一种铝电解槽个性化换极附加电压调整方法与流程

本发明涉及有色冶金工业的铝电解，具体为一种铝电解槽个性化换极附加电压调整方法。

背景技术：

1、在铝电解过程中，阳极随着电化学反应的进行不断消耗，需要定期更换，换极就成为现代铝电解工业的必要操作之一，所谓换极是指电解生产者操作多功能天车将已经使用到生命末期的阳极拔出电解槽，并将新阳极重新放入电解质熔体内，新极为冷极，新极的加入会给电解槽带了剧烈的热平衡冲击和磁流体稳定性冲击。

2、针对换极过程对电解槽稳定性的冲击，国内外铝电解企业往往采用施加换极附加电压的方法短时提高能量输入和极距来减缓这种冲击，所谓换极附加电压是指换极期间在设定电压的基础上额外增加一段时间的电压，如某企业换极附加电压为：抬电压+75mv保持45分钟，降低到+50mv保持45分钟，再降低到+25mv保持45分钟，随后降低到设定电压。

3、目前国内外电解企业施加的换极附加电压往往采用经验值，且所有位置阳极采用相同的换极附加电压，并没有针对阳极位置的不同而采用“个性化”定制的换极附加电压策略，一方面造成了能量的浪费、另一方面造成换极后槽况不稳的概率增加，随着当今电解槽尺寸的越来越大，这个问题日益突出。

技术实现思路

1、鉴于上述缺点与不足，本发明提出了一种铝电解槽个性化换极附加电压调整方法，该方法针对现代电解槽，特别是大型槽不同区域的换极操作采用个性化定制的换极附加电压策略，既可以减少换极的能量消耗，又可提高新极的阳极电流恢复速率，降低换极对电解槽的干扰，提高电流效率。

2、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案为：

3、一种铝电解槽个性化换极附加电压调整方法，包括以下步骤：

4、1）根据铝电解槽更换新阳极后的现场测量数据将电解槽内不同区域的阳极分组；

5、2）使用数值模拟仿真的方法对不同分组的阳极进行多种附加电压模拟；

6、3）根据模拟的附加电压结果确定每组阳极的最终附加电压策略；

7、4）将确定的附加电压策略耦合进槽控机进行实施。

8、所述步骤1）中，根据铝电解槽更换新阳极后的现场测量数据将电解槽内不同区域的阳极分组，具体为：所述现场测量数据包括更换新阳极后的电流恢复速率、电解质温度变化、新阳极内温度和电流变化和换极后大幅波动的概率。

9、所述步骤2）中，使用数值模拟仿真的方法对不同分组的阳极进行多种附加电压模拟具体为：

10、201） 基于电解槽的设计参数和电解槽的技术指标参数进行建模；

11、202） 在模型中耦合换极过程中电解质的凝固和融化过程，监测在融化或凝固过程中的导电和流体黏度变化，得到电解槽炉帮的形貌和槽内电解质流动状态，并根据模型对槽内不同分组的阳极换极过程进行仿真计算。

12、所述201）中，电解槽的设计参数包括电解的母线设计、内衬设计、阴极设计；电解槽的技术指标参数包括系列电流、槽电压、铝液高度、电解质高度、阳极覆盖料厚度。

13、所述步骤3）中，根据模拟的附加电压结果确定每组阳极的最终附加电压策略具体为：调整每组阳极的附加电压的施加幅度和附加电压的施加时长，选取电解槽内不破坏热平衡稳定性且换极后阳极电流恢复速率最快的方案为每组阳极的最终附加电压策略。

14、所述步骤4）中，将确定的附加电压策略耦合进槽控机进行实施的实施方式包括手动设置附加电压策略实施和在槽控机内设置附加电压策略后自动实施。

15、本发明具有以下有益效果及优点：

16、本发明针对现代电解槽，特别是大型槽不同区域的换极操作采用个性化定制的换极附加电压策略，既可以减少换极的能量消耗，又可提高新极的阳极电流恢复速率，降低换极对电解槽的干扰，提高电流效率。

技术特征：

1.一种铝电解槽个性化换极附加电压调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽个性化换极附加电压调整方法，其特征在于，所述步骤1）中，根据铝电解槽更换新阳极后的现场测量数据将电解槽内不同区域的阳极分组，具体为：所述现场测量数据包括更换新阳极后的电流恢复速率、电解质温度变化、新阳极内温度和电流变化和换极后大幅波动的概率。

3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽个性化换极附加电压调整方法，其特征在于，所述步骤2）中，使用数值模拟仿真的方法对不同分组的阳极进行多种附加电压模拟具体为：

4.根据权利要求3所述的一种铝电解槽个性化换极附加电压调整方法，其特征在于，所述201）中，电解槽的设计参数包括电解的母线设计、内衬设计、阴极设计；电解槽的技术指标参数包括系列电流、槽电压、铝液高度、电解质高度、阳极覆盖料厚度。

5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽个性化换极附加电压调整方法，其特征在于，所述步骤3）中，根据模拟的附加电压结果确定每组阳极的最终附加电压策略具体为：调整每组阳极的附加电压的施加幅度和附加电压的施加时长，选取电解槽内不破坏热平衡稳定性且换极后阳极电流恢复速率最快的方案为每组阳极的最终附加电压策略。

6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽个性化换极附加电压调整方法，其特征在于，所述步骤4）中，将确定的附加电压策略耦合进槽控机进行实施的实施方式包括手动设置附加电压策略实施和在槽控机内设置附加电压策略后自动实施。

技术总结
本发明公开一种铝电解槽个性化换极附加电压调整方法，包括以下步骤：1）根据铝电解槽更换新阳极后的现场测量数据将电解槽内不同区域的阳极分组；2）使用数值模拟仿真的方法对不同分组的阳极进行多种附加电压模拟；3）根据模拟的附加电压结果确定每组阳极的最终附加电压策略；4）将确定的附加电压策略耦合进槽控机进行实施。本发明针对现代电解槽，特别是大型槽不同区域的换极操作采用个性化定制的换极附加电压策略，既可以减少换极的能量消耗，又可提高新极的阳极电流恢复速率，降低换极对电解槽的干扰，提高电流效率。

技术研发人员：赵志彬,刘伟
受保护的技术使用者：沈阳铝镁设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1