体覆盖，便于保温。
2.3安装分流器安装分流器之前，内钳确认分流器对应的位置，同时检查压接面是否平整，如不平可用锉刀挫平或更换。
浅谈延长电解槽使用寿命的方法
【 关键词】 电解槽 ； 槽 寿命 ； 漏槽 ； 分析 ； 改进
大修 电解槽 时， 旧的电解槽槽 壳往往变形较大， 以往大修 电解槽时 对旧槽 壳的槽沿板焊接后。 因为旧槽壳存在不 同程度 的变形。 槽沿板 总 电解槽是 电解铝生产 的关键设 备， 其使用 寿命 的长短是制约电解 是不能完全遮盖住侧部炭块， 只好重新补焊 。为 了增加槽沿板 的焊接 铝生产企业经济效益提高的关键性 因素之一 。 电解槽寿命 已成为制约 强度， 更好 地保护侧部炭块 根 据大修 电解槽槽 壳变形量 的大小， 对 所 我 国铝 电解工业发展的障碍 。本文结 合生 产实际， 对影 响 ４ ０ ０ ｋ Ａ预焙 焊接槽沿板现场精确测量。 切割出合体的槽沿板， 再将每 片槽沿板 由原 阳极 电解槽使用寿命的主要 因素进行 了探讨， 采取了有效的改进措施， 来的点焊改为满焊的焊接方式， 确保了电解槽槽沿板 的焊接质量 。 获得 了显著效果提 高了电解槽 大修 质量 ’ 延长 了电 解 槽使用寿命 。 ３ ． ２ ＿ ３ 电解槽上部结构 实行二次就位 因电解槽大修时需将 电解槽上部结构 吊离槽壳进行修理 ， 由于电 １ 中铝兰州分公司电解 一厂 电解槽寿命的实际情况 解槽上部结构大修因使用周期 的不 同， 大修的方式不一 样， 所需修理的 中铝兰州分公 司电解～厂共有 ２ ８ ８台 ４ ０ ０ ｋ Ａ预焙 电解槽， 分别于 周期也不 同 因而， 不能够保证 电解槽 上部结构进行就位时还是原来 ２ ０ ０ ７ 年５ 月开始陆续投产 。截止至 ２ ０ １ ３ 年 ５月，共计停槽 大修 １ ２ ９ 吊出的位置 有的大修 时出现过 电解槽槽壳和上部结构 在安装就位时 台次 ， 小修 ７台次 。造成 中铝兰州分公 司电解一厂电解槽停槽大小修 因各种原 因无法顺利 连接 ， 造成 阴极 内衬内部损伤的情况。针对这一 的主要 原因是早期破损 的电解槽数量较多。 如果降低或提前 预防解决 情况相应采取 了改进方法。 电解槽上部结构实行二次就位， 从而避免 了 早期破损槽 ， 便会大大增加 电解槽的使用寿命 。 由此原 因造成 电解槽的破损 ３ ． ３ 采用新型 内衬材料 ２ 影 响电解槽寿命的因素及漏槽种类 随着 电解槽容量的增大． 其相对单位散热面积减小， 要求 电解槽侧 ２ ． １ 影响铝电解槽 阴极使用寿命的因素 部有更好 的散热特性 。 新型材料砖 的强度高航 氧化 、 耐腐蚀 ， 而且导热 影响铝电解槽 阴极使用寿命的因素很多， 主要有 以下七类 ： 性好 ， 易于形成侧部炉帮的保护层 。因而， 采用新型材料砖是 目 前较理 材料质量 ： 炭块 、 底糊 、 耐火砖和隔热板的质量 。 想 的选择 。 中铝 兰卅 １ 分 公 司电解一 厂在 将 电解 槽 由 ３ ５ ０ ｋ Ａ扩 容到 结构设备 ： 槽壳设计 、 内衬层次 、 热设 计、 母线配置设计 、 炭块组装 ４ ０ ０ ｋ Ａ的改造 时。 除 了增大 阳极尺寸 以外， 重要的措施之一就是 电解槽 设计。 侧部采用 了新型材料砖 筑炉技术 ： 砌 筑、 捣 固、 组装状况。 ３ ． ４ 加强 电解槽生产运行管理 焙烧 、 启动技术 ： 焙烧方式 、 升温曲线、 启 动方式 、 前期管理 。 电解槽启 动后 ， 电解槽 的先 天条件就 已经确定 。要想继续提高 电 生产技术条件控制 ： 温度 、 极距 、 电压 、 电解质成份 、 加工操作 、 出 解槽 寿命 ， 对电解 槽的生产运行管理便显得尤其重要 。如果后期管理 铝、 阳极工作状态 恰当， 会对 电解槽在大修 、 启动等阶段 产生的缺 陷起到弥补作用。 相反 ， 系列电力 制度 ： 电流强度大小和电流平稳程度 。 如果管理不 当就可能导致电解 槽的早期漏槽 所以中铝兰州分公 司电 维护 、 检测 的标准和手段 解 一厂从 电解槽 如何 形成和保持规整 炉膛、 稳定工 艺技术条件 ， 避免 ２ ． ２ 电解 槽漏槽种类 产生较大 的热 冲击 、 保持好 电解槽 物料平衡 和能 量平衡 ． 提 高 电解槽 电解槽铝液向阴极 内衬深层或槽外渗铝。 主要有 以下 五种类型 ： 自适应能力． 加强对漏炉槽 的分析和维护等方面加强 了对 电解槽后期
浅述铝电解槽寿命延长技术的应用与发展
浅述铝电解槽寿命延长技术的应用与发展摘要本文论述了铝电解槽寿命延长技术的应用与发展，为铝电解槽寿命延长技术走可持续发展的道路提供了一定的见解。
关键词铝电解槽；寿命延长技术；应用；发展1 引言我国通过近几年的技术进步电解槽寿命有了很大的提高，诸如某公司160kA、200kA铝电解槽寿命逐年提高。
其目前停槽寿命达到了1，680d左右，而且槽龄超过2，500d的电解槽也有一定的数量。
研究表明，影响铝电解槽寿命有以下5个环节。
其相对重要性比例为：电解槽设计20%筑炉材料10%、筑炉工艺20%、焙烧启动25%、生产管理25%。
我国几乎所有大型铝电解企业都采用焦粒焙烧启动技术。
在电解槽启动后设定合理的技术条件，经过一个稳定期后再使电解槽转入正常生产。
电解槽的稳定生产，不仅能高效低能耗，而且有利于延长电解槽寿命[1]。
2 对铝电解槽寿命延长技术应用的分析与认识2.1 影响电解槽寿命的因素有钠对阴极炭块的渗透、铝液的渗透、电解质的渗透，另外筑炉质量及原材料设计，启动后期管理、电解槽正常生产管理等等，都直接影响着槽寿命。
2.2 铝电解槽的焙烧启动技术对电解槽寿命的影响多年的生产实践证明，电解槽的运行寿命与电解槽的焙烧启动技术的选择有很大关系。
好的焙烧启动技术对延长电解槽的寿命是非常有益的。
现行的预焙电解槽焙烧启动技术大致可分为三种，即：铝液焙烧启动、焦粒焙烧启动和燃料焙烧启动。
2.3 电解槽停槽大修的几种原因图1列出了某公司1988年至2006年各年的槽寿命情况，由表可见电解槽寿命逐年提高，对各年的槽寿命情况进行了分类分析如图1所示。
2.4 电解槽破损原因分析对某公司停槽情况进行分析，造成电解槽破损的主要因素主要有以下几种：①钠渗透膨胀；②热冲击；③冲蚀坑；④冷捣糊的质量和扎固质量，造成脱落或冲刷、磨损、裂缝，使电解质进入阴极底部引起破损；⑤侧部人造伸腿脱落，侧部漏炉等，以上电解槽破损原因作者认为与焙烧启动、生产管理和操作有很大的3 依靠技术进步，以促进铝电解槽寿命延长技术的可持续发展3.1 焙烧和启动（1）焦粒焙烧方法的有效应用电解槽寿命其实就是电解槽内衬的寿命。
浅论铝电解槽节能技术的应用与发展
浅论铝电解槽节能技术的应用与发展摘要本文论述了铝电解槽节能技术的应用与发展，为铝电解槽节能技术的应用走可持续发展的道路提供了一定的见解。
关键词铝电解槽；节能技术；应用与发展前言当前电解槽结构中阴极钢棒和阴极炭块处于同向水平放置，导致运行时铝液中会产生非常大的水平电流。
该水平电流与铝液中垂直磁场作用会产生电磁力，会增加铝液与电解质界面的不稳定性，增加二次反应，从而降低电流效率，增加电耗。
同时铝液中水平电流还导致阴极炭块表面上电流密度沿阴极炭块的长度方向分布不均匀，这将加剧阴极炭块的腐蚀，进而降低电解槽的寿命。
虽然大型槽的磁场在不断地优化，但是若随着槽容量的增大，电解槽宽度的增加，使阴极导电结构产生的水平电流更大的话，则阴极电流分布更加不均匀，即铝电解槽生产的稳定性、电流效率很难达到理想要求，使大型槽的生产指标未得到更大的提升[1]。
1 对铝电解槽节能技术的应用现状的分析与认识1.1 电解槽的节能技术（1）电解槽的能量结构及节能空间铝电解槽电压降包括母线电压、阳极电压、气泡电压、电解质电压、阴极电压以及反电动势等部分组成，见公式（1）。
Ecell= Bemf+ IRba十IRbub+IRan+IRca+IRx （1）式中：Ecel-工作电压，V；Bemf—反电动势，V；IRba—电解质电压降，V；IRbub—气泡电压降，V；IRan—阳极电压降，V；IRca —阴极电压降，V；IRx —母线电压降，V。
（2）MHD稳定性提高的技术研究及实践由于大型铝电解槽的电流产生了强大磁场，因此电解槽内电场与磁场作用产生了电磁力。
而电磁力作用于密度差非常小，且电导率差别非常大的两相分层流体之间，不同层的流体电磁力差異以及由此引起的界面变形所导致的铝液水平电流是电解槽磁流体（mag-netic - hydro - dynamics，简称MHD）稳定性问题突出的重要原因。
①MHD稳定性的重要性及在节能技术研究的基础性作用上述提到比例最大的电解质电压降集中在仅约4.5cm极距的电解质高度上。
探究大型铝电解槽在节能要求下的槽寿命
探究大型铝电解槽在节能要求下的槽寿命摘要：在我国大中型的铝电解槽其相对寿命相对于国外先进国家同类型的铝电解槽较低，其一般的寿命，足足比国外先进的铝电解槽少了将近1000天。
所以，我国的总体水平与国外相比有着很大的差距。
本文通过分析电解槽槽寿命变化的原因，从电解槽设计的角度，在内衬设计、内衬材料选择、槽结构等方面进行了综合分析，找出了槽寿命降低的一些因素，并提出了相应的改进措施。
关键词：槽寿命；槽内衬；槽结构；节能；早期破损1节能与槽寿命的关系2010年左右，随着国内电力价格不断攀升，电解铝企业生产成本不断增加，而铝价却在节节下降。
针对这一严酷的现状，电解铝企业纷纷开展节能降耗的工作，取得了长足的进步，直流电耗不断降低。
然而在此过程中，伴随着电解槽的早期破损现象不断涌现，给电解铝企业带来了较大的成本负担。
以500kA电解槽为例，1台槽内衬的大修成本约在80万元左右，加上停槽期间的电力空耗、焙烧启动的电耗、焙烧装炉成本、非正常期产铝损失等，费用约在122万元。
设槽生命周期为30年，计算出不同槽龄在生命周期的大修成本折算到每年企业的成本，如图1所示。
可以看出，假设电解槽正常槽寿命为2500天，即7年左右，在槽寿命周期内平均每年铝厂的大修成本为17万元/台。
如果槽寿命仅维持3年，平均每年铝厂的大修成本要在40万元左右，按照目前全国平均电价0.33元/kW•h计，1台500kA电解槽需要吨铝节电990kW•h才能补偿大修费用。
更糟的是有些企业的部分电解槽仅仅生产1年左右即进入大修，这需要吨铝节能2900kW•h才能补偿大修费用。
而现行的技术要想得到如此大幅度的节能无疑非常困难。
因此，电解铝企业牺牲槽寿命而去盲目追求节能，经济上非常不划算。
图1不同槽龄在槽生命周期内的大修成本2电解槽内衬设计2.1内衬结构随着电解槽槽型的增大，在这个进程中，节能的主要措施有内衬的保温、工艺技术调整、抑制水平电流、阴极节能等。
大型铝电解槽电解过程中的节能降耗分析
大型铝电解槽电解过程中的节能降耗分析发表时间：2020-08-07T06:56:01.597Z 来源：《中国科技人才》2020年第8期作者：韦素[导读] 本文通过对某铝业企业500kA 预焙铝电解槽降低槽平均电压和提高电流效率等方面的分析，讨论在铝电解过程中的节能降耗措施，对于铝业企业的可持续发展具有重要的意义。
广西来宾银海铝业有限责任企业摘要：本文通过对某铝业企业500kA 预焙铝电解槽降低槽平均电压和提高电流效率等方面的分析，讨论在铝电解过程中的节能降耗措施，对于铝业企业的可持续发展具有重要的意义。
关键词：电解铝；槽平均电压；电流效率；节能降耗1.引言电解铝行业的利润空间在不断地减小，为了保证铝业企业铝电解产业的健康稳定发展，就有必要对电解铝过程中的节能降耗这一问题引起足够的重视。
原铝的产量在不断地增加，而原铝的价格却在不断的下降，为了企业的利润以及可持续发展，就必须降低生产成本，降低综合电耗，以此来提高在铝行业的竞争力。
下文就根据某铝业企业的生产实际情况来分析在铝电解过程中的节能降耗问题。
2.铝电解过程中的节能降耗分析直流电耗=2980×（U÷η）kW?h/（t-Al）①通过式①式可知，降低电耗只能从两个方面进行：降低槽平均电压；提高电流效率。
本文在降低槽平均电压方面将从电解质电压降、阳极电压降以及阴极电压降方面分析；在提高电流效率方面将从电流损失、氧化铝浓度、温度、过热度、电解质组成以及电解槽的操作质量等方面分析。
通过对这两方面的分析，采取可以降低槽平均电压以及可以提高电流效率的有效措施，以此来达到降低直流电耗的目的。
3.降低槽平均电压铝电解槽的槽电压组成如下式所示：U槽=U分解+U过电压+U电解质+U阳极+U阴极+U连接+U其他②公式②中：U槽-槽电压，V；U分解-氧化铝分解电压，V；U过电压-过电压，V；U电解质-电解质电压降，V；U阳极-阳极电压降，V；U阴极-阴极电压降，V；U连接-连接母线电压分摊，V；U其他-阳极效应分摊等，V。
浅谈提高铝电解槽寿命的方法
２００ ８ 年 １０ 月
山 西 建 筑
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文章 编 号 ：０ ９６２ （０ ８ ３ —２ ７０ １０ —８ ５ ２ ０ ）００ １ —３
浅谈 提 高铝 电解槽 寿 命 的方法
白艳 飞 胡 孝 平 孟春 霞
摘 要 ： 合具 体 工 程 实 俐， 结 为避 免 出现 电解 槽 内衬 受 热不 均 产 生 断 裂 的现 象 ， 绍 了从 电 解槽 内衬 施 工 上 采取 的预 防措 介
施， 优化 了阴极碳块组的电阻值测试方法， 葺结合铝电解槽的规格对阴极碳块组进行 了验算 ， 提高 了铝电解槽 的使用寿命 。
行 施 工 的监 理 和 质 量 检 查制 度 ， 尤其 是 一 些 “ 边 ” 程 ： 三 工 伴 随着 大 规 模 照 明 工 程 的 开 展 ， 明控 制 技 术 也 得 到 较 快 的 照 同时， 加强 城 市 光 污 染 的 控制 和管 理 。
随着我 国经济 的迅速发展 ， 城市化 速度不 断加快 ， 节能和 环 发 展 ， 多大 中型 照 明工 程 应 用 了 智 能 控 制 技 术 ， 强 了 照 明 工 保 已成 为 我 国城 市 可 持 续 发 展 面 临 的 首 要 问题 。今 年 在 世 界 上 很 增
上述 问题 的 产 生 ， 因是 多 方 面 的 ， 原 单从 电 解 槽 内衬 施 工 的
建 ４ ０ｋ ８ Ａ铝 电解槽 。２ ０ｋ ４ Ａ铝 电解槽槽体长 １． ， ４２ 角度看 ， １９Ｉ 宽 ．８ｍ， ｎ 主要原 因是 电解 槽阴极碳块 组 中部 受热不 均产生断裂 ， 设计使用 寿命为 ｌ８ ０ｄ 由于投产初期工 人操 作不 当， ０ ， 导致一期 导致电解液渗入 ， 引起 阴极 钢捧被侵 蚀电阻率 增加 ， 中部受热 更 电解槽 内衬破损严 重 ， 分槽体 内衬使用 寿命不足 ６０ｄ 部 ０ ：需大 加不均 匀 ， 出现恶性循环 ， 最终导致 电解槽 寿命减少 。为避免 出 修电解槽 ３台 ， 小修电解槽 １ ， ５台 维修率 占同一批 投产电解槽总 现 电解槽内衬受热不均产生断裂的现象 ， 采取下 面几种措 施进行
电解槽钢的节能改造
区域治理综合信息电解槽钢的节能改造李荣广西云涌科技有限公司，广西 南宁 530007摘要：电解槽是电解铝生产的主要设备，电解槽的性能影响着铝电解的电能消耗。
本文探讨一种新型电解槽技术，对电解槽进行优化，以实现节能降耗的目的。
关键词：电解铝；电解槽；节能改造；节能降耗一、电解槽钢壳节能改造电解槽是铝电解主要生产设备，电解铝企业一般容易忽略钢材品质对电解槽钢壳节能的影响，而实际生产中，电解槽用钢对节能的影响非常关键，主要存在以下问题：1电解槽钢壳对使用寿命影响普通电解槽钢多采用Q345B、Q235B制作，耐高温抗变形差、焊接性差。
使用寿命一般为2-3年，远未达到5-6年设计寿命，浪费巨大。
2电耗成本，高导电阴极扁钢和阳极钢爪阳极钢爪和阴极扁钢电极一般采用Q195、Q215、Q235制成，部分铸造成型，导电性差，能耗高，强度不够，寿命短。
3打壳锤头，钢材材质和加工方式打壳锤头大多采用普通材质铸造而成，寿命仅有2-3月，生产效率低下，同时存在安全隐患，也破坏了铝液纯净度。
二、电解槽体的改进优化电解槽槽体破损主要有以下原因：高温运转：工作温度最高达500℃，且长期处于300-400℃。
膨胀力和热应力：碳块收到钠离子后发生膨胀变形，从而产生对槽体的水平压力和垂直压力，叠加到槽内外温差热应力，导致槽体变形：侧壁外鼓，上部变大，四角上抬，焊缝拉裂。
槽体变形导致内衬碳块挤压变形断裂，引起铝液从断裂位置流入底部，熔断底部的阴极扁钢，随后铝液沿着扁钢方向继续侵蚀槽体，最终造成槽体损坏。
故电解槽槽体必须要有一定的耐高温强度，焊缝需抗高温撕裂，以适应内衬的急剧变形和为内衬的侧部散热。
采用600MPa级别电解槽用钢，可保证工作温度不高于500℃时槽体的强度，同时优化焊接质量和物理性能，实现延长电解槽寿命。
采用高合金钢加热控制技术和高强度厚规格钢板轧制技术，通过采取低终轧弱冷技术，精确设计钢板生产工艺路线、轧制规程。
具体方式为：采取控制钢板开轧温度、待温厚度、轧制压缩比、待温时间、终轧及终冷温度等措施，生产出高强度抗变形钢[1]。
浅析对大型电解槽破损原因及延长槽寿命问题分析
浅析对大型电解槽破损原因及延长槽寿命问题分析摘要：我国大中型铝电解槽相对寿命低于国外先进国家同类型铝电解槽，其一般寿命比国外先进铝电解槽少近1000天。
因此，我国的整体水平与国外相比有较大差距。
随着电解铝工业的技术发展，电解槽槽型越来越大，槽壳的尺寸也随之增大，使得大型电解槽槽壳的成本增加，维护难度加大，破损后造成损失也较大。
因此，了解槽壳变形和损坏的原因，掌握维护方法，实施最佳维护方法，对电解铝企业的顺利生产和延长槽的使用寿命至关重要。
关键词：大型电解槽；造成损害的原因；延长；槽寿命；槽问题研究前言众所周知，槽寿命是现代铝电解生产技术水平高低的关键，对企业的经济效益和社会效益有着直接的影响。
国产电解槽的使用寿命多在1200天左右，而个别铝厂电解槽的使用寿命甚至不足1000天，这在一定程度上对企业的发展有明显的阻碍。
因此，有必要对大型电解槽进行细致的研究和分析，识别电解槽的类型和特性，从而进一步延长电解槽的使用寿命。
1电解槽破损原因及特点分析1.1电解槽损坏原因早期电解槽的损坏因素包括：设计因素，内衬材料质量因素，筑炉质量因素，焙烧启动与后期的管理质量因素。
根据电解槽破坏因素的实际比例，可以看出，设计因素占10%，内衬材料质量因素和炉质量因素各占20%，焙烧启动与后期的管理质量因素占50%。
为了确保槽的使用寿命得到改善，我们必须从源头开始，并严格控制每个节点。
1.1.1设计因素注重设计的科学合理性，弹性槽壳对内衬砌材料的膨胀具有应力缓冲作用，并有效地限制了膨胀。
该涂层材料能吸收烘烤时阴极膨胀产生的分压，防止阴极扎固的碳缝破损或分层等问题。
1.1.2内衬材料的质量因素阴极碳块的质量比较差，在启动焙烧时容易发生阴极碳块的隆起或折断。
如果质量达不到标准，则会导致剥落、起层情况出现，甚至会出现裂缝问题。
如果隔热砖的隔热性能不好，则炉底温度相对较高，其电解质等相应温凝固线会逐渐上移到碳块上，促使碳块被破坏。
大型铝电解槽槽膛尺寸的研讨-最新资料
大型铝电解槽槽膛尺寸的研讨-最新资料大型铝电解槽槽膛尺寸的研讨一、概述铝电解槽技术研究的目的之一是提高电解槽稳定性，最终提高电流效率。
在许多场合，母线设计的修正是为了达到槽内较好的磁场分布。
正常情况下由于铝液界面波动，槽电压及电流密度也呈现周期性波动。
常规的不稳定在可接受范围之内，非常规不稳定通常发生在更换阳极、边壳脱落及其它扰动性操作时。
好的槽设计能使不稳定现象衰减，达到稳定工艺技术条件和提高效能指标的目的在现代铝电解工业中，开发大型铝电解槽（200kA以上）是必然的趋势，铝电解槽的稳定性成为衡量槽子优劣的重要指标。
一般稳定性好的电解槽均具有较佳的母线布置和磁场分布，电流效率和电耗指标均较好。
因此研究电解槽稳定性以及影响电解槽稳定性的各种输入条件和物理参数，对电解槽设计和电解工艺的生产操作都有很现实的意义。
在现在的稳定性研究中，普遍着重于电解槽的扰动增长率。
所谓扰动增长率的含义：对于小振幅波，若其扰动增长率为0.01，则一分钟后其振幅将增大1.822倍。
振幅增大倍率为（如图1所示)。
N.Urata 提出了用长波理论给出的界面波动方程以研究不稳定性，得出不稳定性是由铝液层的水平电流和垂直磁场的水平梯度相互作用而产生。
A.D. Sneyd用扰动理论发展了线性稳定性模式。
其结论是不稳定性由扰动电流和垂直磁场产生。
Moreau 和 Zieglar用扰动理论作了一些工作，他们考虑了水平电流和扰动磁场的交互作用。
本文运用二维浅水磁流体模型试图从扰动增长率的角度分析比较不同长宽条件下电解槽的稳定性。
图1：扰动增长率与振幅增长的关系二、电解槽几何尺寸对稳定性的影响从预焙槽近几十年的发展进程看，国际上几乎所有的预焙槽在挖潜过程中的主要措施之一是加大阳极，实践证明这不仅仅可以继续强化电流，提高效率，而且还发现电解槽的稳定性有了较大的提高。
国际上大量的P－69型电解槽的改造已经证实了其效果是显著的。
在同等容量、同样阳极电流密度的条件下，加长阳极长度及电解槽宽度，国内外的理论计算和生产实际都表明电解槽趋于更稳定。
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探究大型铝电解槽在节能要求下的槽寿命李威
发表时间：2019-07-05T12:43:58.743Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：李威潘琦覃琮璎[导读] 摘要：在我国大中型的铝电解槽其相对寿命相对于国外先进国家同类型的铝电解槽较低，其一般的寿命，足足比国外先进的铝电解槽少了将近1000天。
（广西来宾银海铝业有限责任公司广西来宾 546100）
摘要：在我国大中型的铝电解槽其相对寿命相对于国外先进国家同类型的铝电解槽较低，其一般的寿命，足足比国外先进的铝电解槽少了将近1000天。
所以，我国的总体水平与国外相比有着很大的差距。
本文通过分析电解槽槽寿命变化的原因，从电解槽设计的角度，在内衬设计、内衬材料选择、槽结构等方面进行了综合分析，找出了槽寿命降低的一些因素，并提出了相应的改进措施。
关键词：槽寿命；槽内衬；槽结构；节能；早期破损
1节能与槽寿命的关系
2010年左右，随着国内电力价格不断攀升，电解铝企业生产成本不断增加，而铝价却在节节下降。
针对这一严酷的现状，电解铝企业纷纷开展节能降耗的工作，取得了长足的进步，直流电耗不断降低。
然而在此过程中，伴随着电解槽的早期破损现象不断涌现，给电解铝企业带来了较大的成本负担。
以500kA电解槽为例，1台槽内衬的大修成本约在80万元左右，加上停槽期间的电力空耗、焙烧启动的电耗、焙烧装炉成本、非正常期产铝损失等，费用约在122万元。
设槽生命周期为30年，计算出不同槽龄在生命周期的大修成本折算到每年企业的成本，如图1所示。
可以看出，假设电解槽正常槽寿命为2500天，即7年左右，在槽寿命周期内平均每年铝厂的大修成本为17万元/台。
如果槽寿命仅维持3年，平均每年铝厂的大修成本要在40万元左右，按照目前全国平均电价0.33元/kW•h计，1台500kA电解槽需要吨铝节电990kW•h才能补偿大修费用。
更糟的是有些企业的部分电解槽仅仅生产1年左右即进入大修，这需要吨铝节能2900kW•h才能补偿大修费用。
而现行的技术要想得到如此大幅度的节能无疑非常困难。
因此，电解铝企业牺牲槽寿命而去盲目追求节能，经济上非常不划算。
图1不同槽龄在槽生命周期内的大修成本
2电解槽内衬设计
2.1内衬结构
随着电解槽槽型的增大，在这个进程中，节能的主要措施有内衬的保温、工艺技术调整、抑制水平电流、阴极节能等。
其中，在电压下降后，最主要的手段就是调整内衬结构降低槽散热来重新建立热平衡。
如某铝厂为了加强底部保温，在电解槽底部增加了陶瓷纤维板和硅酸钙板的厚度，为了保持阴极高度和防渗层厚度不变，减少了一层保温砖。
即从下至上依次为陶瓷纤维板、硅酸钙板、保温砖、防渗料。
由于保温能力的加强(用更强的保温材料替换了保温砖)，投入运行初期电解槽收到了良好的效果，但是随着时间的推移，一年后炉底温度出现了大幅度升高。
在调查了多家采取节能措施进行保温设计的企业后，槽底部钢板温度统计如表1。
表1不同铝厂加强底部保温后的槽底钢板温度
究其原因，我们提取了内衬各保温层上下表面的温度来仿真分析，发现虽然在仿真计算中电解槽底部温度为61℃，属于正常，但硅酸钙板上表面的温度已经达到了610℃，而硅酸钙板作为一种低温区的保温材料安全使用温度应该控制在500℃以下，因此，随着时间的推移，长期处于中温区的硅酸钙板逐渐失效，从而造成底板温度升高。
这严重影响槽热稳定性及寿命。
而在没有调整内衬结构时，电解槽底部保温层由下至上依次为陶瓷纤维板、硅酸钙板、保温砖、防渗料。
此时，提取各保温层上下表面的温度发现，电解槽底部温度保持不变，硅酸钙板上表面温度降低到了466℃，进入安全使用区域。
而陶瓷纤维板的上表面温度由272℃降低至128℃，使得导热系数更加稳定。
2.2材料的选择
在电解槽稳定运行的整个寿命过程中，我们希望保持一个稳定的热平衡态来进行操作。
这就需要电解槽的内衬材料在槽运行时变形极少，并具有超强的抗钠蒸气渗透性能。
另外，为了降低能耗，还需要更为稳定、优秀的保温隔热性能，以及温升过程中的理化指标更为稳定，从而吻合设计。
这样的材料才能在不影响或极少影响电流效率的情况下去优化和降低工作电压，从而达到降低能耗的目的。
然而遗憾的是，通过实验室试验观察，市面上的大多数内衬材料在抗高温、抗电解质侵蚀的测试中都难以满足要求，有些材料甚至发生变质、大量变形的现象。
表2和表3列出了各种内衬材料在耐高温和耐电解质侵蚀试验中的变化。
注:分别将上述试验材料表面挖一深度适当的正方体凹槽、凹槽内放入电解质颗粒。
之后放入马弗炉中加热，加热速率2℃/min，加热至1000℃后保温24h，之后随炉冷却至室温。
最后查看电解质腐蚀内衬材料的情况。
试验室实验看来，内衬材料的品质必须引起设计者和企业高度重视，以过低价格采购材料希望降低投资成本最终的结果很可能是增加成本。
内衬材料的良莠不齐将会直接导致设计的误判断和企业巨大的经济损失。
3槽壳结构设计
电解槽的槽壳主要用于盛装内衬砌体的容器，在设计上需要考虑具有较大的刚度和强度来克服内衬材料在高温下产生的热应力和化学应力。
实际生产中，受温度均匀性、内衬应力大小等的影响，槽壳在多个维度上均有不同程度的变形。
这其中，对内衬破坏最强最易造成早期破损的变形当属槽壳起拱。
槽壳起拱主要是由于工艺过程中的温度变化和槽结构不同部位的温差，致使槽壳材料变形产生差异性而造成，是铝电解槽在焙烧启动阶段和停槽过程中普遍存在的现象，且随着槽电流的加大而越发凸显，主要分为两种类型: (1)上拱现象出现在焙烧启动阶段初期，槽长方向出现上拱现象，上拱值通常在40~100mm。
槽容量越大，上拱现象越明显。
其后随着槽内铝液、电解质等液体量的不断增加，上拱值逐渐减小，在30天后基本恢复原状。
槽壳产生起拱后，将会带动内衬发生变形，甚至可能使内衬的整体性受到破坏，产生早期的开裂，加快铝液的渗漏，从而影响电解槽的寿命。
(2)还有一种槽壳反拱变形现象，即电解槽在停槽后冷却过程中两个小面端向上翘起，且长时间保持。
此时如果直接砌筑内衬而不做修复，则底部保温材料由于底板不平极易造成折断，从而影响保温能力。
因此，为了降低槽壳上拱对内衬的影响，槽壳结构除了保持原有的刚度和强度外，还应该考虑温差的变化。
增设槽壳均热片不失为一个较好的方法，同时在启动初期进行强制吹风也有利于降低槽壳温差。
新设计槽壳时还可以增设预应力装置来抑制上拱或反拱。
4其他因素
当然，电解槽的槽寿命除了上述所说外，还与熔体流速场、筑炉施工、焙烧启动、后期生产管理等多方面原因相关联。
比如局部流速过快导致侧部冲刷严重进而出现侧部漏炉，再如焙烧启动过程中温升不均导致局部过热或过冷形成内部剪力进而出现内衬裂缝等等，均是需要关注的地方。
5结论
本文针对近几年出现的电解槽早期破损以及槽寿命问题，从电解槽设计的角度，在内衬设计、内衬材料选择、槽结构等方面对槽寿命的影响进行了综合分析，并提出了改进措施，主要内容和结论如下:
(1)在进行电解槽节能技术开发和应用的同时，应高度重视槽寿命问题，在设计、材料选择以及生产操作等各环节保证槽寿命不降低，才能真正获得节能技术带来的经济效益。
(2)在电解槽设计中，采用先进可靠的模拟分析技术，合理进行结构设计和等温线设计，保证材料在安全服役条件下使用。
(3)无论是在设计还是施工阶段，都要高度重视材料的选择和质量的把控，选择使用成熟、可靠、性能稳定的内衬材料。
(4)严格筑炉施工质量管理，优化焙烧启动和后期管理，避免早期漏炉。
电解槽的槽寿命受到多方面因素的影响，涉及设计、材料、施工和生产管理，需要严格把控各个环节，在电解槽节能技术的开发和应用的过程中，不断提升槽寿命，才能使企业获得良好的经济效益。
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