《铝电解三度寻优控制技术推广》实施方案

《铝电解三度寻优控制技术推广》

项目实施方案

一、 项目名称、承担单位与合作单位、项目负责人及成员 项目名称：铝电解三度寻优控制技术推广 承担单位：中铝贵州分公司电解铝厂 合作单位： 中铝国际 项目负责人：**** 项目成员：

工艺组：*** 设备组：*** 二、项目简介

该项目在贵州分公司四个电解系列推广应用中铝国际贵阳分公司和广西分公司共同开发的铝电解“三度寻优”控制技术，实现贵州分公司铝电解工艺与控制技术快速提升。

项目实施时间：2008年1月～2009年12月 三、项目目标及主要技术经济指标

（1）总体目标

在贵州分公司四个电解系列，推广应用中铝国际贵阳铝镁研究院和广西分公司共同开发的铝电解槽“三度寻优”控制技术。

（2）考核指标

＊ 电流效率提高1.5％以上； 四、项目内容

本项目主要研究内容如下：

（1）电解槽控制系统配套设施改造

·管理系统配套，对四个电解系列，806台电解槽槽控机的上层管理系统进行改造，改造主要包括工控机、操作系统、数据库软件、编程器、擦除器、电压发生器、光缆、通讯电缆等。

·对两个160KA电解系列，416台电解槽料箱、定容下料器、电磁阀、管路等进行改造，以满足控制系统正常需要。

（2）电解槽槽控机及控制软件更新及工业应用

在贵州分公司四个电解系列上（806台电解槽），推广应用贵阳铝镁设计院的电解槽控制系统。通过对电解质中氧化铝浓度、过量的氟化铝浓度的稳定控制，实现电解槽的物料平衡。通过对槽工作电压和出铝量的控制，实现电解槽的能量平衡。 五、实施进度

1.电解槽控制系统配套设施改造

·2008年4月10日前完成电解槽控制系统配套设施改造实施方案编制工作。

·2008年6月30日完成对电解一系列（186KA）138台电解槽槽控机的上层管理系统进行改造，改造主要包括工控机、操作系统、数据库软件、编程器、擦除器、电压发生器、光缆、通讯电缆等。

·2008年8月31日完成对电解四系列（230KA）288台电解槽槽控机的上层管理系统进行改造，改造内容同上。

·2008年10月31日完成对电解二系列（160KA）208台电解槽槽控机的上层管理系统进行改造，改造内容同上。

·2008年12月31日完成对电解三系列（160KA）208台电解槽

槽控机的上层管理系统进行改造，改造内容同上。 2. 两个160KA电解系列氟化铝输送与添加系统改造

·2008年4月10日前完成两个160KA电解系列氟化铝输送与添加系统改造实施方案编制工作。

· 2008年10月31日完成对电解二系列（160KA）208台电解槽208台电解槽料箱、定容下料器、电磁阀、管路等改造，以满足控制系统正常需要。

· 2008年12月31日完成对电解三系列（160KA）208台电解槽208台电解槽料箱、定容下料器、电磁阀、管路等改造，以满足控制系统正常需要。 六 项目实施具体方案 （一） 电解槽控配套设施改造 1.电解槽控制系统配套设施改造

见“电解槽控制系统配套设施改造”错误！链接无效。 2.两个160KA电解系列氟化铝输送与添加系统改造

见“两个160KA电解系列氟化铝输送与添加系统改造”错误！链接

无效。

（二）电解槽槽控机及控制软件更新及工业应用

1 铝电解“三度寻优”控制技术上槽前的技术条件控制 1.1 二次启动槽的通电焙烧启动以及过渡期技术条件控制执行各自电流条件下的“预焙槽系列二次启动操作规程”中的规定。

1.2 大修槽的通电焙烧启动以及过渡期技术条件控制执行各自电流条件下的“电解槽煅后焦、石墨粉混合焙烧启动操作规程” 中

的规定。

1.3 在目前“三度寻优”硬件设施未到位的情况下，各工区在技术条件控制与调整过程，以及电解槽异常的处理要依据：“铝电解

电流强度 电压（v） 三度寻优控制技术”基本原则，即重点调整三个技术参数：出

铝量、氟化铝设定量和设定电压，并遵循一下优先原则：

出铝量调整 氟化铝量调整 设定电压调整 事先体验与寻找“三度寻优”控制技术在电解控制上应用的感觉，为“三度寻优”控制技术应用打好基础（仅限于技术条件控制，不要求进行炉膛调整，如要进行炉膛调整也只能选1～2台电解槽进行）。

2 铝电解“三度寻优”控制技术应用的基础技术条件调整 2.1在铝电解“三度寻优”硬件与软件条件都具备的情况下，即可开始应用铝电解“三度寻优”控制技术，条件具备一台，应用一台。

2.2 铝电解“三度寻优”控制技术应用的第一步为寻找建立良好“双平衡”所需要的电解槽炉膛和技术条件起点。

3 重新建立电解槽炉膛和适应技术条件起点的方法与步骤： 3.1重新建立电解槽炉膛的方法：

通过加大出铝量与降低槽电压两个调整技术参数的手段，清理干净炉底沉淀，以此为起点再减少出铝量，提高槽电压直到要求的技术条件。

3.2 重新建立电解槽炉膛的步骤：

适当加大出铝量 噪声小于23mv时，降低槽电压 噪声大于23mv时，适当加大出铝量 噪声小于23mv时，降低槽电压。重复上述过程直到炉底状况达到预期的目的。

此种炉膛的技术条件即为技术条件的起点。

3.3铝电解“三度寻优”控制技术理想炉膛技术条件要求

186 KA 160KA 230KA

4.06～4.08 4.06～4.08 4.06～4.08

3.4重新建立电解槽炉膛过程的注意事项：

· “三度寻优”控制技术应用是以初始炉底状况为基点，寻找事宜的技术条件，炉膛能否调整到位非常关键，它决定了以后的技术条件控制，特别是电压保持的高度（炉膛对槽稳定性的影响）。 · 初始炉底状况：通过上述调整方法，使槽电压降低到认可的数值（见后面规定的调整参数），即认为达到初始炉底状况。 ·重新建立电解槽炉膛过程中，必须消除其他因素对电解槽稳定性的影响，比如：阳极电流分布不均匀、氧化铝不能正常进入槽内等干扰因素。

·重新建立电解槽炉膛过程中，当出现噪声大于23mv时，首先要测量阳极电流分布和检查氧化铝能否正常进入槽内，在消除这类因素后，再采取调整铝量的措施。

· 当电压调整到一定低的时候，在消除其他影响因素仍然不能再继续降低时（未达到规定的调整电压），这作为新炉膛的起点调整技术调条件，以后该槽的电压比初始炉膛电解槽的电压要保持相对高的值，其值约为最低电压与理想炉膛的差值。

· 当调整到初始炉膛时（以电压值为准），维持该状态一周时间，使炉膛有一个进一步消化沉淀和规整过程。

· 槽龄达到1800天或炉底发现有缺陷的电解槽再重新建立电解槽炉膛时要慎重，调整力度和速度不宜过快，可适当缩短新炉膛初始持续时间。

·重新建立电解槽炉膛过程中要加强阴极钢棒和炉底钢板温度的

检测力度，特别在新炉膛持续期间，更加注重阴极钢棒和炉底钢板温度的变化力度。

·重新建立电解槽炉膛过程中，每周要测量2次炉底压降，并注意对数据进行分析。

4 初始炉膛形成后的技术条件调整方法、步骤 4.1初始炉膛后的技术条件调整方法

通过减少出铝量与提升槽电压两种调整技术参数手段，逐渐将技术参数调整到符合正常生产技术规范要求。

4.2 初始炉膛形成后的技术条件调整步骤

适当减少出铝量 噪声大于23mv时，提高槽电压 噪声小于23mv时，适当减少出铝量 噪声大于23mv时，提高槽电压。重复上述过程直到技术参数达到技术规范要求为止。

4.3初始炉膛后的技术条件调整注意事项

·严格遵循技术条件调整的方法与步骤进行调整。

·调整速度不宜过快，炉膛有一个反映过程，一般比正常出铝量减少一个等级即可。

·电压的调整以20mv为一个递增单位。

·技术条件调整的终极目标以实现获得该槽炉膛状况条件下的高电流效率。

5 正常生产技术条件控制目标

5.1 186KA系列技术规范（电流强度：200KA，氧化铝定容量：1.8kg）：

效率 88% 91% 92% 93% 94%

Tset 975℃ 960℃ 955℃ 950℃ 945℃

Vset 4.10mv 4.12mv 4.14mv 4.16mv 4.19mv

NBset 1.90 1.85 1.85 1.80 1.80

ALF3 15kg 30kg 30kg 30kg 30kg

TAPset 铝液水平 电解质水

平

1400 18cm 23cm 1450 20cm 22cm 1450 21cm 21cm 1500 22cm 20cm 1500 23cm 19cm

稳定、有序技术规范：

控 制 目 标 电解温度 噪声 电压偏离 AL2O3加料 ALF3加料 971～979℃ 23mv 30mv 2650kg 15kg 951～959℃ 23mv 30mv 2750kg 30kg 941～949℃ 23mv 30mv 2850kg 30kg 上升 下降 减小 减小 加大 下降 上升 加大 增加 减少

无序状态原因

铝量 AL2O3加料 ALF3加料 炉膛

铝水平 18cm 21cm 23cm 下降 上升 操作

电解质水平 23cm 21cm 19cm 上升 下降

5.2 230KA系列技术规范（电流强度：240KA，氧化铝定容量：1.8kg）：

效率 88% 91% 92% 93% 94% Tset 975℃ 960℃ 955℃ 950℃ 945℃ Vset 4.10mv 4.12mv 4.14mv 4.16mv 4.19mv NBset 1.67 1.62 1.60 1.58 1.57 ALF3 18kg 35kg 35kg 35kg 35kg TAPset 铝液水平 电解质水

平

1630 18cm 23cm 1690 20cm 22cm 1700 21cm 21cm 1720 22cm 20cm 1740 23cm 19cm 稳定、有序技术规范：

控 制 目 标

电解温度 噪声 电压偏离 AL2O3加料 ALF3加料 971～979℃ 23mv 30mv 3100kg 18kg 951～959℃ 23mv 30mv 3240kg 35kg 941～949℃ 23mv 30mv 3310kg 35kg 上升 下降 减小 减小 加大 下降 上升 加大 增加 减少 无序状态原因 铝量 AL2O3加料 ALF3加料 炉膛

铝水平

18cm 21cm 23cm 下降 上升 操作

电解质水平 23cm 21cm 19cm 上升 下降

5.3 160KA系列技术规范（电流强度：176KA，氧化铝定容量：1.8kg）：

效率 88% 91% 92% 93% 94%

Tset 975℃ 960℃ 955℃ 950℃ 945℃

Vset 4.10mv 4.12mv 4.14mv 4.16mv 4.19mv

NBset 2.19 2.12 2.09 20.7 2.05

ALF3 15kg 26kg 26kg 26kg 26kg

TAPset 铝液水平 电解质水

平

1250 18cm 23cm 1290 20cm 22cm 1300 21cm 21cm 1320 22cm 20cm 1330 23cm 19cm

稳定、有序技术规范：

控 制 目 标

电解温度 噪声 电压偏离 AL2O3加料 ALF3加料 971～979℃ 23mv 30mv 2370kg 15kg 951～959℃ 23mv 30mv 2480kg 26kg 941～949℃ 23mv 30mv 2530kg 26kg 上升 下降 减小 减小 加大 下降 上升 加大 增加 减少 无序状态原因 铝量 AL2O3加料 ALF3加料 炉膛

铝水平

18cm 21cm 23cm 下降 上升 操作

电解质水平 23cm 21cm 19cm 上升 下降

6 技术条件管理、调整的基本思想

正常电解槽技术条件的调整一般只对三个参数进行调整：出铝量、氟化铝设定量和设定电压，其它的设定参数原则上不进行调整，并且调整遵循以下的优先原则：

出铝量调整 氟化铝量调整 设定电压调整 7 电解槽技术条件的调整必须遵循的原则

⑴正常情况下，符合规范稳定有序的电解槽出铝按照两个相邻等级交替进行；

⑵在氟化铝添加量大的时候不能多出铝，在氟化铝添加量小的时候不能少出铝；

⑶坚持铝是技术条件调整的主要手段；

⑷坚持每6天盘算一次的原则。但盘算出来6天之内实际出铝量超过标准出铝量差值范围之后，必须恢复基准出铝一个周期观察之后再重新评判决定下一部的调整方案。

6天之内实际出铝量与标准出铝量差值控制范围

电流强度 8.186KA范

186 KA 160KA 230KA 实际出铝量与标准出铝量差值（kg） 450 400 600 技术规

8.1 186KA技术规范标准及稳定有序平叛标准

186KA技术规范标准 铝设定电解质温度 水电压 水平 平 4.18±0.02 9472318±1 ±1 ±1 效应间隔 AlF3设定量 30 AlF3过剩量％ NB 氧化铝噪下料量 音 TAP CE 720H 9.5 1.802870±±40 0.05 93231510.5±2 ±20 % 稳定有序评判规范 电解温度 上升 下降 铝液水平 下降 上升 电解质水平 上升 下降 躁声 降低 增大 电压偏离 减少 增加 氧化铝下料量 减少 增加 氟化铝下料量 增加 减少 8.2 稳定有序情况的调整规范

温度 ≥968 ≥958 出铝量 1420Kg 1450Kg 氟化铝设定量 设定电压 30～40Kg(下一个周期氟化铝必须减量,保证两个周期之内吨铝氟化铝在合理范围之内) 不动 不动 不动 不动 954～958 1470Kg和1480Kg交替 949～953 1490Kg和1510Kg交替 946～948 1510Kg和1520Kg交替 30Kg 30Kg 30Kg 941～945 1520Kg和1530Kg交替 936～940 1530Kg和1540Kg交替 930～935 ≤930 1550Kg 1600Kg 30Kg 0～15Kg 0Kg 0Kg 不动 不动 不动 上调20mv 8.3 无序情况下的调整：

主要表现 电解槽温度高，但是氧化铝下料量和噪声值高温冷行程 明显比标准偏大，氟化铝添加量比设定值偏小 电解槽温度低，但是氧化铝下料量和噪声值明显比标准偏小，氟化低温热行程 铝添加量比设定值偏大(主要调整目的是恢复电解槽有序状态) 无序情形 调整规范 在氟化铝添加量和设定电压不动的情况下加大出铝量，按照1550Kg和1600Kg交替的标准进行两个出铝周期，观察一个出铝周期再评判。但氧化铝下料量和噪声值下降之后按照正常有序槽进行调整 ⑴温度在946～953度：设定电压下降10～20mv，出铝按照规范出(或者降低一挡)。 ⑵温度在941～945度：氟化铝设定15Kg（或者0Kg）出铝按照规范出(或者降低一挡)。 ⑶温度小于940度：氟化铝设定0Kg出铝按照规范出。待温度回升到941以上后按1510kg出铝。 ⑴氟化铝设定0Kg； ⑵采取噪声值大就多出铝（2100～2200Kg），出到噪声值变小后（<20mv)就降电压(电压最低下降到4.10V)，降电压后噪声值变大后，再加大出铝调整措施，直到炉底状况达到预期的目的； ⑶氟化铝设定30Kg，电压逐步上抬至规范要求，按照正常标准调整。 ⑷破损槽和槽龄长的电解槽慎用 ⑴把计算机的浓度控制切断； ⑵设定NB 2.1； ⑶发生效应之后恢复原先的设定（如果没有发生效应在变更设定8到16个小时之后恢复）。 炉底沉淀多，炉底压降炉底不干净大，长伸腿，铝水平偏炉膛不规整 高，噪声值大。 浓度控制走反调整 计算机浓度控制在欠加工的时候电压下降，过加工的时候电压上升， 8.4 氟化铝添加量的调整:

氟化铝添加量原则上只设置3个等级:0Kg, 15Kg，30Kg。

情 况 正常生产槽 温度<936 温度<930 氟化铝设定量 30Kg 0～15Kg 0Kg 当出现因为化炉帮导致碱性成分大量返回电解质引起温度居高不下的时候，可以采用40Kg的设定量，但是在温度升速趋势出现转折的时候，必须及时恢复正常设定量。 8.5 设定电压的调整

按照铝水平和电压相互匹配的原则，高的铝水平相应要相当高的设定电压，而低的铝水平需要相对低的电压同时还参考炉底压降的情况。

情 况 设定电压 正常标准 炉底压降>450mv 炉底压降>500mv 铝水平>26cm 铝水平>30cm 噪声值持续3天以上<18mv 噪声值持续3天以上>25mv 最大值（不包括新开槽） 最小值（不包括新开槽） 9 230KA技术规范

4.14～4.20V 在正常标准上可适当增加20mv 在正常标准上可适当增加50mv 在正常标准上可适当增加20mv 在正常标准上可适当增加50mv 在正常标准上降低10～20mv 在正常标准上可适当增加20mv 4.28V 4.14V 9.1 230KA技术规范标准及稳定有序平叛标准

230KA技术规范标准 铝设定电解质温度 水电压 水平 平 4.18±0.02 9472318±1 ±1 ±1 效应间隔 AlF3设定量 30 AlF3过剩量％ NB 氧化铝噪下料量 音 TAP CE 720H 9.5 1.573440±±50 0.05 94231810.5±2 ±20 % 稳定有序评判规范 电解温度 上升 下降 铝液水平 下降 上升 电解质水平 上升 下降 躁声 降低 增大 电压偏离 减少 增加 氧化铝下料量 减少 增加 氟化铝下料量 增加 减少 160KA电解槽新槽启动技术标准和二次启动槽技术标准。（见附件1） 9.2 稳定有序情况的调整规范

温度 ≥968 ≥958 出铝量 1700Kg 1740Kg 氟化铝设定量 设定电压 30～40Kg(下一个周期氟化铝必须减量,保证两个周期之内吨铝氟化铝在合理范围之内) 不动 不动 不动 不动 不动 不动 不动 上调20mv 954～958 1760Kg和1780Kg交替 949～953 1790Kg和1800Kg交替 946～948 1810Kg和1820Kg交替 941～945 1820Kg和1830Kg交替 936～940 1830Kg和1840Kg交替 930～935 ≤930 1850Kg 1900Kg 30Kg 30Kg 30Kg 30Kg 0～15Kg 0Kg 0Kg 9.3 无序情况下的调整：

无序情形 主要表现 调整规范 电解槽温度高，但是氧化铝下料量和噪声值高温冷行程 明显比标准偏大，氟化铝添加量比设定值偏小 电解槽温度低，但是氧化铝下料量和噪声值明显比标准偏小，氟化低温热行程 铝添加量比设定值偏大(主要调整目的是恢复电解槽有序状态) 炉底沉淀多，炉底压降炉底不干净大，长伸腿，铝水平偏炉膛不规整 高，噪声值大。 浓度控制走反调整 计算机浓度控制在欠加工的时候电压下降，过加工的时候电压上升， 在氟化铝添加量和设定电压不动的情况下加大出铝量，按照1850Kg和1900Kg交替的标准进行两个出铝周期，观察一个出铝周期再评判。但氧化铝下料量和噪声值下降之后按照正常有序槽进行调整 ⑴温度在946～953度：设定电压下降10～20mv，出铝按照规范出(或者降低一挡)。 ⑵温度在941～945度：氟化铝设定15Kg（或者0Kg）出铝按照规范出(或者降低一挡)。 ⑶温度小于940度：氟化铝设定0Kg出铝按照规范出。待温度回升到941以上后按1800kg出铝。 ⑴氟化铝设定0Kg； ⑵采取噪声值大就多出铝（1850～1900Kg），出到噪声值变小后（<20mv)就降电压(电压最低下降到4.10V)，降电压后噪声值变大后，再加大出铝调整措施，直到炉底状况达到预期的目的； ⑶氟化铝设定30Kg，电压逐步上抬至规范要求，按照正常标准调整。 ⑷破损槽和槽龄长的电解槽慎用 ⑴把计算机的浓度控制切断； ⑵设定NB 1.8； ⑶发生效应之后恢复原先的设定（如果没有发生效应在变更设定8到16个小时之后恢复）。 9.4 氟化铝添加量的调整:

氟化铝添加量原则上只设置3个等级:0Kg, 18Kg，35Kg。

情 况 正常生产槽 温度<936 温度<930 氟化铝设定量 35Kg 0～18Kg 0Kg 当出现因为化炉帮导致碱性成分大量返回电解质引起温度居高不下的时候，可以采用45Kg的设定量，但是在温度升速趋势出现转

折的时候，必须及时恢复正常设定量。 9.5 设定电压的调整

按照铝水平和电压相互匹配的原则，高的铝水平相应要相当高的设定电压，而低的铝水平需要相对低的电压同时还参考炉底压降的情况。

情 况 设定电压 正常标准 炉底压降>450mv 炉底压降>500mv 铝水平>26cm 铝水平>30cm 噪声值持续3天以上<18mv 噪声值持续3天以上>25mv 最大值（不包括新开槽） 最小值（不包括新开槽） 4.14～4.20V 在正常标准上可适当增加20mv 在正常标准上可适当增加50mv 在正常标准上可适当增加20mv 在正常标准上可适当增加50mv 在正常标准上降低10～20mv 在正常标准上可适当增加20mv 4.28V 4.14V 10. 160KA技术规范

10.1 160KA技术规范标准及稳定有序平叛标准

160KA技术规范标准 铝设定电解质温度 水电压 水平 平 4.18±0.02 9472318±1 ±1 ±1 效应间隔 AlF3设定量 30 AlF3过剩量％ NB 氧化铝噪下料量 音 TAP CE 720H 9.5 2.002520±±50 0.05 94231330.5±2 ±20 % 稳定有序评判规范 电解温度 上升 下降 铝液水平 下降 上升 电解质水平 上升 下降 躁声 降低 增大 电压偏离 减少 增加 氧化铝下料量 减少 增加 氟化铝下料量 增加 减少 160KA电解槽新槽启动技术标准和二次启动槽技术标准。（见附件1） 10.2 稳定有序情况的调整规范

温度 ≥968 ≥958 出铝量 1250Kg 1270Kg 氟化铝设定量 设定电压 30～40Kg(下一个周期氟化铝必须减量,保证两个周期之内吨铝氟化铝在合理范围之内) 不动 不动 不动 不动 不动 不动 不动 上调20mv 954～958 1280Kg和1290Kg交替 949～953 1300Kg和1310Kg交替 946～948 1320Kg和1330Kg交替 941～945 1340Kg和1350Kg交替 936～940 1350Kg和1360Kg交替 930～935 ≤930 1370Kg 1420Kg 30Kg 30Kg 30Kg 30Kg 0～15Kg 0Kg 0Kg

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