熔鹽電解電源系統的節能改造

電氣控制熔鹽電解電源系統的節能改造楊蘊鴻(寶雞鈦業(yè)股份有限公司熔鑄廠(chǎng),陜西寶雞721014)[摘要]針對熔鹽電解制取金屬用電源系統存在故障頻率高能耗大等問(wèn)題,簡(jiǎn)述應用免維護全數字三相調功器及改制整流變壓器原邊繞組的改造方案,熔鹽電解電源系統改造后運行性能得到改善,節能效果顯著(zhù)。關(guān)鍵詞]熔鹽電解;金屬制取;電源系統;改造;節能[中圍分類(lèi)號]TM762[文獻標識碼]A[文章編號]1003-8884(2011)06-0023-03Energy Saving Modification on Power System of Molten Salt ElectrolysisYANG Yun-hongMelt Casting Plant, Baoji Titanium Industry Co, Ltd. Baoji 721014, China)Abstract: According to the problems existing in the power system of molten salt electrolysis for makingmetal, such as high fault frequency and great energy consumption, this paper briefly introduces the modification scheme applying maintenance-free full digital 3-phase power regulator and reforming primary windings of the rectifier transformer. After the implement, the power system of molten salt electrolysis obtainsbetter performance and remarkable energy saving effect.Key words: molten salt electrolysis; metal making; power system; modification; energy saving寶雞特種金屬材料有限公司是較早生產(chǎn)稀有金鎢棒與石墨陽(yáng)極坩堝之間加入42V直流電壓,使其屬釹、錋、鈰、鑭的專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家,其制取設備采用的電源短路拉弧,利用電弧溫度將氧化粉末熔化為液體,此裝置KGS-2.5kA/42Ⅴ為可控硅整流裝置,受當時(shí)階段為起弧階段,大約需要45min;當坩堝內出現液技術(shù)條件所限,控制電路板由分立插件構成。隨著(zhù)體時(shí),陰極鎢棒與石墨陽(yáng)極坩堝間形成電流通路,隨時(shí)間的推移,故障頻率越來(lái)越高,由于受生產(chǎn)過(guò)程中著(zhù)液體的增加,加在陰極鎢棒與石墨陽(yáng)極坩堝間的所產(chǎn)生腐蝕性氣體的侵蝕,經(jīng)常造成電路板多處焊直流電壓逐漸降低,而電流逐漸增加,熔池逐漸建點(diǎn)虛焊及焊盤(pán)脫落,維修難度越來(lái)越大;另外,由于立。當熔池內加熱溫度與散熱速度趨于平衡時(shí),電可控硅長(cháng)期運行在小導通角的情況下,存在著(zhù)能耗壓與電流相對穩定,便進(jìn)入制取生產(chǎn)階段,此時(shí)工作大、對電網(wǎng)諧波污染嚴重等缺陷。為了設備能夠可電壓為直流89V,工作電流為23kA;隨著(zhù)時(shí)間的靠地運行及節能降耗,降低生產(chǎn)成本,需要對該設備持續,電解出的金屬沉淀增加。在此過(guò)程中,隨著(zhù)金進(jìn)行徹底改造。屬沉淀的不斷增加,電解液也不斷蒸發(fā)而使液位下1原熔鹽電解制取系統構成降,因此需要不斷添加金屬氧化物和電解液,當到達規定時(shí)間時(shí),便可取出金屬沉淀物,此過(guò)程為電解制1.1生產(chǎn)工藝要求取階段。熔鹽電解制取金屬的原料是粉末狀的金屬氧化從上述生產(chǎn)工藝過(guò)程可以看出,在起弧階段,熔物,在更換石墨坩堝后或熔煉電流中斷3h以上的池的溫度不及900℃,粉末狀的氧化物未全部呈液情況下,均需要建立熔池,工藝方法是:在導電陰極態(tài),需要采用高電壓、小電流進(jìn)行拉弧建立熔池;當熔池溫度達到要求后,使用低電壓、大電流維持溫度[收稿日期]201-07-18恒定,進(jìn)行電解生產(chǎn)。電解熔煉工作時(shí)間占全部運[作者簡(jiǎn)介]楊蘊鴻(1970-),男陜西寶雞人,高級工程行時(shí)間的99%以上師,工程碩土,主要主持冶金自動(dòng)化設備的設計調試等技改12原系統4中國煤化工工作,現任寶鈦集團熔鑄廠(chǎng)技改廠(chǎng)長(cháng)。原系統CNMHG電流設定元有色設高2011(6)電氣控制件,在可控硅輸出主回路中設直流電流互感器,互感波危害同時(shí)易于實(shí)現分組控制。器檢測出的信號作為電流表的指示信號和系統控制2.2新系統構成負反饋信號,由三塊分立元件構成的電子線(xiàn)路板分(1)在改造方案中,由于干式整流變壓器的容別實(shí)現直流±15V控制電源的產(chǎn)生、直流電流的調量和負載并未發(fā)生變化,遵照低投人原則,干千式整流整及跟隨、直流電流的限幅與過(guò)流保護控制脈沖的變壓器的鐵芯和副邊繞組不動(dòng),將原邊繞組重新繞形成與分配脈沖的整形與放大等功能。整流變壓制引出中間抽頭,全繞組和中間抽頭繞組分別對應器原邊三相380V輸入,采用△形接法,副邊為帶平380V/11.2V和380V/36.5V。衡電抗器的雙反Y形接法,輸出36.5V相電壓到可(2)選用一臺智能化、模塊化的三相全數字化控硅裝置,可控硅裝置的直流輸出加在熔煉爐的陰調功器KTY31,該調功器適用于阻性負載、感性負極鎢棒和石墨陽(yáng)極坩堝兩端,提供電解熔煉工作電載;變壓器的一次側選用高級單片機作為控制核心;源(見(jiàn)圖1)。選用單塊SMT表面貼裝技術(shù)電子線(xiàn)路板,在定購時(shí)380V提出密封線(xiàn)路板等特殊要求。KTY31具有豐富的整流變壓器|電抗器軟件功能模塊;如參數鍵盤(pán)設置、LED數碼顯示;輸F畫(huà)脈沖脈沖入、輸出可編程;方便組態(tài);具有“自動(dòng)限流”功能,當輸出電流大于額定電流時(shí),電流被限制;具有過(guò)L電流互感器折示儀悉}流、過(guò)熱、晶閘管故障、主回路電源丟失/缺相、負載斷線(xiàn)等保護功能;集開(kāi)環(huán)/閉環(huán)控制,電壓移相、過(guò)零1改造前熔鹽電解制取電源系統觸發(fā)、脈寬調制為一體,輸入可編程定義內/外給定2技術(shù)改造內/外反饋等功能。通過(guò)對KTY3的設置以及輸入、輸出端子的編2.1改造思路程定義,實(shí)現內給定、外反饋閉環(huán)控制,實(shí)現兩個(gè)階依據智能化、集成化、高可靠性和高性?xún)r(jià)比的改段的不同P調節器控制、不同的自動(dòng)限流值實(shí)現造原則,采用模塊化密封結構有效防止腐蝕性氣體可靠的保護報警顯示等功能。對電子線(xiàn)路板的侵蝕;突出強調節能降耗降低生產(chǎn)(3)去除已經(jīng)老化的直流電流互感器,采用標成本為改造工作的重要指標?？紤]到起弧建立熔池準的2.5kA75mV分流器和75mV/4-20mA變送階段所用時(shí)間短,此階段內的能耗可以忽略,但在電器組合檢測負載直流電流,以提高檢測的準確性,降解制取生產(chǎn)階段,由于整流變壓器的副邊輸出電壓低投入成本。變送器輸出的4~20mA信號串入指過(guò)低,可控硅裝置運行時(shí)控制角過(guò)大,造成功率因數示電流表后送至調功器的輸入端,作為負載電流負降低,無(wú)功功率大大增加,依據金屬電解制取工反饋信號,參與系統控制。藝對設備的特殊要求,將起弧建立熔池階段與電解(4)選用4臺SDMK-125A智能控制與保護開(kāi)制取生產(chǎn)階段分開(kāi)實(shí)行切換控制在不改變生產(chǎn)工關(guān),具有過(guò)載、啟動(dòng)、短路短延時(shí)短路瞬動(dòng)保護功藝的前提下,對干式整流變壓器的輸入繞組進(jìn)行重能。其中每2臺智能控制與保護開(kāi)關(guān)的控制線(xiàn)圈并新設計2,變壓器在輸入電壓380V時(shí),通過(guò)切換原接為一組,實(shí)現調功器輸出電壓到整流變壓器繞組邊繞組的匝數,使副邊繞組可以分別輸出滿(mǎn)足起弧的切換,且實(shí)現整流變壓器的原邊為△形接法,為保需要的高電壓36.5V和電解所用的低電壓11.2V證動(dòng)作的可靠性,將同組中智能控制與保護開(kāi)關(guān)的兩組數值的交流電壓改變原系統在整流變壓器副常開(kāi)輔助觸點(diǎn)串聯(lián)作為自保觸點(diǎn),常閉輔助觸點(diǎn)串邊設置可控硅調壓裝置的設計,在新系統中采用整聯(lián)作為與另外一組的互鎖保護觸點(diǎn)。流變壓器原邊設可控硅調壓裝置的方式,并且在運新系統的具體構成如圖2所示。能目的。整流裝置采用大功率二極管整流方式降3改造效果低了元件的損毀頻率,亦提高了供給整流變壓器三原熔鹽H中國煤化工,在寶雞金屬相交流電的對稱(chēng)度降低了整流變壓器的損耗和諧特種材料金川CNMHG行,證明其可有色設畫(huà)2011(6)電氣控制量為732kW·h/天,檢測周期為1個(gè)季度。系統改380V整流變壓造后,采用同種方式進(jìn)行檢測,其功率因數平均為中抗器h0.95,耗電量為5336kWh/天,每年可節電約6萬(wàn)權,毒LkW·h設定輸人4結語(yǔ)控制電源對電解直流電源系統進(jìn)行技術(shù)改造后,不僅有《效地保障了設備的可靠運行,提高了設備自動(dòng)化控圖2改造后熔鹽電解制取電源系統組成制水平,同時(shí)降低了生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品競爭力?？啃愿弑Ｗo功能齊全,檢修維護簡(jiǎn)單方便,無(wú)需更原系統整流變壓器改造后大幅度提高了功率因數,換大功率元器件,沒(méi)有出現因設備故障而停止熔煉減少了無(wú)功補償容量,克服了無(wú)功補償方式的多極的情況,控制室內溫度明顯降低,具有顯著(zhù)的節能效切換和可靠性差、且需高成本投入及維護的缺點(diǎn)。[參考文獻]果。[1]黃俊,王兆安.電力電子變流技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)改造前曾對原系統的功率因數進(jìn)行檢測,所用出版社,2005.115-118.儀器為標準的功率因數表,其功率因數平均為[21宋銀賓電機拖動(dòng)基礎[M].北京:冶金工業(yè)出版社,0.45,用單臺電度表對整個(gè)系統進(jìn)行耗能檢測,耗電1984.308-309“““m十““““““連城分公司淘汰落后產(chǎn)能首條核級鋯材鑄錠生產(chǎn)線(xiàn)試產(chǎn)2011年8月19日,隨著(zhù)中國鋁業(yè)連城分公司100kA2011年8月9日,在國核寶鈦鋯業(yè)股份公司合金制最后20臺電解槽退出生產(chǎn)線(xiàn),該分公司100kA電解槽14造廠(chǎng)嶄新的廠(chǎng)房?jì)?隨著(zhù)國家核電技術(shù)公司董事長(cháng)王炳華萬(wàn)t落后產(chǎn)能被徹底淘汰。輕輕按動(dòng)5000t油壓機的啟動(dòng)按鈕,國核鋯業(yè)合金熔煉生多年來(lái),中國鋁業(yè)連城分公司認真落實(shí)國家節能減排產(chǎn)線(xiàn)試生產(chǎn)正式開(kāi)始。政策,緊緊依靠科技進(jìn)步,提高企業(yè)能源管理水平,促進(jìn)節合金熔煉生產(chǎn)線(xiàn)是國核鋯業(yè)核級鋯材生產(chǎn)線(xiàn)的重要能減排,積極履行社會(huì )責任。2004年,連城分公司自籌巨組成部分,主要承擔核級鋯合金鑄錠熔煉及返回料處理回資4.48億元,對原能耗高、污染嚴重、勞動(dòng)強度大的3個(gè)收工作,是核級鋯材成套生產(chǎn)體系(除南通國核維科核級75kA自焙槽系列9.5萬(wàn)t進(jìn)行預焙化改造實(shí)現了各種污海綿鋯制備外)在寶雞國核鋯業(yè)園區內的第一道工序。染物達標排放。改造運行期間,進(jìn)一步加強技術(shù)管理積其技術(shù)源于美國西屋公司AP0核級鋯材生產(chǎn)技術(shù),由極推廣應用新技術(shù)、新工藝,實(shí)施低溫低電壓技術(shù)措施,國核鋯業(yè)轉化吸收最終自主化研發(fā)和生產(chǎn)。整套生產(chǎn)線(xiàn)持續優(yōu)化工藝技術(shù)條件,生產(chǎn)運行平穩,較原來(lái)的自焙槽擁有5000t級油壓機、真空等離子焊箱、多種真空自耗電有了大幅度的提高,能耗大幅降低,鋁錠綜合交流電耗、陽(yáng)弧爐等一批世界先進(jìn)國內領(lǐng)先的熔煉設備,系國內目前首極毛耗、氟化鹽單耗等各項技術(shù)經(jīng)濟指標逐年優(yōu)化,2009條、也是唯一一條專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)核級鋯材鑄錠的生產(chǎn)線(xiàn)。按照年達到歷史最好水平,并在全國同類(lèi)槽型中名列前茅。該公司戰略規劃,國核鋯業(yè)合金熔煉生產(chǎn)線(xiàn)將建成年產(chǎn)核近年來(lái),連城分公司積極響應國家產(chǎn)業(yè)政策,加快淘級鋯錠20001、年回收處理返回料600t的生產(chǎn)能力,可滿(mǎn)汰落后產(chǎn)能。2008年10月,關(guān)停了原寶川鋁廠(chǎng)4.5萬(wàn)t足我國核電發(fā)展對核級材的需求,同時(shí)可為國家建設提產(chǎn)能。2010年10月24日,100kA電解二系列176臺電解供各種非核鋯材。槽退出生產(chǎn)線(xiàn)。2011年8月15日以來(lái),安排100kA電解國核鋯業(yè)合金熔煉生產(chǎn)線(xiàn)的順利試產(chǎn),是國家核電加系列電解槽停運截至8月19日,最后20臺電解槽退快推進(jìn)第三代核電自主化進(jìn)程中的又一重大里程碑標志出生產(chǎn)線(xiàn),標志著(zhù)該分公司100kA系列電解槽14萬(wàn)t落著(zhù)國核鋯業(yè)工作的主戰場(chǎng)已從工程建設轉為全面試產(chǎn)階后產(chǎn)能已徹底淘汰。淘汰100kA電解槽每年可減少顆段,為國核鋯業(yè)建設完整的核級鋯材產(chǎn)業(yè)體系、保障如期粒物排放量348t,氟化物排放量53t,二氧化硫排放量406完成2012年為杄而產(chǎn)顯的地略目標實(shí)現核級氧化碳排放量9467t,有效改善了環(huán)境質(zhì)量。鋯材國產(chǎn)化自中國煤化工的基礎。(中國鋁業(yè)連城分公司)CNMHG(國核鋯業(yè))有色設畫(huà)2011(6)25