我國鋁電解技術(shù)40年發(fā)展回顧(七)
2021年02月22日 9:35 6632次瀏覽 來源: 中國有色金屬報(bào) 分類: 鋁資訊 作者: 梁學(xué)民
280kA試驗(yàn)終獲成功
經(jīng)過3年多的研究、試驗(yàn)和仿真計(jì)算,攻關(guān)項(xiàng)目組終于完成了280kA試驗(yàn)槽的全部設(shè)計(jì)方案,試驗(yàn)即將轉(zhuǎn)入實(shí)質(zhì)性的實(shí)施階段。
方案會(huì)審——規(guī)模空前。1991年1月19日~23日,試驗(yàn)項(xiàng)目開工準(zhǔn)備工作正緊鑼密鼓地進(jìn)行。為確保項(xiàng)目建設(shè)方案的科學(xué)合理性和萬無一失,有色總公司科技局在北京平谷縣亞運(yùn)村水上運(yùn)動(dòng)中心賓館召開了一次全國各大鋁企業(yè)、大學(xué)、科研院所等35名專家參加的設(shè)計(jì)方案論證會(huì),專家成員有中南工業(yè)大學(xué)、北京大學(xué)、貴陽院、沈陽院、輕研院等科研院所的專家和來自貴州、撫順、青海、包頭、蘭州、連城等各大鋁廠的著名專家,這些專家有理論研究工作的學(xué)者教授,也有電解工藝的老專家,還有從事電解鋁設(shè)備、筑爐等一線工作的專家(如貴州鋁廠的于宗耀、青海鋁徐忠良教授等),項(xiàng)目組成員有34人參加了會(huì)議。
會(huì)議決定由7位德高望重的280kA試驗(yàn)項(xiàng)目“常設(shè)專家組”成員組成“核心專家組”,在聽取大專家組意見的基礎(chǔ)上,形成最終決議,足見有關(guān)部門對(duì)于此次會(huì)議的高度重視。說到底主管單位的領(lǐng)導(dǎo)還是對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目的成功心里沒有底,所以邀請(qǐng)了全國的專家們把把脈。筆者作為3場仿真和電解槽設(shè)計(jì)方案的主要匯報(bào)人之一,對(duì)這次會(huì)議的印象非常之深刻,令人難忘。鈕因鍵局長作為項(xiàng)目的總協(xié)調(diào)和主管領(lǐng)導(dǎo),自始至終傾注了大量的心血,不辭勞苦,幾乎親自組織、參加了每一次的討論會(huì)。中國工程院院士邱竹賢說:“多年來我們在鋁電解電化學(xué)領(lǐng)域研究取得了很多的成果,但在物理場研究方面很薄弱,這是現(xiàn)代工業(yè)電解槽的核心,貴陽院在這方面的研究開發(fā)走在了前邊,能夠設(shè)計(jì)出這樣的大槽子讓我感到很欣慰,第一步總是要邁出去。”
高度肯定——謹(jǐn)慎建議?;诋?dāng)時(shí)技術(shù)發(fā)展歷史背景和專家們的經(jīng)驗(yàn),專家們一方面對(duì)280kA試驗(yàn)充滿期待,又對(duì)這些年我們在160kA電解槽生產(chǎn)方面的一些問題心有余悸,會(huì)議經(jīng)過了熱烈(近乎激烈)地討論,最后經(jīng)過核心專家組的研究,做出了以下幾點(diǎn)結(jié)論:
① 對(duì)項(xiàng)目組在現(xiàn)有條件下所做的試驗(yàn)槽、試驗(yàn)車間工藝設(shè)計(jì)方案,采用的各項(xiàng)技術(shù)與當(dāng)前國際上的發(fā)展水平相比是先進(jìn)的;
② 電解槽三場仿真、槽內(nèi)襯設(shè)計(jì)方案、五點(diǎn)進(jìn)電母線配置方案的計(jì)算依據(jù)是可靠的,設(shè)計(jì)的電熱特性、電磁特性設(shè)計(jì)方法和各項(xiàng)指標(biāo)先進(jìn)、技術(shù)方案可行;
③ 陽極中縫設(shè)計(jì)200mm,改為250mm(186kA試驗(yàn)槽采用200mm,引進(jìn)160kA為250mm);
④ 陰極鋼棒由通長鋼棒改為中間斷開方式,中間斷開距離為250mm;
⑤ 參考當(dāng)時(shí)國際上一些大型槽技術(shù)特點(diǎn),建議1~3號(hào)槽結(jié)構(gòu)采用原方案,即直角搖籃式槽殼和渦輪蝸桿提升機(jī)構(gòu),4號(hào)槽采用船型搖籃式槽殼和三角板滾珠絲杠式的提升機(jī)構(gòu),由沈陽院負(fù)責(zé)完成設(shè)計(jì)工作。
主要技術(shù)方案獲得專家一致通過,大大鼓舞了試驗(yàn)組的信心。這次會(huì)議是歷史性的,它的召開是試驗(yàn)工作的重點(diǎn)轉(zhuǎn)入建設(shè)和工業(yè)試驗(yàn)階段的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
由沈陽院承擔(dān)4號(hào)槽在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行不同方案的試驗(yàn),今天看來是非常正確的,這是此次會(huì)議的又一貢獻(xiàn),船型槽殼在后來的大型槽發(fā)展應(yīng)用中充分得到了證明,也成為一種普遍的結(jié)構(gòu)形式;而三角板滾珠絲杠式的提升機(jī)構(gòu)也是后來市場上大家看到的沈陽院與貴陽院設(shè)計(jì)方案的標(biāo)志性差別,這是沈陽院霍慶發(fā)教授和王汝良、張萬福等專家的重要貢獻(xiàn)。
另外,從以上決議可以看出,陽極中縫由200mm加大到250mm,今天看顯然是保守了,隨著點(diǎn)式下料技術(shù)的應(yīng)用,已經(jīng)不需要那么大了。但是萬一造成下料不暢怎么辦?能不冒險(xiǎn)還是不要冒險(xiǎn);陰極鋼棒采用通長還是中間斷開,今天看結(jié)果已經(jīng)不是什么問題,雖然意見分歧很大,但在當(dāng)年引進(jìn)的160kA槽大面積破損的陰影籠罩下,日方采用的通長陰極鋼棒也有可能會(huì)是罪魁禍?zhǔn)字?,專家組希望結(jié)合我國在小型槽上已有長期生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的斷開式的陰極鋼棒,也是可以理解的。從這次會(huì)議結(jié)果,也可以看出老專家們內(nèi)心的期待和糾結(jié)。“是啊,至少能出鋁吧,不放心也要干!”“關(guān)鍵的技術(shù)要突破,要大膽試。”能試驗(yàn)的盡量試,多一些選擇。”“該保守的還是保守點(diǎn)兒,我們不能輸。”中國鋁電解技術(shù),就是這樣在一點(diǎn)一滴,循環(huán)往復(fù)、進(jìn)進(jìn)退退中不斷進(jìn)步、不斷完善、不斷發(fā)展壯大的。在整個(gè)280kA試驗(yàn)槽開發(fā)長達(dá)8年的歷程中,幾乎天天都面臨這樣那樣的問題和挑戰(zhàn)。
只是模仿?多年以后的一次國際交流活動(dòng)中,一位外國朋友曾說:“中國的大型電解槽是模仿國外某公司的技術(shù)設(shè)計(jì)的。”筆者聽后,當(dāng)時(shí)就嚴(yán)肅地跟他說道:“您錯(cuò)了,您可能不了解情況,中國的大型電解槽或許有借鑒國外技術(shù),但那只是公開的知識(shí),我們既沒有得到國外的任何幫助,也沒有國外提供的資料,甚至連國外的槽子都沒有看見過,完全是靠自己理論研究,一步步開發(fā)完成的,怎么能說模仿設(shè)計(jì)的?波音飛機(jī)你經(jīng)常坐,它就在你面前,全世界卻有幾家公司能夠模仿?”
我們在引進(jìn)日本技術(shù)的基礎(chǔ)上,經(jīng)歷了將近20年的時(shí)間,從物理場研究到引進(jìn)技術(shù)改造、180kA級(jí)電解槽的試驗(yàn),再到280kA特大型試驗(yàn)槽的開發(fā),這是模仿嗎?應(yīng)該說,到今天中國不但形成了自己的現(xiàn)代技術(shù)體系,而且與國際上最先進(jìn)的鋁業(yè)公司的代表性技術(shù)相比,不但有自己突出的特點(diǎn),而且在某些主要性能指標(biāo)上超過了國外水平,這是值得中國人自豪的。中國鋁電解大型化技術(shù)在當(dāng)今國際市場上的競爭優(yōu)勢決不遜色于任何產(chǎn)業(yè),而且成套技術(shù)和裝備實(shí)現(xiàn)了完全的國產(chǎn)化。
項(xiàng)目建設(shè)——艱難曲折。由于是第一次承擔(dān)這么大的電解槽的建設(shè)和試驗(yàn),所有參建單位都派出了最強(qiáng)的技術(shù)力量。鄭州輕金屬研究院副院長劉全樸擔(dān)任指揮長,后期項(xiàng)目啟動(dòng)運(yùn)行前,由副院長王平甫擔(dān)任廠長;魯光裕、黃志高、呂定雄等先后擔(dān)任副指揮長。為了確保電解槽鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量,承擔(dān)建設(shè)任務(wù)的中國第六冶金建設(shè)公司施工人員。為了保障電解槽結(jié)構(gòu)安全,盡管選拔了有豐富經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)秀焊工承擔(dān),還是不敢絲毫馬虎,在設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場指導(dǎo)下,按照不同部位焊接要求進(jìn)行模擬焊接,經(jīng)檢驗(yàn)合格才正式上崗操作;電解槽內(nèi)襯筑爐工作由青海鋁廠修建公司承擔(dān),由該公司總經(jīng)理徐忠良教授級(jí)高工親自帶隊(duì)施工。全體試驗(yàn)人員認(rèn)真負(fù)責(zé),每一個(gè)技術(shù)問題、每一次變更都要進(jìn)行認(rèn)真的討論,有時(shí)候?yàn)榱艘粋€(gè)變更幾家單位吵得面紅耳赤、不亦樂乎。
由于資金投入遠(yuǎn)超過初期預(yù)算(后期有所調(diào)整),加上需要考慮整個(gè)試驗(yàn)廠運(yùn)營增加的26臺(tái)140kA電解槽和輔助系統(tǒng),資金出現(xiàn)了較大的缺口。輕研院前后兩任院長田庚有和顧松青為了獲得資金支持,想方設(shè)法,四處奔走;王平甫臨危受命,關(guān)鍵時(shí)刻出任280kA試驗(yàn)廠廠長,克服重重困難,顯示了知識(shí)分子領(lǐng)導(dǎo)的魄力與膽識(shí)。終于在1992年中期,試驗(yàn)項(xiàng)目280kA槽建設(shè)基本完成。
解決電力難題——高層施援。然而,由于當(dāng)時(shí)河南的電力供應(yīng)情況變化,出現(xiàn)了嚴(yán)重的缺電。而且,沁陽電力集團(tuán)看到了鋁工業(yè)發(fā)展的有利條件,也開始規(guī)劃自己的電解鋁產(chǎn)業(yè),并在試驗(yàn)基地西側(cè)不足1公里的地方,率先建成了1萬噸/年的自焙槽鋁廠(沁陽鋁電集團(tuán)華懋鋁廠,沁奧鋁業(yè)的前身),使得本來就緊張的電力供應(yīng)更趨艱難,導(dǎo)致試驗(yàn)項(xiàng)目長時(shí)間不能啟動(dòng)運(yùn)行。到1993年夏天,時(shí)任中國有色金屬工業(yè)總公司總經(jīng)理吳建常,親自寫信給河南省委書記李長春,闡明國家攻關(guān)項(xiàng)目的重要性,希望河南省給予支持。在度過夏季農(nóng)業(yè)抗旱季電力高峰以后,試驗(yàn)場的電力情況很快得到改變,試驗(yàn)基地從140kA槽開始逐步啟動(dòng)運(yùn)行。
終獲成功。1995年1月,4臺(tái)280kA電解槽相繼啟動(dòng)運(yùn)行。試驗(yàn)組分為電氣保障組、工藝試驗(yàn)組、測試組和資料組四個(gè)小組,全面投入試驗(yàn)過程。為了考慮到鋁液焙燒可能對(duì)槽壽命產(chǎn)生影響,試驗(yàn)組放棄了當(dāng)時(shí)國內(nèi)普遍使用的日本鋁液焙燒技術(shù),總結(jié)了國內(nèi)當(dāng)時(shí)曾經(jīng)使用過的厚焦粒焙燒技術(shù)的不足,首次制定并采用了薄焦粒焙燒的技術(shù)方案。由于經(jīng)驗(yàn)不足,第一臺(tái)槽通電后出現(xiàn)了8組陽極不導(dǎo)電的不利情況。試驗(yàn)組及時(shí)總結(jié)改進(jìn),使后三臺(tái)槽焙燒啟動(dòng)順利完成。
經(jīng)過連續(xù)的運(yùn)行和試驗(yàn),在經(jīng)過1年多的試驗(yàn)和3個(gè)月的性能測試后,試驗(yàn)組完成全部的試驗(yàn)任務(wù),取得了令人滿意的試驗(yàn)結(jié)果,280kA電解槽獲得了巨大成功。
“280kA特大型鋁電解槽工業(yè)試驗(yàn)”是國家計(jì)委“七五”“八五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目,該項(xiàng)目由中國有色金屬工業(yè)總公司組織實(shí)施,鄭州輕研院、貴陽院和沈陽院共同承擔(dān)了該項(xiàng)目的開發(fā)設(shè)計(jì)、施工建設(shè)及工業(yè)試驗(yàn)任務(wù)。從1988年開始籌建大型鋁試驗(yàn)基地,經(jīng)過8年的攻關(guān),成功地開發(fā)了4臺(tái)280kA特大型鋁電解試驗(yàn)槽。經(jīng)過一年半的運(yùn)行,考核測試結(jié)果:試驗(yàn)槽取得了電流效率93.44%,直流電耗13114kWh/tAl。1996年11月通過了有色總公司組織的國家科技成果鑒定。
里程碑。280kA試驗(yàn)槽的開發(fā)成功,標(biāo)志著我國大型鋁電解槽技術(shù)已進(jìn)入世界領(lǐng)先行列,其高效、低耗、運(yùn)行可靠、投資省等優(yōu)點(diǎn),所完成的各項(xiàng)試驗(yàn),成為我國更大容量電解槽的基礎(chǔ)和模板。280kA試驗(yàn)槽的開發(fā)為我國鋁電解生產(chǎn)的規(guī)?;峁┝顺商紫冗M(jìn)技術(shù),被譽(yù)為我國鋁電解技術(shù)發(fā)展的里程碑,也成為中國電解鋁工業(yè)高速發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和強(qiáng)大引擎,并且孕育了此后又一個(gè)20年電解鋁一波又一波發(fā)展浪潮!
為此作出重大貢獻(xiàn)的既有程宗浩、張燕剛等老領(lǐng)導(dǎo),邱竹賢、姚世煥、楊瑞祥、張大有等高瞻遠(yuǎn)矚的老一輩領(lǐng)導(dǎo)和專家,也有鈕因鍵、顧松青、王平甫、劉全樸、于家謀、霍慶發(fā)等一代領(lǐng)導(dǎo)的精心領(lǐng)導(dǎo)和組織,還有眾多新一代年輕科技精英長達(dá)8年的克難攻堅(jiān)、晝夜奮戰(zhàn)。他們與280kA試驗(yàn)槽技術(shù)一樣,必將載入中國電解鋁發(fā)展的光輝史冊!
1998年,“280kA鋁電解槽工業(yè)試驗(yàn)”項(xiàng)目,獲得國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。這是有史以來我國電解鋁技術(shù)領(lǐng)域唯一的國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
責(zé)任編輯:于璐
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