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400KA铝电解槽能耗优化控制系统及实现

作　者: 宋祥君
导　师: 桂卫华；孙立锦
学　校: 中南大学
专　业: 控制工程
关键词: 铝电解槽低电压 RC控制能耗优化控制
分类号: TF821
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

电解铝工业属于高耗能行业,如何控制成本,节能降耗已经成为电解铝企业的重要目标。低电压铝电解生产工艺是目前进行能耗优化的主要措施,该工艺具有提高电流效率、节省电能、延长电解槽寿命等优点,已成为当今世界铝电解工艺研究和发展的一个重要方向。电流强化是提高铝电解槽产量和经济效益的有效手段,结合电流强化理论进行了铝电解能耗优化控制研究,并在河南中孚实业400kA铝电解实验槽进行了实验。主要研究了基于极距调节的铝电解低压生产控制技术,阐述了整个电解铝生产的网络控制系统的实现。通过对低电压铝电解生产工艺、电解温度和电压变化的研究,获得了极距与电流效率的关系,分析了电流强化对电流效率的影响。通过测量极距等参数,计算得出新一轮的电压平衡。应用基于NN-PID控制器的RC控制技术实现降低电压的控制。最后还对400kA电解铝生产线的网络控制技术进行了研究。通过控制电解槽低电压运行,构建了铝电解能耗优化控制系统,使铝电解生产运行实现节能降耗。该系统已投入中孚实业运行半年,目前400kA铝电解槽电流已强化至412kA,设定电压由3.87V降至3.8V,吨铝电耗为12483kwh/t-Al,比原来降低约400 kwh/t-AL。通过实现铝电解过程能耗优化控制,达到电解槽能量平衡与节能降耗之目的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-21
  1.1 选题背景及意义  9-13
    1.1.1 中国铝电解行业目前的现状  9-10
    1.1.2 中孚实业400KA电解槽介绍  10-13
    1.1.3 铝电解低压控制的研究意义  13
  1.2 铝电解低电压控制研究现状  13-19
    1.2.1 铝电解低电压生产工艺理论基础  14
    1.2.2 实现铝电解槽低压生产的手段  14-17
    1.2.3 铝电解低电压控制研究现状  17-19
  1.3 主要研究内容  19-21
第二章铝电解生产工艺  21-29
  2.1 铝电解生产工艺机理  22
  2.2 铝电解生产工艺流程  22-23
  2.3 铝电解低电压工艺参数  23-28
    2.3.1 电流强度和电流效率  24-25
    2.3.2 极距和槽电压  25-26
    2.3.3 电解质成分和电解温度  26-27
    2.3.4 电解质水平和铝液水平  27
    2.3.5 阳极效应系数  27-28
  2.4 小结  28-29
第三章铝电解低电压工艺条件分析与研究  29-38
  3.1 降低铝电解槽电解质压降的理论依据及可行性分析  29-32
    3.1.1 电解质电压降  29-31
    3.1.2 极距与电流效率的关系  31
    3.1.3 电流强化对电流效率的影响  31-32
  3.2 铝电解低电压操作实验结果及分析  32-37
    3.2.1 实验结果  32-34
    3.2.2 结果分析  34-37
  3.3 小结  37-38
第四章铝电解能耗优化控制系统及实现  38-57
  4.1 铝电解生产过程控制系统设计  38-42
    4.1.1 系统结构设计  39-40
    4.1.2 系统功能设计  40-42
  4.2 铝电解槽极距调节控制  42-49
    4.2.1 正常RC调节控制  43-45
    4.2.2 非正常RC调节控制  45-46
    4.2.3 极距调节器实现  46-49
  4.3 铝电解控制系统运行  49-56
    4.3.1 铝电解低电压控制工业实现  49-51
    4.3.2 铝电解控制系统工业运行结果  51-56
  4.4 小结  56-57
第五章结论及展望  57-59
  5.1 结论  57
  5.2 展望  57-59
参考文献  59-62
致谢  62-63
攻读硕士期间发表论文  63

400KA铝电解槽能耗优化控制系统及实现

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