電氣控制熔鹽電解電源系統(tǒng)的節(jié)能改造楊蘊鴻(寶雞鈦業(yè)股份有限公司熔鑄廠,陜西寶雞721014)[摘要]針對熔鹽電解制取金屬用電源系統(tǒng)存在故障頻率高能耗大等問題,簡述應(yīng)用免維護全數(shù)字三相調(diào)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(tǒng)改造后運行性能得到改善,節(jié)能效果顯著。關(guān)鍵詞]熔鹽電解;金屬制取;電源系統(tǒng);改造;節(jié)能[中圍分類號]TM762[文獻(xiàn)標(biāo)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極坩堝之間加入42V直流電壓,使其屬釹、錋、鈰、鑭的專業(yè)廠家,其制取設(shè)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(dāng)時階段為起弧階段,大約需要45min;當(dāng)坩堝內(nèi)出現(xiàn)液技術(shù)條件所限,控制電路板由分立插件構(gòu)成。隨著體時,陰極鎢棒與石墨陽極坩堝間形成電流通路,隨時間的推移,故障頻率越來越高,由于受生產(chǎn)過程中著液體的增加,加在陰極鎢棒與石墨陽極坩堝間的所產(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,熔池逐漸建點虛焊及焊盤脫落,維修難度越來越大;另外,由于立。當(dāng)熔池內(nèi)加熱溫度與散熱速度趨于平衡時,電可控硅長期運行在小導(dǎo)通角的情況下,存在著能耗壓與電流相對穩(wěn)定,便進入制取生產(chǎn)階段,此時工作大、對電網(wǎng)諧波污染嚴(yán)重等缺陷。為了設(shè)備能夠可電壓為直流89V,工作電流為23kA;隨著時間的靠地運行及節(jié)能降耗,降低生產(chǎn)成本,需要對該設(shè)備持續(xù),電解出的金屬沉淀增加。在此過程中,隨著金進行徹底改造。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(tǒng)構(gòu)成降,因此需要不斷添加金屬氧化物和電解液,當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定時間時,便可取出金屬沉淀物,此過程為電解制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(dǎo)電陰極態(tài),需要采用高電壓、小電流進行拉弧建立熔池;當(dāng)熔池溫度達(dá)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,進行電解生產(chǎn)。電解熔煉工作時間占全部運[作者簡介]楊蘊鴻(1970-),男陜西寶雞人,高級工程行時間的99%以上師,工程碩土,主要主持冶金自動化設(shè)備的設(shè)計調(diào)試等技改12原系統(tǒng)4中國煤化工工作,現(xiàn)任寶鈦集團熔鑄廠技改廠長。原系統(tǒng)CNMHG電流設(shè)定元有色設(shè)高2011(6)電氣控制件,在可控硅輸出主回路中設(shè)直流電流互感器,互感波危害同時易于實現(xiàn)分組控制。器檢測出的信號作為電流表的指示信號和系統(tǒng)控制2.2新系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋信號,由三塊分立元件構(gòu)成的電子線路板分(1)在改造方案中,由于干式整流變壓器的容別實現(xiàn)直流±15V控制電源的產(chǎn)生、直流電流的調(diào)量和負(fù)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流保護控制脈沖的變壓器的鐵芯和副邊繞組不動,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(yīng)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(shù)字化控硅裝置,可控硅裝置的直流輸出加在熔煉爐的陰調(diào)功器KTY31,該調(diào)功器適用于阻性負(fù)載、感性負(fù)極鎢棒和石墨陽極坩堝兩端,提供電解熔煉工作電載;變壓器的一次側(cè)選用高級單片機作為控制核心;源(見圖1)。選用單塊SMT表面貼裝技術(shù)電子線路板,在定購時380V提出密封線路板等特殊要求。KTY31具有豐富的整流變壓器|電抗器軟件功能模塊;如參數(shù)鍵盤設(shè)置、LED數(shù)碼顯示;輸F畫脈沖脈沖入、輸出可編程;方便組態(tài);具有“自動限流”功能,當(dāng)輸出電流大于額定電流時,電流被限制;具有過L電流互感器折示儀悉}流、過熱、晶閘管故障、主回路電源丟失/缺相、負(fù)載斷線等保護功能;集開環(huán)/閉環(huán)控制,電壓移相、過零1改造前熔鹽電解制取電源系統(tǒng)觸發(fā)、脈寬調(diào)制為一體,輸入可編程定義內(nèi)/外給定2技術(shù)改造內(nèi)/外反饋等功能。通過對KTY3的設(shè)置以及輸入、輸出端子的編2.1改造思路程定義,實現(xiàn)內(nèi)給定、外反饋閉環(huán)控制,實現(xiàn)兩個階依據(jù)智能化、集成化、高可靠性和高性價比的改段的不同P調(diào)節(jié)器控制、不同的自動限流值實現(xiàn)造原則,采用模塊化密封結(jié)構(gòu)有效防止腐蝕性氣體可靠的保護報警顯示等功能。對電子線路板的侵蝕;突出強調(diào)節(jié)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(biāo)成本為改造工作的重要指標(biāo)?？紤]到起弧建立熔池準(zhǔn)的2.5kA75mV分流器和75mV/4-20mA變送階段所用時間短,此階段內(nèi)的能耗可以忽略,但在電器組合檢測負(fù)載直流電流,以提高檢測的準(zhǔn)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信號串入指過低,可控硅裝置運行時控制角過大,造成功率因數(shù)示電流表后送至調(diào)功器的輸入端,作為負(fù)載電流負(fù)降低,無功功率大大增加,依據(jù)金屬電解制取工反饋信號,參與系統(tǒng)控制。藝對設(shè)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智能控制與保護開制取生產(chǎn)階段分開實行切換控制在不改變生產(chǎn)工關(guān),具有過載、啟動、短路短延時短路瞬動保護功藝的前提下,對干式整流變壓器的輸入繞組進行重能。其中每2臺智能控制與保護開關(guān)的控制線圈并新設(shè)計2,變壓器在輸入電壓380V時,通過切換原接為一組,實現(xiàn)調(diào)功器輸出電壓到整流變壓器繞組邊繞組的匝數(shù),使副邊繞組可以分別輸出滿足起弧的切換,且實現(xiàn)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證動作的可靠性,將同組中智能控制與保護開關(guān)的兩組數(shù)值的交流電壓改變原系統(tǒng)在整流變壓器副常開輔助觸點串聯(lián)作為自保觸點,常閉輔助觸點串邊設(shè)置可控硅調(diào)壓裝置的設(shè)計,在新系統(tǒng)中采用整聯(lián)作為與另外一組的互鎖保護觸點。流變壓器原邊設(shè)可控硅調(diào)壓裝置的方式,并且在運新系統(tǒng)的具體構(gòu)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(shè)畫2011(6)電氣控制量為732kW·h/天,檢測周期為1個季度。系統(tǒng)改380V整流變壓造后,采用同種方式進行檢測,其功率因數(shù)平均為中抗器h0.95,耗電量為5336kWh/天,每年可節(jié)電約6萬權(quán),毒LkW·h設(shè)定輸人4結(jié)語控制電源對電解直流電源系統(tǒng)進行技術(shù)改造后,不僅有《效地保障了設(shè)備的可靠運行,提高了設(shè)備自動化控圖2改造后熔鹽電解制取電源系統(tǒng)組成制水平,同時降低了生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品競爭力。靠性高保護功能齊全,檢修維護簡單方便,無需更原系統(tǒng)整流變壓器改造后大幅度提高了功率因數(shù),換大功率元器件,沒有出現(xiàn)因設(shè)備故障而停止熔煉減少了無功補償容量,克服了無功補償方式的多極的情況,控制室內(nèi)溫度明顯降低,具有顯著的節(jié)能效切換和可靠性差、且需高成本投入及維護的缺點。[參考文獻(xiàn)]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(tǒng)的功率因數(shù)進行檢測,所用出版社,2005.115-118.儀器為標(biāo)準(zhǔn)的功率因數(shù)表,其功率因數(shù)平均為[21宋銀賓電機拖動基礎(chǔ)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,0.45,用單臺電度表對整個系統(tǒng)進行耗能檢測,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)線試產(chǎn)2011年8月19日,隨著中國鋁業(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,該分公司100kA電解槽14造廠嶄新的廠房內(nèi),隨著國家核電技術(shù)公司董事長王炳華萬t落后產(chǎn)能被徹底淘汰。輕輕按動5000t油壓機的啟動按鈕,國核鋯業(yè)合金熔煉生多年來,中國鋁業(yè)連城分公司認(rèn)真落實國家節(jié)能減排產(chǎn)線試生產(chǎn)正式開始。政策,緊緊依靠科技進步,提高企業(yè)能源管理水平,促進節(jié)合金熔煉生產(chǎn)線是國核鋯業(yè)核級鋯材生產(chǎn)線的重要能減排,積極履行社會責(zé)任。2004年,連城分公司自籌巨組成部分,主要承擔(dān)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(yán)重、勞動強度大的3個收工作,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t進行預(yù)焙化改造實現(xiàn)了各種污海綿鋯制備外)在寶雞國核鋯業(yè)園區(qū)內(nèi)的第一道工序。染物達(dá)標(biāo)排放。改造運行期間,進一步加強技術(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(yīng)用新技術(shù)、新工藝,實施低溫低電壓技術(shù)措施,國核鋯業(yè)轉(zhuǎn)化吸收最終自主化研發(fā)和生產(chǎn)。整套生產(chǎn)線持續(xù)優(yōu)化工藝技術(shù)條件,生產(chǎn)運行平穩(wěn),較原來的自焙槽擁有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、陽弧爐等一批世界先進國內(nèi)領(lǐng)先的熔煉設(shè)備,系國內(nèi)目前首極毛耗、氟化鹽單耗等各項技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)逐年優(yōu)化,2009條、也是唯一一條專業(yè)生產(chǎn)核級鋯材鑄錠的生產(chǎn)線。按照年達(dá)到歷史最好水平,并在全國同類槽型中名列前茅。該公司戰(zhàn)略規(guī)劃,國核鋯業(yè)合金熔煉生產(chǎn)線將建成年產(chǎn)核近年來,連城分公司積極響應(yīng)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,可滿汰落后產(chǎn)能。2008年10月,關(guān)停了原寶川鋁廠4.5萬t足我國核電發(fā)展對核級材的需求,同時可為國家建設(shè)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。2011年8月15日以來,安排100kA電解國核鋯業(yè)合金熔煉生產(chǎn)線的順利試產(chǎn),是國家核電加系列電解槽停運截至8月19日,最后20臺電解槽退快推進第三代核電自主化進程中的又一重大里程碑標(biāo)志出生產(chǎn)線,標(biāo)志著該分公司100kA系列電解槽14萬t落著國核鋯業(yè)工作的主戰(zhàn)場已從工程建設(shè)轉(zhuǎn)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(shè)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(biāo)實現(xiàn)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(chǔ)。(中國鋁業(yè)連城分公司)CNMHG(國核鋯業(yè))有色設(shè)畫2011(6)25