1、鋁電解是高能耗行業(yè)，電解鋁行業(yè)的節(jié)能對國民經濟發(fā)展有著重要的影響。通過改善傳統的鋁電解生產工藝條件來進一步降低槽電壓和提高電流效率成為鋁電解節(jié)能技術發(fā)展的主要途徑。優(yōu)化陰極母線配置可以有效地降低鋁液波動層的厚度，進而降低槽電壓。本文以重慶天泰鋁業(yè)有限公司160kA系列預焙鋁電解槽為研究對象，深入研究了不同工藝條件對磁場的影響和強化電流對電、磁、流場的影響，最后優(yōu)化出合理的母線配置。本文主要研究內容和取得的結果如下:
　　(1)利用

2、仿真軟件ANSYS和CFX建立了鋁電解槽的電-磁-流耦合計算模型，并用該模型分別對電流為160kA和175kA運行時做了計算，160kA的計算結果與實測值吻合較好，驗證了模型的可靠性。175kA計算結果表明，電解槽三個方向磁場增大的比例與電流強化的比例相同，即電流增大9.4％，磁場的最大值和平均值也增大9.4％。
　　(2)利用重慶天泰175KA預焙鋁電解槽電磁模型，研究分析了不同工藝條件對磁場的影響:發(fā)現鋁液高度對水平磁場影響大

3、，對垂直磁場影響小，X方向磁場隨鋁液高度的增加近似呈線性增大，Y方向的磁場隨鋁液高度的增加略有所增大，Z方向的磁場隨著鋁液高度的增加基本保持恒定;極距對Y方向磁場影響大，對X和Z方向磁場影響小，隨著極距的增大，Y方向磁場先降低后保持不變，X和Z方向磁場基本沒變化;電解質高度變化對鋁電解槽磁場的影響比較小，三個方向的磁場隨著電解質高度的增加，都保持恒定;爐幫形狀對Y方向的磁場影響大，對X和Z方向磁場影響小;橫梁母線的移動對磁場的影響大，隨

4、著陽極的消耗，橫梁母線的下移，三個方向的磁場都在增大;換極對X方向磁場影響小，對Y和Z方向的磁場影響大。
　　(3)基于電解槽電流效率低的問題，提出了一種能改善槽內磁場的母線配置方案。該母線配置方案是在原系列電解槽母線不變的情況下，單獨在槽底和槽側部施加補償母線，進行分區(qū)域分段補償槽內垂直磁場。
　　(4)對優(yōu)化后175KA系列電解槽磁場和流場做了計算，結果表明，優(yōu)化后垂直磁場的最大值為21.1GAUSS，位于陽極投影外，平

5、均值為3.58GAUSS，四個象限的平均值也都在5Gauss以內，鋁液界面向上變形量為2.6cm，整體變形量為5.3cm，相對于優(yōu)化前有很大幅度的下降。據青銅峽鋁業(yè)和包頭鋁業(yè)經過母線改造后電流效率分別提高4％和2.2％，結合天泰鋁業(yè)的磁場情況，保守估計提高電流效率2％（槽平均電壓按3.8v），直流電耗將降低277kWh/t-A1，噸鋁可節(jié)電178.2 kWh/t*Al。
　　本文提出了一種新型的母線配置方案，提出的方案廠方已經采納