新型绝缘材料在400KA电解系列集气罩的工业应用

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摘 要： 本文通过对铝电解槽新型绝缘材料在国内技术现状的分析，提出了400ka电解系列集气罩绝缘材料的选择和安装方案，并经过在400KA电解系列的工业化对比试验，为新型绝缘材在400KA电解系列的应用提供了理论数据和实践经验，具有很好的工业化应用和推广价值。

关键词： 铝电解槽； 集气罩； 新型绝缘材料

中图分类号： TB3 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）05-0055-02

1前言

中国铝业股份有限公司兰州分公司400KA电解系列自2007年投产以来，由于受高温和强磁场的影响，电解槽槽罩板上下边缘的绝缘材料已经严重老化，很多绝缘物已经炭化、散落，虽经多次修复，已经失去绝缘效果，在更换阳极的过程中一揭开槽罩板就出现打火、放电现象，导致电解槽漏电现象严重，尤其在电解槽发生阳极效应时电解槽四周槽罩板漏电打火、漏电更为严重，槽罩板漏电对400KA电解槽的安全平稳运行已经存在极大的安全隐患，电解系列电流空耗现象严重。2009年6月公司技术中心在400KA电解系列20台电解槽槽罩板底部加装采用U型MPI耐高温绝缘材料进行工业化试验。经过近两年时间的工业化实践，该20台试验槽的槽罩板绝缘良好，漏电现象大幅减小，电流空耗现象得到有效控制，极大地降低了电流损失。

另一方面，400KA电解系列电解槽槽侧部风格网板由于在投产初期施工单位在项目施工时对风格网板没有进行固定，由于强磁场原因使电解槽两侧的风格网板与风格网支架角钢相搭接；再者，由于电解槽槽壳变形较多，更加促使风格网板与角钢搭接，造成严重的漏电现象。尤其在电解槽发生阳极效应时电解槽四周风格网板打火、漏电更为严重，严重的漏电使电流空耗上升，电解槽电流效率下降，同时存在严重的安全隐患。电解一厂虽然每天安排专人检查、整改，但不能从根本上解决风格网板的绝缘问题，只有在电解槽槽侧部风格网板上加装U型MPI耐高温绝缘材料以防止电解槽风格网板漏电。

基于以上多种因素，对400KA电解系列槽罩板和风格网板加装U型MPI耐高温绝缘材料是解决电解槽漏电的必要措施，也是降低电解槽槽运行电压，达到节能降耗的作用，可以从根本上解决电解槽的漏电问题，为进一步低温、低电压及新型结构槽的安全、平稳运行创造较好的条件。

2绝缘材料的选择和安装方案

为解决电解槽集气罩漏电的问题，寻求一种新型的耐高温、高强度的绝缘件，能取代传统U型铝板包夹绝缘板的方法，使槽罩板完全没有电流通过，达到安全、节能的效果。

2.1材料的选择

选用MPI耐高温绝缘材料是MPI树脂和玻璃纤维的复合材料，其产品具有较强的抗压，抗弯强度，绝缘性、耐热性、阻燃性等优良性能，能很好地满足电解生产的需要。其性能指标如下：①抗压强度（Mpa）≥200；②拉伸强度(MPa)≥170；③电击穿强度(kv/mm)≥50；④长期耐热温度(℃)≥300；⑤（960℃）灼热丝试验――无燃烧或灼热；⑥表面耐电压――不击穿，不闪络；⑦阻燃性 氧指数35；⑧耐腐性 高温下耐酸碱。

2.2 MPI耐高温绝缘材料的技术创新点

（1）使用MPI树脂为主要原材料，该材料比同类型产品更具有耐高温、高强度、高介电、重防腐等特点。

（2）采用MPI树脂呈一体式结构，相互之间的配合没有间隙。

（3）MPI绝缘槽不导电，槽罩板上没有电流通过，电流不会在槽罩板上空耗掉，从而节约电能、增加电效。

（4）攻克了传统绝缘槽不耐高温、不节能、安装复杂、维修次数繁多的难题。

2.3电解槽槽罩板U型绝缘材料的安装

每台电解槽有60块槽罩板，每块槽罩板需要安装两块长25cm的U型绝缘材料。

2.4电解槽槽侧部风格网板U型绝缘材料的安装

每台电解槽有22块风格网板，每块风格网板需要安装两块长4cm的U型绝缘材料。

3 400KA电解系列电解槽槽罩板U型绝缘材料试验对比分析

3.1试验槽号和试验时间

对比槽号：5001#--5010#，6001#--6010#；其余268台电解槽。

试验时间：2010年5月份开始安装，使用至今。

3.2 400KA电解系列电解槽槽罩板U型绝缘材料试验对比分析

在400KA电解系列随意抽取5055#、5064#两台槽上对槽罩板与槽沿板之间进行电压测量，平均值为0.819V（如表1所示）说明有部分电流在槽罩板与槽沿板之间形成回路，造成电流空耗。

从表1可以看出，5055#槽A16、B4、B12和5064#槽A1、A16完全无绝缘作用。

而试验槽5001#--5010#，6001#--6010#20台槽上对槽罩板与槽沿之间进行电压测量，平均值仅为0.003V，说明MPI耐高温U型槽罩起到了绝缘作用。

在5006#、6006#两台槽上对槽罩板与槽沿板之间进行电压测量，平均值为0.003V（如表2所示），说明几乎无电流经过此回路，起到了绝缘作用。

从耐高温、耐磨损角度来看，现在20台槽自2011年5月份开始使用已有，已经近一年时间，槽罩板上MPI耐高温U型槽罩基本完好，无破损现象。

从以上对比分析可以看出，实验使用的MPI耐高温U型电解槽槽集气罩电压降仅为0.003V，从水平罩板到槽沿板几乎无电流通过，较好地解决了电解槽槽罩通过旁路导电作无用功的状况，对降低槽电压和提高电流效率起到了良好作用，仅从绝缘效果上来看非常值得推广使用。

4结语

4.1经济效益分析

根据试验测试结果来算，安装上MPI耐高温绝缘槽后，至少降低电压0.03V，因此：

（1）节约电能的效益（以400KA电解槽为例）。每小时可节电W=UIt=0.03V×400KA×1=12kwh，按0.35元/kwh计算，每小时能节约电费11.2元，每天每台槽可节约电费100.8元。每年每台槽可节约电费1.84万元。

（2）环保效益。传统绝缘槽由两者独立的部件组合而成，相互之间的配合有间隙，造成罩板之间不严，烟气外冒影响净化效果，而耐高温绝缘槽可以解决烟气外冒问题。

（3）减轻工人劳动强度，节约维修成本。耐高温u型绝缘槽一般使用寿命在三年左右，而传统绝缘槽的使用寿命最多不超过半年，每次更换1个工区大约需要10万元。

（4）安全性。安装上耐高温U型绝缘槽，槽罩板不带电。

4.2社会效益分析

试验使用的MPI耐高温U型槽罩电压降仅为0.003V，从水平罩板到槽沿板几乎无电流通过，较好地解决了电解槽槽罩通过旁路导电作无用功的状况，对降低槽电压和提高电流效率起到良好的作用。