电解槽寿命管理.ppt

1关于铝电解槽寿命的若干问题中国铝业郑州研究院干益人刘凤琴2一、槽寿命的计算方法采用算术平均值：一批槽子每年大修槽3二、停槽种类因破损漏炉而被迫停槽因生产技术经济指标不好而停槽-应进行技术经济比较因大修安排而停槽-国外采用大修车间修理4槽寿命的经济性评价槽令并非越长越好，由其经济性决定5678大修应考虑：直接费用刨炉；废槽衬的堆放；槽壳摇篮架的修理、更换费用；槽衬砌筑费用；槽安装、楼板和母线的修理和更换。新阴极的电解质消耗焙烧和启动费用停槽期的产能损失可控期费用，它与筑炉费用成正比（研发，非生产劳力）9停槽大修的依据突发事件的可能性和造成的损失从历史预测值、槽令和条件看可能继续工作的时间不良槽况继续运行造成产能的损失高铁金属所造成的损失高阴极压降增加能耗保持病槽运行，增加人工费用10阴极隆起，如继续运行，阴极条件改变大修部门工作负荷变化综合进行经济比较后，一些槽尚未破损也要停槽大修11三、槽破损的主要情况侧部破损底部破损12破损原因 措施 侧壁腐蚀 无炉帮，形成碳化物 改变侧壁材质，热设计，降低炉温及热波动侧壁磨损 无炉帮，流速过大磁场改进，降低炉温及热波动 侧壁氧化 阴极棒窗口密封不好，侧壁内衬顶部覆盖不严 充分覆盖，良好密封 侧壁与槽壳脱离 最初由于侧部内衬氧化生成间隙，槽壳变形 充分密封，避免启动使电解质溢出，增加槽壳刚度 侧壁破损原因及措施131415破损原因措施槽底隆起 钠膨胀，灰白层产生压力改变碳块材料，增加底部软性保温材料 阴极碳块裂缝碳块质量，热膨胀力，槽底隆起 提高碳块质量，阴极结构设计，（同上）捣固糊裂缝生糊收缩 提高糊质量，减少糊缝宽度 槽底冲蚀坑局部电流集中减少裂缝 槽底腐蚀生成碳化铝，磨损 降低铝液流速，控制沉淀 槽底分层 阴极膨胀（同上）阴极破损现象及原因161718阴极解剖的照片，2米长和3-4厘米宽的冲蚀坑19在边缝(A)或边缝与碳块界面(B)常发现金属和电解质深入内衬的裂缝2021四、槽破损的分类非正常破损一般在1年内，早期破损2年内正常破损22非正常破损一般指开动后至1年之内的破损槽，其特点是漏炉部位是侧块破损或捣固糊裂缝或损坏，而槽底较完好。一般可采用中修的方法继续使用。23造成非正常破损的原因主要有：筑炉质量问题：如侧块未按要求与槽壳连成整体，糊的质量及砸糊方法不合格。焙烧启动方法不合理：如焙烧温度不均、启动温度过高等。24焙烧启动后期调整不符合要求：如降温过快、短期达到正常生产条件等。未能生成合理的炉帮和伸腿。正常生产中，条件波动较大，无法维持合理的炉帮、伸腿。25早期破损一般指槽底破损(也包括侧部损坏)，造成铝质量变坏，槽底上抬，槽底压降升高。有时即使不漏炉也不能不停槽。通常是指低于应达到槽令的情况,一般在2年内。26主要原因是：槽设计，特别是热场设计和阴极结构不合理；捣固糊和阴极碳块质量不合格；槽操作有问题，波动太大。27正常破损正常破损是指槽内衬使用接近材料使用周期，无法继续使用。阴极碳块钠渗透达到一定程度，阴极性能发生改变。阴极压降迅速增加，超过允许值。电解质渗透到阴极下面过多，与耐火材料反应生成灰白层，造成阴极块上拱产生裂缝而漏炉。28由于电解质渗透和长期使用，耐火和保温材料性能改变，槽无法在正常条件下运行。槽侧块由于磨蚀和氧化等原因而逐步损坏，造成测部漏炉。材料质量和操作条件、设计是其决定因素。2024/5/8 周三2930消灭非正常破损、降低早期破损率、延长正常破损期是提高槽寿命的关键。31五、影响槽寿命的因素设计磁、流动、热和应力场的合理化施工质量和材料槽壳的使用次数焙烧启动和后期管理正常生产管理各项的重要性，各厂可能用数值表示，但无一个通用的定值可表示。32六、几个关键点一定要有侧部炉帮和合理的伸腿阴极的热膨胀和吸钠膨胀缝900C等温线要在炭块下、800C等温线要在保温砖上尽可能减少捣固糊的收缩缝33七、几个讨论的问题槽加工面是否约窄约好？筑炉材料是否约高级越好？启动温度是否越高越好？焙烧期和后期调整的时间是否越长越好？槽温是否越低越好？3435八、槽寿命能否预测？在工厂已有数据的基础上，有二种方法：三参数韦伯方程从已破损槽的情况，推算出其它槽寿命的分布规律。支持向量机计算法确定影响槽寿命的主要参数，根据现有槽的有关参数，预测该槽的寿命。36现有槽寿命分析与槽寿命预测373参数Weibull分布-(t-)/)F(t)=1eF(t)破损槽比例与时间t的关系Weibull尺度参数Weibull形状参数Weibull位置参数平均寿命计算：=+(1+1/)Gamma函数38槽寿命预测曲线39支持向量机计算法预测槽寿命适用于小样本数的模型计算方法已用于化工冶金等领域这是首次进行槽寿命的探索401.先作分类，取寿命大于4年的为1类，小于4年的为2类。先后选用主成分分析，判别矢量、球形映照、偏最小二乘法作模式识别分析，其中球形映照法结果最佳，最佳投影图分类结果如下：从图可看出，在1类2类样本完全分开。41L(1)=+0.619温度波动-0.213阳极效应次数+12.956分子比+0.562启动次数-33.597L(2)=+9.700E-2温度波动+5.650E-2阳极效应次数+2.259分子比+0.541启动次数-7.923L(1)=+0.619温 度 波 动-0.213阳 极 效 应 次 数+12.956分 子 比+0.562启动次数-33.597L(2)=+9.700E-2温度波动+5.650E-2阳极效应次数+2.259分子比+0.541启动次数-7.923421.1分子比与寿命关系分子比与寿命正相关，在一定范围内2.54-2.58之间，分子比越高，寿命越长。431.2启动次数对寿命影响启动次数越少，寿命越长。443温度波动45中高两边低效应系数的影响46铝水平波动的影响47阴极电流分布波动的影响48电解质温度波动的影响49应用支持向量机算法，数据点在多维空间的分布。（有4个变量，构筑4维空间，图中只能显示三维空间）50支持向量机回归图拟和图51支持向量机回归留一法预报支持向量机回归留一法预报误报率18%。52No 原始数据 预报数据 17481283.192535.1920.7154970.20832729521608.651656.65090.6897590.25560631022390.128631.87190.618270.24596410801250.057170.05710.157460.066196510991243.73144.72960.1316920.05633761281789.7771491.22290.3834680.191212713661327.84138.158690.0279350.014854815431417.967125.03310.0810330.04867915651939.104374.1040.2390440.1456221016211913.311292.31130.1803280.1137841116711783.898112.89790.0675630.0439461217141263.239450.76140.2629880.1754621325622690.49128.49020.0501520.0500161426112458.15152.85010.0585410.0594981526722864.388192.38840.0720020.0748891631643034.51129.48970.0409260.0504051733173136.42180.58010.0544410.070292数据表相对误差绝对误差Dmn误差53国内现有提高预焙铝电解槽寿命的技术和措施国内现有提高预焙铝电解槽寿命的措施是对症下药，也就是根据对现有槽情况的分析结果，有针对性的采取措施。目前主要有以下一些：54改变阴极不合理结构：如增加伸缩缝，改变侧部“圈樑”结构；加工面宽度应根据有关情况通过试验而定，不能照搬外国的数据。合理的阴极热设计：等温线分布要合理；侧下部是否保温要根据实际情况而定。55材料的改变：采用硼化炭复合阴极，降低钠渗透和阴极压降；侧部用氮化硅粘结的炭化硅砖；高石墨质或石墨化阴极块的采用，这主要针对大容量槽，在热设计等方面尚需作大量的工作。材料性能严格要求：按与国外接轨的材料特性表来要求，不合格的不用。严把施工质量关：56统一焙烧启动规程，严把焙烧启动关：稳定槽操作，减少参数波动：57Thankyouforyourattention!谢谢!2024/5/8 周三58