4220KV铝电解整流所一次系统初步设计(400kA) - 图文

第四章 物料平衡

§4.1 物料平衡的计算

1. 铝产量

以一小时为计算基础，平均电流强度为400kA，取平均电流密度为94%，计算单槽日产量：

P=0.3356Iηt=0.3356?400000?0.94?10-3 (4-1) =126.19kg/（槽·h）

2. Al2O3消耗量

(1)根据化学反应方程式Al2O3?2Al+3/2O2计算理论消耗量

CAl2O3?102?1000?1888.89kg/t27?2 (4-2)

(2)实际消耗量 实际消耗量要大于理论的1.5%—6.0%，取其值为1930kg/t。

Al2O3理论单耗为：1888.89×126.19×10-3=238.36kg/（槽·h） (4-3) Al2O3实际单耗为：1930×126.19×10-3=243.55kg/（槽·h） (4-4) Al2O3损失量为： 243.55－238.36=5.19kg/（槽·h） (4-5)

(3)氟化盐的消耗量

取吨铝冰晶石单耗为5kg/t；氟化铝单耗为25kg/t；氟化镁单耗为5kg/t；氟化钙单耗为4kg/t。 则：

冰晶石消耗量为：5×126.19×10-3=0.63kg/（槽·h） (4-6) 氟化铝消耗量为：25×126.19×10-3=3.15kg/（槽·h） (4-7) 氟化镁消耗量为：5×126.19×10-3=0.63kg/（槽·h） (4-8)

氟化钙消耗量为：4×126.19×10-3=0.50kg/（槽·h） (4-9) （4）阳极炭块的消耗量

根据反应方程式：Al2O3+3/2C→2Al+3/2CO2 计算理论碳耗量：

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44?100?333.33kg/t27?2 (4-10)

由于阳极副反应，实际产生的气体为一氧化碳和二氧化碳的混合物，各占约25%和75%，由此计算理论实际碳耗量为：

Cc=12/7?12?126.19=48.07kg/槽?h27?2 (4-11)

生产CO2为：

9/7?44?126.19=132.20kg/槽?h54 (4-12)

CO为：

3/7×28×126.19/54=28.04kg/槽?h (4-13) 由于机械等原因，阳极炭块的实际消耗量比理论值多18%-20%，根据国内外生产实践，从优化设计的角度考虑，取吨铝实际碳耗为450kg/t。

C实=450×126.19×10-3=56.79kg/(槽·h) (4-14)

单槽每小时耗碳量为：56.79kg/(槽·h) 碳损为：

C实-CC=56.79-48.07=8.72kg/(槽·h) (4-15)

产出：

出铝： 126.19kg/(槽·h) CO2： 132.20kg/(槽·h) CO： 28.04kg/(槽·h)

§4.2物料平衡列表

如表4-1所示为物料平衡表：

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表4-1物料平衡表

收入 项目 氧化铝 冰晶石 氟化铝 氟化镁 氟化钙 阳极炭块 合计

/（kg·h-1） 243.55 0.63 3.15 0.63 0.50 56.79 305.25 /% 79.79 0.21 1.03 0.21 0.16 18.60 100 项目 原铝 冰晶石 氟化铝 氟化镁 氟化钙 碳损失量 CO2生成量 CO生成量 氧化铝损失 合计 支出 /（kg·h-1） 126.19 0.63 3.15 0.63 0.50 8.72 132.20 28.04 5.19 305.25 /% 41.34 0.21 1.03 0.21 0.16 2.85 43.31 9.19 1.70 100

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第五章 电解槽结构的设计

§5.1 概述

工业电解槽通常分为阴极结构、上部结构、母线结构和电气绝缘四大部分。预焙槽根据下料方式可分为边部打壳下料电解槽和中心打壳下料电解槽两种。本设计为400kA中心下料预焙电解槽。

阴极结构指电解槽槽体部分，由槽壳和内衬砌体构成。

上部结构可分为承重架、阳极提升装置、打壳下料装置、阳极母线和阳极组、集气和排烟装置、氧化铝超浓相输送管道。

母线结构：铝电解槽有阳极母线、立柱母线和软带母线，槽之间、厂房之间还有联络母线。

电解槽电气绝缘:在电解槽系列上，系列电压达数百伏甚至上千伏。尽管人们把零电压设在系列中点，但系列两边对地电压仍高达500V左右，一旦短路，易出现人身和设备事故，而且，电解用直流电，槽上电气设备用交流电，若直流窜入交流系统，会引起设备事故，需进行交、直流隔离，因此电解槽的许多部位需要进行绝缘。

§5.2 阳极结构

(1) 铝导杆

阳极组数经过计算为48组，阳极导杆是48根，取阳极导杆规格为145mm×145mm×2278mm，断面尺寸为145mm×145mm。

导杆电流密度为：

d导杆=400000=0.396A/mm2145?145?48 (5-1)

(2) 爆炸焊结构

铝导杆与钢板的联接采用铝钢爆炸焊。铝钢爆炸焊片，其中铝板规格为165×165×2mm3，钢板规格为165×165×40mm3，铝钢接触面积不超过98%，

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