一種鋁電解槽計(jì)算機(jī)能量平衡控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁電解槽計(jì)算機(jī)能量平衡控制方法，屬于電解【技術(shù)領(lǐng)域】。該鋁電解槽計(jì)算機(jī)能量平衡控制方法是利用計(jì)算機(jī)對(duì)電解質(zhì)溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)作為反饋，設(shè)定精確的電解質(zhì)溫度控制目標(biāo)值，形成以溫度控制為中心點(diǎn)，在鋁電解槽定量工藝參數(shù)不變的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)調(diào)整變量工藝參數(shù)，將電解質(zhì)溫度控制在正負(fù)5℃范圍，達(dá)到鋁電解槽能量控制的目的。本發(fā)明鋁電解計(jì)算機(jī)能量控制技術(shù)在以電阻為控制模式的物料平衡基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了鋁電解生產(chǎn)能量平衡控制，電解槽穩(wěn)定性增強(qiáng)，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)顯著提高。同時(shí)，自動(dòng)化水平顯著提高，實(shí)現(xiàn)鋁電解質(zhì)溫度的在線測(cè)量替代人工間斷性測(cè)量方式，大幅度降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
【專利說明】一種鋁電解槽計(jì)算機(jī)能量平衡控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電解【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種鋁電解槽控制方法，特別涉及一種鋁電解槽計(jì)算機(jī)能量平衡控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鋁電解質(zhì)溫度是電解鋁生產(chǎn)過程中最重要的技術(shù)參數(shù)之一，所有的技術(shù)參數(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和操作都與鋁電解質(zhì)溫度有直接或間接的關(guān)系。因此，現(xiàn)代大型預(yù)焙鋁電解槽確定了以電解溫度(過熱度)控制為中心，合理匹配其它工藝技術(shù)參數(shù)的工藝控制理念。通過鋁電解溫度的在線測(cè)量及時(shí)、準(zhǔn)確掌握鋁電解質(zhì)溫度及其變化趨勢(shì)并進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整，確保電解槽能量平衡，實(shí)現(xiàn)鋁電解槽高效、平穩(wěn)運(yùn)行，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。然而，目前國(guó)內(nèi)外所有鋁電解槽計(jì)算機(jī)控制技術(shù)均根據(jù)鋁電解槽電阻與Al2O3的“U”曲線關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)了 Al2O3濃度的在線控制，但無法對(duì)鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)加以改進(jìn)，改善鋁電解經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，改善鋁電解計(jì)算機(jī)控制方法，在實(shí)現(xiàn)鋁電解槽物料平衡的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁電解槽能量平衡的控制，本發(fā)明提供一種鋁電解計(jì)算機(jī)能量平衡控制方法。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下: 本發(fā)明通過下列技術(shù)方案完成一種鋁電解計(jì)算機(jī)能量平衡控制方法是利用計(jì)算機(jī)對(duì)電解質(zhì)溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)作為反饋，設(shè)定精確的電解質(zhì)溫度控制目標(biāo)值，形成以溫度控制為中心點(diǎn)，在鋁電解槽定量工藝參數(shù)不變的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)調(diào)整變量工藝參數(shù)，將電解質(zhì)溫度控制在正負(fù)5°C范圍，到達(dá)鋁電解槽能量控制的目的。
[0005]所述的定量工藝參數(shù)是包括設(shè)定電壓和氧化鋁濃度。設(shè)定電壓為電解槽實(shí)際情況而設(shè)定的，計(jì)算機(jī)無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更改。氧化鋁濃度是鋁電解槽電阻與Al2O3的“U”曲線關(guān)系的“過量”和“欠量”控制的，氧化鋁下料量計(jì)算機(jī)無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更改。
[0006]所述的變量工藝參數(shù)包括鋁電解槽電壓控制、鋁電解槽氟化鋁添加控制和鋁電解槽出鋁量控制組成。
[0007]( I)電解槽電壓控制是根據(jù)單臺(tái)鋁電解槽生產(chǎn)情況設(shè)定電解質(zhì)溫度目標(biāo)值Ttmgrt和過熱度目標(biāo)值Shtoget后，利用以實(shí)用新型專利號(hào)為:ZL201220065837.0的電解質(zhì)測(cè)溫裝置對(duì)電解質(zhì)溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，所得到的在線監(jiān)測(cè)溫度數(shù)據(jù)為反饋信息，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算出電解質(zhì)溫度和電解質(zhì)過熱度，經(jīng)過一個(gè)周期后處理得到的數(shù)據(jù)計(jì)算出電解質(zhì)溫度和電解質(zhì)過熱度的加權(quán)平均值Lot和Shrara。
[0008]所述的Tcm < Ttarget需要提高設(shè)定電壓。
[0009]所述的0°C< Tcorr-Ttarget < 15°C需要降低設(shè)定電壓。
[0010]所述的15°C< Tcorr-Ttarget人工檢查電解槽情況，并返回設(shè)定電壓。
[0011](2)鋁電解槽氟化鋁添加控制是通過單臺(tái)電解槽設(shè)定的電解質(zhì)初晶溫度目標(biāo)值Tllqtawt，通過在線監(jiān)測(cè)得到電解質(zhì)初晶溫度后經(jīng)過一個(gè)周期后處理得到的數(shù)據(jù)計(jì)算出電解槽氟化鋁的加料量，由電解槽自動(dòng)氟化鋁加料量裝置進(jìn)行氟化鋁添加，將電解質(zhì)初晶溫度控制在一個(gè)穩(wěn)定的區(qū)間內(nèi)，為和Shrara提供基礎(chǔ)保障。
[0012]所述的電解槽自動(dòng)氟化鋁加料量裝置為現(xiàn)有設(shè)備。
[0013]所述的氟化鋁添加量是由電解質(zhì)實(shí)測(cè)初晶溫度與電解質(zhì)初晶溫度目標(biāo)值之間的差值決定。
[0014]所述電解質(zhì)初晶溫度目標(biāo)值是鋁電解最佳工藝技術(shù)條件下的最佳電解質(zhì)成分所決定電解質(zhì)初晶溫度，為將電解質(zhì)實(shí)測(cè)初晶溫度調(diào)整到最佳工藝技術(shù)體系的初晶溫度，需要通過調(diào)整、控制氟化鋁投入量使電解質(zhì)實(shí)測(cè)初晶溫度始終在目標(biāo)初晶溫度控制范圍內(nèi)。
[0015](3)鋁電解槽出鋁量控制是根據(jù)單臺(tái)電解槽實(shí)際情況設(shè)定鋁水平目標(biāo)值A(chǔ)ltmget,通過測(cè)量出鋁水平目標(biāo)值，經(jīng)過一個(gè)周期后處理得到的數(shù)據(jù)計(jì)算出鋁量進(jìn)行出鋁作業(yè)。
[0016]所述電解槽出鋁量原則上由電流效率決定，但受過熱度和磁場(chǎng)影響，在電解槽工作電壓、電解質(zhì)成分確定的前提下，可通過實(shí)測(cè)電流效率和電解質(zhì)過熱度以及現(xiàn)場(chǎng)電解槽磁場(chǎng)對(duì)電解槽的影響，確定出鋁量，通過出鋁量的調(diào)整，確保鋁電解槽始終處于高效、低耗的最佳臨界狀態(tài)。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為: (1)鋁電解計(jì)算機(jī)能量控制技術(shù)在以電阻為控制模式的物料平衡基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了鋁電解生產(chǎn)能量平衡控制，電解槽穩(wěn)定性增強(qiáng)，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)顯著提高；
(2)自動(dòng)化水平顯著提高，實(shí)現(xiàn)鋁電解質(zhì)溫度的在線測(cè)量替代人工間斷性測(cè)量方式，大幅度降低勞動(dòng)強(qiáng)度；
(3)將鋁電解槽各項(xiàng)操作對(duì)電解生產(chǎn)的影響編入計(jì)算機(jī)控制程序，實(shí)現(xiàn)專家智能模糊控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明鋁電解槽計(jì)算機(jī)能量平衡控制方法模型示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0020]實(shí)施例1
本實(shí)施例利用計(jì)算機(jī)對(duì)電解質(zhì)溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)作為反饋，根據(jù)單臺(tái)鋁電解槽生產(chǎn)情況設(shè)定電解質(zhì)溫度目標(biāo)值Ttawt為940°C和過熱度目標(biāo)值Shtawt為15°C后，利用實(shí)用新型專利號(hào)為:ZL201220065837.0的電解質(zhì)測(cè)溫裝置對(duì)電解質(zhì)溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間為8小時(shí)，第一次測(cè)量電解質(zhì)溫度為939°C，8小時(shí)后再次測(cè)量得出的電解質(zhì)溫度為935°C，此時(shí)計(jì)算機(jī)自動(dòng)判別電解質(zhì)溫度升高，Tcorr-Ttarge=935°C -940°C =_5°C，可控在Tcot < Ttogrt范圍內(nèi)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)上調(diào)設(shè)定電壓降低10mV。同時(shí)，在此臺(tái)鋁電解槽設(shè)定氟化鋁下料量20kg的基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)計(jì)算出電解槽電解質(zhì)溫度升高TM?-Ttoge=-5°C，電解槽自動(dòng)氟化鋁加料裝置停止進(jìn)行氟化鋁添加。間隔時(shí)間為8小時(shí)后，再次測(cè)量電解質(zhì)溫度為941 °C，電解質(zhì)溫度控制在設(shè)定溫度正負(fù)5°C范圍。3個(gè)溫度測(cè)量周期后設(shè)置鋁電解槽出鋁量，根據(jù)單臺(tái)電解槽實(shí)際情況設(shè)定鋁水平目標(biāo)值A(chǔ)ltawt為25cm，經(jīng)過3個(gè)溫度測(cè)量周期后測(cè)量得出的鋁水平值為27cm，若此刻電解質(zhì)溫度在O°C< Tran-Ttmgrt < 15°C范圍，出鋁量按設(shè)定值取。
[0021]實(shí)施例2
本實(shí)施例利用計(jì)算機(jī)對(duì)電解質(zhì)溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)作為反饋，根據(jù)單臺(tái)鋁電解槽生產(chǎn)情況設(shè)定電解質(zhì)溫度目標(biāo)值Ttawt為940°C和過熱度目標(biāo)值Shtawt為15°C后，利用實(shí)用新型專利號(hào)為:ZL201220065837.0的電解質(zhì)測(cè)溫裝置對(duì)電解質(zhì)溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間為8小時(shí)，第一次測(cè)量電解質(zhì)溫度為939°C，8小時(shí)后再次測(cè)量得出的電解質(zhì)溫度為945°C，此時(shí)計(jì)算機(jī)自動(dòng)判別電解質(zhì)溫度升高，Tcorr-Ttarge=945°C -940°C =5°C，可控在O°C< Tcorr-Ttarget < 15°C范圍內(nèi)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)整設(shè)定電壓降低10mV。同時(shí)，在此臺(tái)鋁電解槽設(shè)定氟化鋁下料量20kg的基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)計(jì)算出電解槽電解質(zhì)溫度升高Tem-Ttoge=5°C添加的氟化鋁的量為20kg，由電解槽自動(dòng)氟化鋁加料裝置進(jìn)行氟化鋁添加30kg。間隔時(shí)間為8小時(shí)后，再次測(cè)量電解質(zhì)溫度為941 °C，電解質(zhì)溫度控制在設(shè)定溫度正負(fù)5°C范圍。3個(gè)溫度測(cè)量周期后設(shè)置鋁電解槽出鋁量，根據(jù)單臺(tái)電解槽實(shí)際情況設(shè)定鋁水平目標(biāo)值A(chǔ)ltmgrt為25cm，經(jīng)過3個(gè)溫度測(cè)量周期后測(cè)量得出的鋁水平值27cm，若此刻電解質(zhì)溫度在0°C< Tcorr-Ttarget < 15°C范圍，出鋁量按設(shè)定值取。
[0022]實(shí)施例3
本實(shí)施例利用計(jì)算機(jī)對(duì)電解質(zhì)溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)作為反饋，根據(jù)單臺(tái)鋁電解槽生產(chǎn)情況設(shè)定電解質(zhì)溫度目標(biāo)值Ttawt為940°C和過熱度目標(biāo)值Shtawt為15°C后，利用實(shí)用新型專利號(hào)為:ZL2012 20065837.0的電解質(zhì)測(cè)溫裝置對(duì)電解質(zhì)溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間為8小時(shí)，第一次測(cè)量電解質(zhì)溫度為939°C，8小時(shí)后再次測(cè)量得出的電解質(zhì)溫度為956°C，此時(shí)計(jì)算機(jī)自動(dòng)判別電解質(zhì)溫度升高，Tcorr-Ttarge=956°C -940°C =16°C，可控在15°C< Tcorr-Ttarget范圍內(nèi)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行預(yù)警并返回前次設(shè)定的電壓，人工檢查電解槽情況。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁電解槽計(jì)算機(jī)能量平衡控制方法，其特征在于包括鋁電解槽電壓控制步驟、鋁電解槽氟化鋁添加控制步驟和鋁電解槽出鋁量控制步驟； 所述的鋁電解槽電壓控制步驟包括如下邏輯判斷步驟: a.根據(jù)單臺(tái)鋁電解槽生產(chǎn)情況設(shè)定電解質(zhì)溫度目標(biāo)值Ttogrt和過熱度目標(biāo)值Shtmgrt后，利用電解質(zhì)測(cè)溫裝置對(duì)電解質(zhì)溫度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，所得到的在線監(jiān)測(cè)溫度數(shù)據(jù)為反饋信息，計(jì)算機(jī)自動(dòng)根據(jù)輸入的分子比、電解質(zhì)氧化鋁濃度、鋰鹽濃度及在線監(jiān)測(cè)溫度數(shù)據(jù)計(jì)算出電解質(zhì)初晶溫度和電解質(zhì)過熱度，經(jīng)過一個(gè)周期后處理得到的數(shù)據(jù)計(jì)算出電解質(zhì)溫度和電解質(zhì)過熱度的加權(quán)平均值Lot和Shran ； b.根據(jù)電解質(zhì)溫度和電解質(zhì)過熱度的加權(quán)平均值Tcxm和Shcxm設(shè)定電壓: 所述的TeOTT < Ttfffget，需要提聞設(shè)定電壓； 所述的0°c< Tcorr-Ttarget < 15°C，需要提高設(shè)定電壓； 所述的15°C< Tc^-Ttmgrt，人工檢查電解槽情況，無異常情況，由計(jì)算機(jī)按測(cè)算值按梯次降低設(shè)定電壓； 計(jì)算機(jī)根據(jù)鋁電解質(zhì)溫度加權(quán)平均值與目標(biāo)溫度值的差值與15°C進(jìn)行比較，假定電解質(zhì)電阻不變，按電阻與槽電壓及溫度之間的線性關(guān)系計(jì)算出提高和降低的電壓，并自動(dòng)進(jìn)行升降。
2.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的鋁電解槽計(jì)算機(jī)能量平衡控制方法，其特征在于鋁電解槽氟化鋁添加控制步驟具體如下: 對(duì)單臺(tái)電解槽設(shè)定的電解質(zhì)初晶溫度目標(biāo)值Tllqtawt,通過在線監(jiān)測(cè)得到電解質(zhì)初晶溫度后經(jīng)過一個(gè)周期后處理得到的數(shù)據(jù)計(jì)算出電解槽氟化鋁的加料量，由電解槽自動(dòng)氟化鋁加料量裝置進(jìn)行氟化鋁添加； 氟化鋁添加量由電解質(zhì)實(shí)測(cè)初晶溫度與電解質(zhì)初晶溫度目標(biāo)值之間的差值決定，電解質(zhì)初晶溫度目標(biāo)值是鋁電解最佳工藝技術(shù)條件下的最佳電解質(zhì)成分所決定電解質(zhì)初晶溫度，為將電解質(zhì)實(shí)測(cè)初晶溫度調(diào)整到最佳工藝技術(shù)體系的初晶溫度，需要通過調(diào)整、控制氟化鋁投入量使電解質(zhì)實(shí)測(cè)初晶溫度始終在目標(biāo)初晶溫度控制范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁電解槽計(jì)算機(jī)能量平衡控制方法，其特征在于鋁電解槽出鋁量控制步驟是根據(jù)單臺(tái)電解槽實(shí)際情況設(shè)定鋁水平目標(biāo)值A(chǔ)ltawt，通過測(cè)量出鋁水平目標(biāo)值，經(jīng)過一個(gè)周期后處理得到的數(shù)據(jù)計(jì)算出鋁量進(jìn)行出鋁作業(yè)；電解槽出鋁量由電流效率決定，但受過熱度和磁場(chǎng)影響，在電解槽工作電壓、電解質(zhì)成分確定的前提下，通過實(shí)測(cè)電流效率和電解質(zhì)過熱度以及現(xiàn)場(chǎng)電解槽磁場(chǎng)對(duì)電解槽的影響，確定出鋁量，通過出鋁量的調(diào)整，確保鋁電解槽始終處于高效、低耗的最佳臨界狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁電解槽計(jì)算機(jī)能量平衡控制方法，其特征在于所述的出鋁水平目標(biāo)值是通過高精度陽極行程測(cè)量所測(cè)得。
【文檔編號(hào)】C25C3/20GK104164682SQ201410460219
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】楊萬章, 陳本松 申請(qǐng)人:云南云鋁潤(rùn)鑫鋁業(yè)有限公司