KA铝电解槽的设计计算课件

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电流效率：94%
• 1550×660×550
阳极碳块尺寸：
Biblioteka Baidu
• 单槽原铝产量：
• 1816.5 Kg
日产 240×0.94×0.3355×24 =
• 663 t
年产 1816.5×365×0.001 =
一、铝电解槽电压的平衡计算：
V平=△V槽+△V母+△V效应； △V槽：电解槽的工作电压； △V母：槽外母线电压降； △V效应：阳极效应分摊压降；
(3) 氟盐消耗量：
取冰晶石单耗为5kg/t·Al，氟化铝单耗27kg/t·Al，氟化钙： 1kg/t·Al
冰晶石消耗量 = 75.69×0.005=0.38kg/h 氟化铝消耗量 = 75.69×0.027=2.04kg/h 氟化钙消耗量 = 75.69×0.001=0.076kg/h
(4) 阳极炭块消耗量：
其中，V槽=E极+△V质+△V阳+△V阴
E极=4.241-0.147×-0.0177×Al203%+0.027×MgF2%0.001×CaF2%-0.0129×NaCl%-0.0195×LiF%+0.125×d阳0.0022×t℃
取分子比为：2.4 E极=1.87V;
Al2O3为2% CaF2，为5% t：955℃
用该式算出的极化电压偏高，大约高出实测量0.05-0.1V，因
此取E极=1.8V左右。
电解质压降：
一般可由下式取得
△V质
I L
X= S阳
K
其中：I：为电流强度，（A）；S阳：为阳极水平截面积 （cm2）; △L：为极距改变值（cm）； X：为电解质导电率 （欧-1·厘米-1）； K：为校正值，一般取8。
3329 0.21
17870 1.13
666 0.04
281809 17.87
项目 原铝 冰晶石 氟化铝 氟化钙 碳损 失量
㎏/h 75.69 0.38 2.04 0.076
5.31
CO2 生成量
86.61
合计
平衡 差额
179.98 4319.98 1576677 99.99
实际炭耗量=425×75.6888×10-3=32.17kg/h 炭损失量=32.17-26.86=5.31kg/h 炭耗指数=（32.17/26.86）×100%=120%
(5) 反应生成的气体量：
CO2生成量=（3×0.88×44×75.6888）/［（1+0.88） ×54］=86.61kg/h
240KA铝电解槽的设计计算
完整的铝电解车间设计包含以下几个方面：
厂址的选择与论证 电解方案与技术经济指标的选择与论证 铝电解槽的设计计算 铝电解槽结构与计算 铝电解烟气净化及原料输送 铝电解槽正常生产管理 技术经济评价及基本核算 铝电解槽送电及预热和启动
铝电解槽的设计计算
CO的生成量=［3×（1-0.88）×28×75.6888］/ ［（1+0.8）×54］=7.52kg/h
物料平衡表
项目 氧化铝 冰晶石 氟化铝 氟化钙
㎏/h 145.32 0.38 2.04 0.076
收入 ㎏/天 3488 9.12 48.96 1.82
碳块 32.17 772.08
㎏/年
%
1273003 81
阳极效应分担压降：
阳极效应分担压降可按下式进行计算，即
K(U效1应440U△槽 )Vt效应=
其中：K：为阳极效应系数，（次/槽·日）；在此为0.1次/ 槽·日； △V效应：为发生阳极效应时的槽电压，35（V）； U槽：为槽电压4.06-4.22（V）： t：阳极效应持续的时间（min）：在此为3min U效应=（0.1×30.82×3）/1440=0.017V
铝电解槽电压的平衡计算 能量和物料平衡概算 电解槽选型、台数的计算以及产量的衡算 辅助设备选择及计算 电力制度设计 电解厂房及电解槽配置
铝电解槽的设计计算：
• 基础数据：产量：20万吨/年 铝锭
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容量：240KA
•
阳极电流密度：0.733A/cm2
•
效应系数：<0.2次/槽·日
铝电解的总反应式：
Al2O3+3/(1+N)C=2Al＋3N/(1+N)CO2＋3(1-N)/(1+N)CO
其中，N：CO2的质量分数： 当一次阳极气体的成份为100% CO2，则CO是产生的Al与作CO2用的结果， 一次反应电流利用率100%，由此一次反应为Al2O3+1.5C=2Al+1.5CO2 若电流效率为η，其二次反应：
△V母=0.18V
V平=1.80+1.50+0.02+0.35+0.18=4.20V
铝电解槽电压平衡表
电压平衡（V）
240KA预赔槽
E反
1.80
△V质
1.50
△V效应
0.02
△V阳
0.36
△V阴
0.35
△V母
0.18
合计
4.20
二、能量和物料平衡概算：
1、物料平衡计算
以1小时为计算基础，平均电流强度取240KA，电流效率94%
阳极压降：
夹具压接压降：6mv； 15mv;
钢爪压降：50mv; 200mv;
铝导杆压降：10mv; 铝一钢爆炸焊片压降： 钢炭接触压牌：70mv; 阳极炭块压牌：
△V阳=0.36V
阴极压降
△V阴=0.35V
母线压降：
母线压降在槽上基本不变，其实际值取决于电解槽的母线配置及安装，母 线配置一旦确定，母线本体压降即确定，各焊接点压降取决于第一次安装时 焊接的质量，但立柱母线与阳极大母线同焊接点的压降每次大修后视接触面 清理程序而有变化，电解槽通电后此值不会改变。
(1) 电解槽铝产量：
η=CIη=0.3355×240×0.94=75.6888=75.69kg/h
(2) 氧化铝的消耗量：取Al2O3单耗为1920kg/t·Al
氧化铝实际消耗量=75.69×1.92=145.32kg/h； 氧化铝理论消耗量=75.69×1.89=142.97kg/h; 氧化铝的损失量=145.32-142.97=2.35kg/h
2（1-η）Al+3（1-η）CO2=(1-η)Al2O3+3(1-η)CO
N=0.88
1.5 3(N1=)
2 1
[1.5 3(1 )] 3(1 )
理论炭耗量=（3×12.011×75.6888）/（1.88×54）=26.86kg/h
取实际炭耗量为 425kg/t·Al