本站小編為你精心準備了燃氣加熱方式在鎂電解生產上的運用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:本文提出用燃氣加熱方式來取代調整電解槽溫度輔助用的交流電的方法，極大地提高了鎂電解連續(xù)生產的可靠性，可保證在交直流供電都有問題時，使鎂電解槽的溫度能始終保持在工藝要求的范圍內，避免了因溫度過低造成的電解槽無法再啟動的巨大損失，為直流供電恢復后再次啟動電解槽提供了可靠性保障。同時還可大幅度降低電氣設備投資和生產運行費用，是解決鎂電解生產廠用電安全系數低的有效措施。

關鍵詞:操作;電解槽;直流電;天燃氣;交流電

鎂電解生產過程中，需要通過整流變壓器和整流機組，把交流電轉換成為主要供電方式的直流電，才能完成把氯化鎂電解成金屬鎂和氯氣的生產任務。正常生產時，直流電解過程中產生的熱量是保持電解槽內電解質溫度在工藝要求范圍內的主要熱源，也是滿足低溫電解工藝要求的基本條件。另外，為了保證出鎂過程的順利進行，出鎂前需要提高電解槽溫度;啟動電解槽期間和直流供電系統有故障時，需要維持電解槽內電解質的最低溫度;直流電保證不了電解要求的最低溫度時，需要有外部熱源加熱電解質，快速提升溫度，所以，還需要有一套輔助用的加熱控制系統來解決這些問題。如果沒有可靠的熱源維持電解質的溫度，3小時后，即使直流供電恢復了，電解槽也將無法再啟動，生產將被迫停止，每臺電解槽將損失400萬元。可見，要完全靠電力來保證鎂電解生產的正常進行，需要總進線電源要有兩路進線且還要來自不同配電站有高可靠性的供電系統，以及要有高品質的電氣裝置及多套備用設備，這對有些地區(qū)的生產廠家難以實現。為了解決完全靠電力進行鎂電解生產而有可能發(fā)生的突然長時間斷電的隱患，可用燃氣加熱方式來取代調整電解槽溫度輔助用的交流電的方法，兩種不同能源的同時使用，可極大地提高鎂電解生產連續(xù)運行的安全性，同時還能降低投資費用和生產成本。

1加熱

采用燃氣加熱方式，需要有一套燃氣加熱控制裝置，其中的燃燒機和內置加熱筒是不可缺少的主要設備。本方案將燃氣加熱控制裝置融合到了原降溫系統內，把原降溫系統作了改造，進風管和排風管改成了加熱筒，在中間加裝了一個新的排風管。燃氣加熱控制裝置上相關設備的作用及與電解槽的連接方式見圖1，原電加熱方式和降溫系統需要的設備見圖2。

1.1燃氣加熱

從圖1中看到，燃氣加熱方式需要的主要設備有燃燒機、內置加熱筒、排風管、換熱管及附屬元件。燃燒機通過自身上的法蘭和內置加熱筒自身上的法蘭相連接，其它內置加熱筒等元件的安裝方式與原風冷降溫系統安裝過程相同。內置加熱筒類似一個坩堝，常規(guī)坩堝熔煉方式是外周圍為加熱源，內裝需要熔化的物質，這里的內置加熱筒熔煉方式與常規(guī)坩堝熔煉方式相反，內為燃氣火焰加熱源，熔體在加熱筒周圍，加熱筒的作用是把燃氣火焰與電解槽內的電解質有效隔離開來。另外，原風冷降溫系統因已考慮了熱脹冷縮和絕緣問題，所以本方式安裝過程只需考慮與燃燒機相連管道的絕緣情況。燃燒機是熱能產生的主要設備，也需要用電力驅動才能工作。因此，在供電及控制線路連接上要配置兩路電源才能確保其連續(xù)運行，一路為正常生產用的配電電源，在正常生產時使用;另一路為由備用的發(fā)電機提供，在正常生產用的配電電源有故障時使用。因燃氣加熱方式需要的電功率較小，兩臺燃燒機的總功率只有3.5kW，所以，用發(fā)電機給燃氣加熱方式提供動力是可以實現的。以下是電加熱和燃氣加熱兩種方式能量轉換大概計算結果，具體數據要根據實際情況進行完善。原電加熱功率每小時輸出的總熱量計算:兩臺干式變壓器的總功率為:800kW，電功率轉換熱值為:860kcal/kW•h;每小時輸出的總熱量為:800kW×860kcal/kW•h=688000kcal。電熱量轉換成天然氣量及配風電機容量計算:天然氣轉換熱值為:8500kcal/m3，燃燒效率為:70%，配風比為:10;每小時需要的天然氣總流量為:688000×100/(8500×70)=115m3/h;需要的風量為:115×10=1150m3/h;風機的內效率為:0.75;風機全壓為:5000Pa;需要的風機總功率為:5000×1150/(3600×1000×0.75)×1.5=3.15kW。

1.2電加熱

從圖2中看到，原電加熱方式是由4個交流電極、2臺干式變壓器、4條封閉銅母線及相應控制系統和冷卻系統組成。交流電極由電解槽側面插入，用澆注料連接固定，外配置冷卻系統。交流電極通過封閉母線與變壓器相連接，當電解槽內有熔融的電解質時便形成了供電回路，其發(fā)熱原理是:P=I2×R(1)式中:P———電功率，kW;I———電流，A;R———電阻，Ω。因電解槽內的電解質成分是一個動態(tài)值，所以電阻R值也是一個變化的不確定的值，特別是在啟動初期電阻R值非常小，變壓器二次接近短路狀態(tài)，如不分別對2臺容量為500kW和300kW的變壓器進行控制，會損壞相應供電元件，電氣保護裝置會頻繁跳閘。為了解決這一問題，供電及控制線路中必須配置可控硅調功柜，隨時調節(jié)變壓器的輸入電流，使其不會因電流過大而引起電氣保護裝置的跳閘。

2控制過程

兩種方式的主要控制過程基本相同，都需要與電解槽內電解質的測量溫度連鎖，不同的是燃氣方式是與燃燒機的控制回路連鎖，只用溫度控制混合燃氣流量就能滿足要求;電加熱方式卻需要用三種信號同時與調控柜控制回路連鎖。一是用溫度設定值的上下限控制變壓器的啟停;二是用變壓器輸入電流的上限，調節(jié)調控柜的輸出電流，確保變壓器不過負荷;三是用加熱電極測量溫度的上限，調節(jié)調控柜的輸出電流，確保加熱電極不超溫。因此，控制過程相對復雜，需要的控制元件相對較多。

3兩種加熱方式的比較

3.1可靠性燃氣加熱方式

比電加熱方式，在確保電解槽需要的最低溫度過程中安全性更高，不會發(fā)生因電解質溫度過低凝固造成的電解槽無法再啟動的重大損失。缺點是運行噪音高。

3.2控制復雜程度及運行性能

原電加熱方式控制邏輯關系比燃氣加熱方式復雜，且運行性能也不如燃氣加熱方式。特別在電解槽運行后中期，因電解槽內沉渣的增多，電解質的電阻值會增大，加熱電極因消耗會變小，使電加熱功能逐漸失去作用。尤其是底部加熱電極表現的特別明顯，這在直流電有問題時，不能有效保證電解槽需要的最低溫度。

3.3加熱筒和加熱電極使用功能

為了實現低溫電解的工藝要求，電解槽內配置了一套降溫系統，當電解質溫度過高時用來降溫。因燃氣方式和原降溫系統的有效結合，使本加熱控制方式具有了加熱和降溫兩種功能，在通入燃氣時，進行加熱;在入冷空氣，可進行降溫。電加熱電極卻只有導電功能。兩種方式都存在電解質滲漏的隱患，加熱筒發(fā)生電解質滲漏時，能進行更換;電加熱電極發(fā)生滲漏時，如果堵不住將被迫停槽。另外，燃氣加熱方式在啟動電解槽前期，還具有協助烤槽的作用。

3.4投資原電加熱方式

總投資費用要遠遠高于燃氣方式，大約要高出10倍，數據見表1，表1中的內容是22臺電解槽的主要數據。

3.5運行及維護

輔助電加熱噸鎂電耗大約為:2000kW•h/t－Mg，折合成天然氣量為:289m3/t，現電費價格為:0.6元/kW•h，天然氣價格為:3.2元/m3;用天然氣的費用比電加熱費用每噸鎂節(jié)省20000×0.6－289×3.2=275元;如按年產15000噸計算，每年可節(jié)約412萬元。以上是按燃燒效率為70%計算的，如能將燃燒效率提高，節(jié)約效果會更好。從表1中可看到，燃氣方式在高低壓設備上有大幅度地減少，而自身需要的設施并不多，因此在維護上，無論是人員，還是備品備件，都要低于電加熱方式。

4結語

鎂電解生產過程中用的輔助加熱功能，采用燃氣加熱方式后，能完全確保電解質溫度在合理工藝要求范圍內，且投資、運行及維護費用都低，同時也是解決區(qū)域供電安全系數低的一種有效方法。

參考文獻:

［1］修毓平．坩堝熔煉的特點與高效操作［J］．特種鑄造及有色合金，1999(4):51－53．

［2］黃向陽，李先安．天然氣蓄熱式熔煉爐:高效節(jié)能的好爐子［N］．中國有色金屬報，2014－2－8(8)．

［3］賈新武，張磊．熔煉爐燃燒參數控制［J］．有色金屬加工，2011，(40)6:17－20．

作者：孫天生 閻守義 單位：中航天赫唐山鈦業(yè)有限公司