一种铝电解槽保温调节及余热利用系统的制作方法

本实用新型属于铝电解领域，涉及铝电解槽的保温调节及余热利用。

背景技术：

电解槽是电解铝生产的核心设备，在电解铝的生产过程中，侧壁钢窗口温度高达300℃，大量的热量通过槽壳散发到厂房，不但降低了能量利用率，还恶化了劳动环境。在传统的电解铝工艺中，侧重于加强侧部散热，以避免电解槽过热。在最新的电解铝工艺中提倡低电压、低温电解。不论是应用传统的电解铝生产工艺还是现代的电解铝生产工艺，保温调节措施都非常有限，侧壁余热也没有有效利用。特别是现代的低电压、低温电解工艺中，需要有效利用侧壁余热的同时实现电解槽的保温，不至于在该电解工艺下出现“冷槽”现象。对于推进低温电解，提升电解铝工艺的整体水平都有重要的意义。另外，在铝电解槽的启动初期，由于缺少有效的保温措施，槽内衬和阴极内的热应力较大，容易导致槽内衬和阴极的破损，缩短铝电解槽的寿命。同时在非正常工况槽的处理中又缺少有效的调节措施，往往甚至影响到整个系列槽的安全运行。

铝电解槽现有的保温调节技术主要包括两个方面：一是通过调节电解槽侧衬材料的导热系数，实现铝电解槽的保温调节。该方法需要重新筑槽，且使用新型材料增加成本。二是通过在槽壳外壁放置保温材料以改变铝电解槽的保温性能。

铝电解槽现有的余热利用方法主要包括烟气余热回收利用和槽侧壁余热回收利用。本实用新型主要针对槽侧壁的余热回收利用。专利CN101054688 提出一种铝电解槽余热回收系统，通过传热介质由输送泵驱动通过管路系统在高、低温两套热交换器之间形成闭路循环。结构复杂，保温调节效果不好，实施成本高。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术不足，提出了一种铝电解槽保温调节及余热利用系统，实施简单，投资小，可以方便有效地进行铝电解槽热平衡的调节。

本实用新型所采用的技术方案：

一种铝电解槽保温调节及余热利用系统，在铝电解槽槽壳外壁设置集热装置（1），所述集热装置（1）设有出口和进口，每个集热装置的进口与大气联通，每个集热装置的出口通过出口管道和分管道（2）连接，各分管道通过控制阀门（3）与总管（4）连接；所述总管（4）出口与抽风机（5）连接。

所述的铝电解槽保温调节及余热利用系统，所述集热装置包括外罩壳（7）以及内部设置的迷宫式导流板（8），外罩壳（7）为封闭式结构，导流板设置在电解槽槽壳外壁与每个钢窗口对应位置。

所述的铝电解槽保温调节及余热利用系统，分管道通过控制阀门（3）采用调节阀，在每个电解槽内部设有温度检测传感器，所述温度检测传感器输出连接温控器，所述温控器控制连接所述控制阀门（3）。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型铝电解槽保温调节及余热利用系统，结构简单，设计合理，容易实施，投资小，可以方便有效地进行铝电解槽热平衡的调节。同时，还可以实现铝电解槽槽壳散热的收集，实现余热回收，提高铝电解槽的整体能量利用率，降低生产成本。对于铝电解槽的热平衡稳定和调节、余热利用以及能量利用率的提高等都具有重要的意义。

2、本实用新型铝电解槽保温调节及余热利用系统，可以针对电解槽所处的运行阶段和热平衡状态，进行积极、简单而有效的保温调节，可以排除各种外界干扰、减少热场波动，保持铝电解槽的热平衡，为铝电解槽的稳定运行奠定基础。

附图说明 图1是本实用新型铝电解槽保温调节及余热利用系统全局示意图；

图2a-图2d是本实用新型系统中集热装置可采用的结构形式示意图；

图3是本实用新型铝电解槽保温调节及余热利用系统空气流向示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

参见图1，本实用新型铝电解槽保温调节及余热利用系统，在铝电解槽槽壳外壁设置集热装置1，所述集热装置1设有出口和进口，每个集热装置的进口与大气联通，每个集热装置的出口通过出口管道6和分管道2连接，各分管道通过控制阀门3与总管4连接；所述总管4出口与抽风机5连接。

实施例2

本实施例的铝电解槽保温调节及余热利用系统，与实施例1的不同之处在于：所述集热装置包括外罩壳7以及内部设置的迷宫式导流板8，外罩壳7为封闭式结构，导流板设置在电解槽槽壳外壁与每个钢窗口对应位置。

集热装置可采用的结构形式如图2a-图2d所示，当然并不仅限于此。

实施例3

参见图1，本实施例的铝电解槽保温调节及余热利用系统，与实施例1或实施例2的不同之处在于：分管道通过控制阀门3采用调节阀，在每个电解槽内部设有温度检测传感器，所述温度检测传感器输出连接温控器，所述温控器控制连接控制阀门3。

本实用新型铝电解槽保温调节及余热利用系统，借助风机进行抽风，并通过阀门根据每台铝电解槽的槽况进行抽风量的调节，以实现铝电解槽的保温调节和余热利用。

参见图3，生产中，空气流向依次为：集热装置进口、集热装置（或由导流板8隔成的吸热、导流通道）、集热装置出口管道6、分管道2、分管道控制阀门3、总管4；可以根据每台铝电解槽的工况需要，通过调节分管阀门的开度进行抽风量的调节，以实现铝电解槽的保温调节及余热利用。

在铝电解槽启动初期可以关闭该槽的分管阀门，由于空气是良好的保温材料，可以减少热应力，起到保护槽内衬和阴极的作用。

在高温槽、炉帮过薄槽中可以通过增加分管阀门开度，加大抽风量，加强散热，有利于形成炉帮。

在低温槽、炉帮过厚槽中则可以关闭分管阀门，利用空气的保温性能，为电解槽保温，减少散热量。

所述的铝电解槽保温调节及余热利用系统，在供电出现波动或人为降低、增加系列电流时，可以根据需要调节分管阀门开度，以保证铝电解槽槽膛内型不受供电波动的影响。在正常工况槽中可以适当调整分管阀门开度实现槽壳的余热回收。

根据传热学原理，空气与固体表面的换热系数在风速不同时候可以从1W/m².K-100 W/m².K。本实用新型利用换热系数变化来调节铝电解槽的保温性能，可以针对电解槽所处的运行阶段和热平衡状态，进行积极、简单而有效的保温调节，可以排除各种外界干扰、减少热场波动，保持铝电解槽的热平衡，为铝电解槽的稳定运行奠定基础。同时，还可以实现铝电解槽槽壳散热的收集，实现余热回收，可以提高铝电解槽的整体能量利用率，降低全厂生产成本。

以常见的高温电解（电解温度950℃）为例。在启动初期关闭启动槽的分管阀门，由于空气是良好的保温材料，可以减少热应力，起到保护槽内衬和阴极的作用；在高温槽、炉帮过薄槽中（如电解质温度高达到960℃-970℃），可以增加分管道与总管之间的分管阀门开度，加大抽风量，加强散热，有利于形成炉帮；在低温槽、炉帮过厚槽中（如电解质温度低至940℃），则可以关闭分管阀门，利用空气的保温性能，为电解槽保温，减少热量损失；在供电出现波动或人为降低、增加系列电流时（偏离正常电解温度10℃以上），可以根据需要调节分管阀门开度，以保证铝电解槽槽膛内型不受供电波动的影响；在正常工况槽中（如电解质温度为950℃左右），可以通过适当调节分管阀门抽风实现槽壳的余热回收；通过风机回收的热空气则可以用于预热阳极、预热氧化铝等，可以提高电解槽的整体能量利用率，降低全厂生产成本。