電解槽槽蓋板絕緣節(jié)能改造

文_宋清懿 中國(guó)鋁業(yè)青海分公司第一電解廠

1 前言

180kA預(yù)焙電解槽槽蓋板、三角爐門板、爐門是電解槽的密封罩，起集氣和保溫作用，但在電解生產(chǎn)過(guò)程中絕緣常由于以下原因遭到破壞：

①出鋁、交換陽(yáng)極、母線提升、清理上部機(jī)構(gòu)的衛(wèi)生等搬運(yùn)頻繁，每?jī)商炀鸵徇\(yùn)一次，引起槽蓋板擋頭螺栓松動(dòng)，致使擋頭絕緣逐漸破壞。

圖1 改進(jìn)后槽蓋板上擋頭

圖2 原槽蓋板下?lián)躅^結(jié)構(gòu)

②人在槽蓋板上的頻繁活動(dòng)，導(dǎo)致水平罩側(cè)蓋板擋頭螺栓絕緣管易破損。

③電解槽高溫輻射，造成槽蓋板擋頭上夾在“U”形鋁板間的絕緣材料炭化；因天氣變化，熱脹冷縮造成螺絲松動(dòng)，擋頭損壞。

由于上述原因造成絕緣不良后，槽蓋板通過(guò)擋頭固定螺栓成為陽(yáng)極電流倒入陰極槽殼的導(dǎo)電體，造成電能損耗，影響電解槽的電流效率。同時(shí)，當(dāng)擋頭固定螺栓聯(lián)電后，易發(fā)熱熔斷，存在槽蓋板與電解槽水平罩搭接不牢固，致使人在電解槽上進(jìn)行檢查時(shí)易滑落的安全隱患。在此情況下槽蓋板等絕緣損壞致使日常維護(hù)費(fèi)用居高不下，浪費(fèi)人力與物資。

2 槽蓋板絕緣改進(jìn)

根據(jù)電解槽管理標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能降耗目標(biāo)，為了使絕緣槽蓋板的擋頭絕緣不易被破壞，避免電能的無(wú)功損耗，提高電解槽的電流效率，降低生產(chǎn)成本，杜絕安全隱患，故要求進(jìn)行絕緣改進(jìn)。根據(jù)電解槽絕緣蓋板使用情況，蓋板擋頭絕緣性能較差，易被損壞，由此引起電解槽無(wú)功能耗增加，而且存在安全隱患，為此對(duì)電解槽槽蓋板的絕緣擋頭進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、制作，在保證蓋板擋頭稱重強(qiáng)度的前提下，提高蓋板擋頭絕緣性能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，同時(shí)杜絕安全隱患，降低槽蓋板維護(hù)費(fèi)用。

2.1 槽蓋板上擋頭改進(jìn)

將搭在水平罩一頭的槽蓋板的擋頭卸下，裝上規(guī)格為700mm×160mm×10mm的絕緣膠木板（如圖1）。

2.2 槽蓋板下?lián)躅^改進(jìn)

在原結(jié)構(gòu)（如圖2）的基礎(chǔ)上，為下?lián)躅^（共2塊樹(shù)脂板）加工4個(gè)外徑φ20、內(nèi)徑φ7酚醛樹(shù)脂絕緣套管。并對(duì)原設(shè)計(jì)酚醛樹(shù)脂板進(jìn)行改進(jìn)，將每塊樹(shù)脂板上2×φ7孔，改進(jìn)為2×φ20，這樣即改變了構(gòu)成原絕緣設(shè)計(jì)連接件的連接結(jié)構(gòu)（如圖3）。改進(jìn)后增加的絕緣套管保證了鋁板與螺栓之間充分隔開(kāi)，原樹(shù)脂板保證了鋁板和U型鋁板之間充分隔開(kāi)，這兩項(xiàng)絕緣的改進(jìn)不僅保證了下?lián)躅^的絕緣性，而且在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不易造成螺桿和各絕緣件間的相對(duì)松動(dòng)，極大的改善了槽蓋板的絕緣缺陷。

2.3 三角板絕緣改進(jìn)

將靠在立式門柱的一頭裝上規(guī)格為900mm×70mm×5mm絕緣膠木板（如圖4）。

2.4 爐門板絕緣改進(jìn)

拆下原有爐門板的鋁皮，裝上將規(guī)格為90mm×90mm×250×10mm的直角的絕緣膠木板（如圖5）。

圖3 改進(jìn)后槽蓋板下?lián)躅^結(jié)構(gòu)

圖4 改進(jìn)后三角板絕緣

圖5 改進(jìn)后爐門板絕緣

3 節(jié)能計(jì)算

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定10臺(tái)槽漏電的槽蓋板結(jié)果漏電蓋板的平均電壓為2.8V，漏電蓋板的阻值很難測(cè)定出一個(gè)確定的值，因此，在計(jì)算槽蓋板漏電功耗時(shí)按照電流通過(guò)的路徑（擋頭固定螺栓）來(lái)計(jì)算。

已知螺栓的截面積為：S螺栓＝πr2＝3.14×0.32＝0.2826cm2，

根據(jù)螺栓的電流密度測(cè)算出通過(guò)螺栓的電流強(qiáng)度約為：

I=J×S=104A/cm2×0.2826cm2=29.4（A）。

如果同一塊槽蓋板有上下一組螺栓導(dǎo)通，則24h損耗的電能：

W=UIt=2.8×29.4×24×10-3=1.975kWh；

月?lián)p耗的電能：30×1.975kW＝59.25kWh。

如果同一塊槽蓋板有上下兩組螺栓導(dǎo)通，月?lián)p耗的電量為：2×59.25 kWh＝118.5 kWh。

我廠共計(jì)260臺(tái)電解槽，槽蓋板絕緣損壞平均4塊/月，按此計(jì)算，則每臺(tái)電解槽每月的損耗電量為：4×118.5 kWh＝474 kWh。全年損耗的電量為：260×12×474 kWh＝1478880kWh。按現(xiàn)電價(jià)0.3元/度計(jì)算，則全年耗資約：0.3×1478880kWh＝44.37萬(wàn)元。

電解槽絕緣蓋板改造后，可節(jié)約電量約為1478880kWh，節(jié)約資金約為44.37萬(wàn)元。由于膠木絕緣板不易變形,密封良好,提高了集氣效果。同時(shí)，減少了螺桿的損壞機(jī)率，提高了安全性能。減輕了電解工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和維修時(shí)間。

4 應(yīng)用效果

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定每塊槽蓋板的電壓為零，因而槽蓋板漏電流也為零，實(shí)現(xiàn)了電解槽節(jié)能降耗目的，提高了電解槽的電流效率。由于制作中采用了10mm厚的高強(qiáng)度膠木板，槽蓋板絕緣擋頭的強(qiáng)度完全達(dá)到人在電解槽上進(jìn)行檢查、維護(hù)時(shí)的安全要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

將電解槽絕緣蓋板進(jìn)行改造后，不但能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗，提高電解槽電流效率的目的，加強(qiáng)了槽蓋板的安全性能，而且減輕了電解工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，杜絕了原槽蓋板存在的安全隱患，改造收益可觀。