技术|大型电解槽电压摆动的分析与处理

对铝电解生产而言，我们总期望电解槽运行稳定，以获得良好的经济技术指标。但在生产过程中，电解槽总会出现不同程度的电压摆动现象，不仅降低了电解槽的稳定性，同时还使电解槽电流效率下降，平均电压升高。

如何实现电解槽低电压高效节能生产，是摆在铝电解生产中一项重要而需要迫切解决的问题。解决电解槽电压摆动问题，不仅要发挥控制系统对电压的有效调节控制作用，最重要的是要分析其产生的原因，对症处理。

本文就大型电解槽电压摆动问题进行分析并给出针对性的解决措施，供企业参考。

电压摆形成原因分析

电解槽电压摆主要是由于槽内熔体受内、外作用力影响使电解质与金属铝的液体界面形状发生改变，造成极距的变化而引起槽检测电阻或电压产生周期性波动的一种不稳定性槽况。

一般认为电解槽内熔体的受力为四种：电磁力、气泡运动产生的浮升力、温差浮升力和重力。其中电磁力是影响金属铝液运动状态及其界面形状的主要因素。

另外，研究表明阳极电流密度对于槽内铝液界面波动的周期有直接影响，即电流强度越大，阳极电流密度越高，铝液波动周期就越短。

因此增加铝液水平与极距，减小系列电流或垂直磁场可以提高电解槽的稳定性，但反应到实际生产中，影响电解槽稳定性主要是换极质量、工艺调整不当等操作，这些操作直接影响到电解槽阳极电流分布、铝水中水平电流大小、铝液高度等，造成槽况不稳。

1、低铝水平情况下产生的局部电压摆

低铝水平情况下，电解槽表现为出铝后电压摆，一般问题出在四个角极上。

铝水平过低时易引起电压摆。在电力供应紧张或者供电机组故障，电解槽实施长时间限电造成电流降低后，为了确保电解质水平和槽底清洁度，降低铝水平并尽量保持下限。

由于降低了电流强度，在保持设定电压不变的情况下，相当于提高了极距，经过一段时间生产后，低铝水平的不利因素并没有体现出来。

当恢复生产后，低铝水平没有即时上调，此时铝水平过低，部分槽出现了不同程度的电压摆，尤其是出完铝后电压摆更为严重。

2、低分子比、低槽温是造成电压摆的主要原因

电解槽焙烧启动前期，由于电解质成份化验误差，致使添加纯碱过量，导致槽温过高，部分电解槽侧部出现破损现象。

为了降温使侧部形成伸腿，并修补裂缝对电解槽技术条件进行了较大动作的工艺调整，主要表现为上调铝水平值。

在调整铝水平的同时，分子比也往下调整。由于降分子比过快，在工艺调整过程中没有遵循平稳、缓慢、梯度调整。

特别是添加氟化铝过急，除槽上部由计算机自动添加外，还通过人工辅助添加，致使个别槽分子比下降过快，造成槽温波动过大，个别槽一天之内温度下降了20几度，严重破坏了电解槽的自平稳能力，致使槽腔内部发生严重变化，槽底沉淀多、部分阳极底掌下伸腿肥大、结壳较厚，形成畸形槽膛，水平电流增大。

同样，中缝结壳或不均匀的沉淀，使铝液在循环流动时，易于受阻，从而产生铝液波动，形成电压摆，此种情况的槽电压极易往下掉。因此降分子比、槽温一定要注意平稳、缓慢，要充分考虑到槽温与分子比的滞后性。

3、长效应对电解槽膛的破坏易形成电压摆

由于降分子比过快、槽温过低或下料设备故障、铝水平过低等原因都可能造成电解槽的难熄效应。

电解槽阳极效应多，效应时间长，效应后电压摆严重，效应较难熄灭，这种效应严重破坏槽帮，形成侧部漏电，产生水平电流，这种情况下形成的电压摆一般非常剧烈，有时甚至超过200mV以上。

4、更换阳极、调整极距时产生的电压摆

在电解槽内有两种分层液体，由于电磁力或电解质内气泡运动的浮升力，都可能使两层液体产生波动，在不受内外力干扰的情况下，这种波动较小，表现为电压摆较小，通常在20mV以下。

当受到外部作用力时，两层液体的界面受到干扰而发生摆动，如换极、抬母线等作业可能引起阳极电流分布不均，必然导致铝电解槽磁场分布发生变化，出现个别阳极垂直磁场增加，影响到熔体的磁流体动力学特性，使熔体的波动和循环流动发生改变导致电压波动加剧，形成摆动。

如果换极时壳块没有捞干净，造成局部块状物随熔体环流发生相应的起伏运动，形成跳状的波形，也易形成电压摆，引起正常电解过程控制失效，并加剧铝的二次反应损失，降低槽子电流效率，同时增加了槽电压损失和电耗。

5、生产实践中

几种电压摆现象的简明原因：

电压摆小而快一般是电流分布不均；

电压摆大且向上走一般是局部槽帮空；

电压摆大且向下走一般是槽膛小，伸腿肥大或掉块；

电压摆间断摆动一般是槽底沉淀多，极距低。

大型电解槽在运作过程中电压摆的形成原因不尽相同，明确电压摆形成原因才能对症处理。那么，如何采取针对性措施解决电压摆问题进而促进电压槽平稳有效生产以及指标不断优化？我们将在后续连载文章中探讨，欢迎继续关注！