铝电解槽铝液界面波动模型及数值模拟

从研究铝电解槽铝液波动的机理出发,对铝液波动的机理进行了分类,并对每种铝液波动的不稳定性进行了详细地阐述。针对铝液波动的特点,提出了利用有限体积法求解控制方程的数值仿真方法,给出了铝液界面波动的控制方程和边界条件,模拟出行波和驻波对铝液波动的影响,对铝电解槽稳定性的设计作出了评价,对仿真结果进行了分析和讨论。仿真结果表明:320KA预焙铝电解槽的铝液波动不明显,整体表现稳定,波动周期为50秒,最大振幅为1cm;铝液界面的中部高,三个角部较低。铝液波动中存在有行波和驻波两种波,驻波出现在B侧角部,且较为稳定,行波的转播方向为从B侧向A侧。

降低水平电流减少铝液动态波动铝电解节能技术研究

通过计算机模拟仿真研究复合稳流综合节能技术对铝电解过程中阴极铝液内水平电流的影响。结果表明,以高导电方钢为核心的复合稳流综合节能技术可明显降低阴极铝液内水平电流大小,降低电解质-铝液界面变形,提高电解槽内磁流体的稳定性,以此来降低槽电压和提高电流效率,达到节能降耗的作用。为验证仿真模拟结果,在某企业300 kA系列电解槽进行复合稳流综合节能技术工业化试验,采用以高导电钢棒为核心的复合稳流综合节能技术,电解槽内水平电流降低明显,获得了非常小的铝液界面变形量,电解槽生产运行稳定性明显提高,吨铝直流电耗较系列传统槽、201技术槽、双钢棒技术槽都低。

320kA系列预焙铝电解槽槽电压波动的频谱解析

通过大量收集320kA系列预焙铝电解槽典型槽况下的槽电压波动数据,利用快速傅里叶变换(FFT)以及功率谱(PSD)估计技术提取槽电压波动的特征谱峰。采用参数估计法进行PSD估计,并将槽电压波动的小波包分析结果和频谱分析结果进行比较。研究结果表明:不同的参数估计法得到趋于一致的频谱分析结果,正常槽只有1个尖锐谱峰,对应于阳极下熔融氧化铝涌动的特征峰,其他故障槽都有2个特征谱峰,即1个主峰和1个次峰,碳渣槽的主峰仍然对应着阳极下熔融氧化铝涌动特征峰,次峰对应悬浮碳渣的涌动特征峰;铝液波动槽主峰对应铝液波动特征峰,次峰对应着熔融氧化铝涌动的特征峰;频谱分析相对于小波包分析具有算法简单、耗时少、物理意义明确等特点,在槽况在线诊断系统的大规模推广中具有优势。

新型阴极结构铝电解槽铝液面稳定性测定与研究

分析了铝电解槽阴极铝液面波动的原因及其对铝电解生产的影响,提出了测量电解槽铝液面波动的测量方法和原理,通过对新型阴极结构电解槽和传统普通电解槽的阳极导杆等距离压降测定,认为新型阴极结构电解槽比普通电解槽有较少的阴极铝液面波动。

168kA新型阴极高效节能铝电解槽节能机理

为了研究168kA新型阴极铝电解槽的节能机理,对新型阴极电解槽内部热场、电磁场以及铝液流场进行了数值模拟,并利用自行研制的铝液波动动态检测系统对新型阴极电解槽阴极铝液液面波动进行了测量。结果表明:新型阴极电解槽的阴极凸起可降低槽内阴极铝液的流速,其阴极铝液X向、Y向水平流速均小于普通阴极电解槽,并且能够有效地减弱阴极铝液的波动。因此,新型阴极电解槽的极距为3.8cm,比同系列普通阴极电解槽低1cm,其电解质压降比普通阴极电解槽的电解质压降低380mV。新型阴极电解槽能量利用率比同系列普通阴极电解槽能量利用率高5%。