摘要:随着近年来电解铝企业的快速扩张,面临居高不下的用电成本,如何降低供电系统设备的能量消耗已成为众多同行业面对的共同问题。本文围绕在满足电解铝生产安全的经济平稳运行条件下,阐述了供电系统具体节能措施,以便在生产系统高效运行中,保证企业取得经营效益最大化。
关键词:供电系统;电解铝企业;节能措施
引言
大功率整流设备在冶炼行业已经被广泛应用,尤其在电解铝行业,要求的直流电流在日益增加,目前可达到600kA及以上。我国是资源相对匮乏的国家,能源消耗正急剧增加,解决能源危机迫在眉睫。作为能源消耗大户的电解铝行业,如何节能已经成为一个重大问题。电解铝供电系统的心脏是整流所,降低整流所的损耗首先应在设计上做充分的考虑,设计整流所时,要遵循供电可靠、配置清晰紧凑、经济合理等因素,在满足生产需要的同时,充分考虑实际经济效益,节省无谓消耗的能量。具体说来应从以下几个方面来考虑。
1电解铝节能工艺技术的应用
1.1非平面阴极
非平面阴极包括导流阴极、异型阴极和曲面阴极。目前,市面上有很多不同种类的非平面阴极层,其目标都是为了降低铝液的流速,减少铝液波动,以此来降低电力节能。导流槽技术的特点是在阴极和端头两个方向上分别设立流沟槽和蓄铝池,并且还将蓄铝池和流沟槽进行连接,从而形成一个导流系统,通过这一导流系统,将生产中的铝水导入到蓄铝池中,以此来降低电解槽的能耗。渗流槽技术特点是需要设立一个藏铝暗沟,暗沟一般可以设在阴极炭块下的间缝处,或是阳极的任意位置;电解槽中凹槽的位置比较多,在阴极炭块上就有多个,而在大面和端部也有一部分,阴极炭块和电解槽中的凹槽深度一般要低于藏铝暗沟,使藏铝暗沟和凹槽能够相互连通。以上都是无铝液生产,阴极炭块可以直接当作阴极来电解,在电解过程中将产生的铝液全部集中到蓄铝池当中,但是导流槽和渗流槽两者的区别在于导流槽中的聚铝沟能够容纳的铝液是有限的,容易造成出铝的负担,但是聚铝沟可以在一定程度上降低阴极导电面积的利用率;而渗流槽中有很多的藏铝沟,可以增加铝液的容纳量,但是阴极的导电面积没有明显变化。异型阴极是在阴极炭块表面上形成多个凸起,使其缓解铝液的流动速度和波动的高度,以此来保证铝液的稳定性,减少铝液溶液的损失,从而达到节能的目的。
1.2异型钢棒技术
异型钢棒主要有开槽钢棒、复合钢棒和双钢棒等。异型钢棒的技术原理是将“电流通道”的电阻依照钢棒的长度做简单调整,使铝液中的电流无论从哪个方面进入,电阻都基本相同,以此提高铝液的稳定性。通常情况下,铝液的电流进入一般是选择靠近阴极钢棒的出口,因为这一出口流经路径的电阻最小,铝液电流往往会选择电阻最小的道路,这时铝液将会沿着槽短轴方向产生水平电流分量,进而会形成垂直磁力,影响铝液的波动,异型钢棒技术就是要解决铝液的波动问题。
2电解铝供电系统节能措施
2.1加强对重点用电设备的合理设计,降低不必要的损耗
针对电解铝供电系统的重点用电设备,应在满足生产同时充分考虑实际经济效益,节省无谓消耗的能量。一是在器件的选择上,以满足安全性能为前提,可选择正向压降和反向漏流都小的整流元件。二是连接变压器、整流器和开关类设备载体的母线类损耗,特别是变压器二次母线流经的电流比较大,要选用合理的导线截面积,损耗是电流与导体的截面积成反比的。在满足安全和检修的前提下,尽量紧密连接整流所,尽可能地缩小各设备之间的距离。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对连接方式一般采用相同材质,即铝和铝相连接,铜和铜相连接。如必须是不同材质相连,则在连接处要涂导电膏,并且要加强检修质量和日常巡视,发现温度上升就应该立即处理。三是变压器的空载与有载损耗,针对特别是铁心的这部分损耗,可要求变压器在制造时采用高导磁的冷轧硅钢片,并在装配结构时采取“取向”处理,使硅钢片的磁场方向接近一致,减小铁心的涡流损耗。在叠片过程中采用斜接缝处理,使接缝密合性好,可减少漏磁的损耗。同时针对变压器的有载损耗,选用优质的无氧铜线,使单位导电体的电阻在最小的范围内,这样可以减小损耗。
2.2冷却系统的运行
在电解铝企业中,油循环风冷却系统是一个消耗电能大的环节,其主要的供电设备整流机组是每台机组通常配置有8组冷却器,每组冷却器平均用电量为10kw•h左右。虽然采用了自动化系统的遥测变压器运行温度,但在实际生产中发现,变压器温度控制器的温度变送器运行可靠度较差,向监控管理人员反馈的遥测温度数据与实际温度误差常在十几度左右,常常造成监控判断失误,无法及时了解到变压器真实的运行温度,有些企业就采用传统的人工去定时巡视回报油温来调整冷却器运行组数,结果造成油温掌控不好,时而低,导致运行组数多,大量的电能被不必要的消耗掉。时而变压器温度较高,又导致因未能及时加开冷却器散热,加速绝缘老化,影响到用电设备使用寿命。
整流系统的冷却主要是变压器和整流器的冷却。变压器的冷却,目前主要采用强迫油循环风冷却和自然风冷却两种方式,对于这两种冷却方式,应保证变压器安全运行的前提下,根据变压器主体温度来调整潜油泵和冷却风机的运行数量。这就要求运行人员日常工作中,注意监视变压器温度和环境温度,并根据运行方式,及时调整冷却系统的运行数量。也可以采用计算机智能控制系统,通过程序来自动调整冷却系统的运行。整流器的冷却目前主要采用水-水冷却和水-风冷却两种方式。它的调整和变压器基本上是一致的,也是根据环境温度和整流器本体温度及时调整冷却系统的运行数量,对于水-水冷却还要及时调整冷却水的水流量,因为水资源的节约也是节能的重要措施之一。
2.3加强对用电设备采购、巡视及维护,确保设备的高效运转
对电解铝企业各环节所需的用电设备,建立健全设备采购制度,制定详细条例,严格把控质量关口,切忌贪图便宜或以次充好采购不合格的用电设备投入到生产中去,确保所有采购的用电设备都必须合格方投入生产使用。对作业片区划分责任区,专人分工负责,形成绩效考核体系,确保检查到位,不留死角;而在设备维护方面树立维护保养重于检修思想,根据日常工作中普遍存在的问题,成立专责区负责人、工作负责人(班长)及单位管理人员的三级验收制度,确保设备运行质量。做好过程监督控制,在充分针对工作特点,结合实际工作情况下,制定详细的验收标准,编写“运行作业包”和“检修作业包”,用于指导班组工作。其中,“检修作业单”包括检修所用工器具、备品备件、注意事项、人员分工、检修程序等;“运行作业包”针对规定操作的安全措施、报警内容、使用工器具、注意事项等。根据操作规程严格按标准化程序作业,尤其是系列复杂的操作,做到心中有数、忙而不乱。
结语
由于电解铝耗费的能量较多,需要进行不断的技术改进。通过科学、合理的手段来减少能量的消耗,节约电能,降低损耗,这样才能为企业节省更多的生产成本,提高企业的经济效益。
参考文献:
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[2]杨海林.电力系统短路电流计算程序的改进[J].青海电力.2004(2).
[3]陈伟,张宁.电解铝节能降耗措施探讨[J].中国资源综合利用,2017.
论文作者:邹琴
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签:阴极论文; 变压器论文; 电解铝论文; 设备论文; 供电系统论文; 电流论文; 节能论文; 《电力设备》2019年第16期论文;