一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统及控制方法与流程

本发明涉及铝电解，具体为一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统及控制方法。

背景技术：

1、当前我国新能源发电技术蓬勃发展，风力、太阳能、水力等新能源机组装机数量逐渐增加。但是由于部分类型的新能源发电具有随机性和波动性的特点，导致部分新能源电力上网困难，从而造成资源的浪费，或导致电网供电能力波动，影响高耗能企业的生产运行。

2、电解铝是典型的高耗能产业，电解铝企业具有耗电量大、负荷率高和负荷稳定的特点，且用电成本可占到总成本40%左右。面对大力发展的新能源发电领域和日益严苛的节能减排标准，电解铝企业可以根据自身特点，将新能源发电与电解铝生产有机结合起来，消纳成本低、波动性较大的新能源电力实现柔性生产。

3、一般情况下，单个电解系列拥有300台左右的电解槽，铝电解槽在生产时，槽内两极会在强大的直流电下发生电化学反应，产出铝液等产品，作为电化学反应过程中最重要的基础条件，能量平衡对铝电解槽生产至关重要；结合铝电解槽的形式以及生产实际需要，开发一种能实现铝电解槽柔性生产的技术方案十分必要。

技术实现思路

1、鉴于上述缺点与不足，本发明提供一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统及控制方法，可通过调节铝电解槽上部散热量，实现电解槽可以在系列电流变化较大的情况下柔性生产，也可以针对更换新阳极后的特殊情况进行分区域的散热与保温控制。

2、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案为：

3、一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统，包括铝电解槽，铝电解槽包括极上槽膛空间、水平罩板、阳极导杆和阳极大母线，其特征在于：还包括隔断散热装置、散热抽风装置、监测模块、上部散热调节控制系统和槽控机，所述铝电解槽设有用于排放烟气的烟道集气装置，隔断散热装置分别与散热抽风装置和铝电解槽连接，并且位于铝电解槽的极上槽膛空间内；所述监测模块分别与铝电解槽、槽控机和上部散热调节控制系统连接，上部散热调节控制系统分别与烟道集气装置和散热抽风装置连接；监测模块对铝电解槽的极上槽膛空间的散热状态进行实时监控，并将监控信息反馈至上部散热调节控制系统，上部散热调节控制系统对烟道集气装置和散热抽风装置中风机的功率和系统内烟道的流量进行调节，从而控制铝电解槽的上部散热热阻。

4、所述烟道集气装置位于铝电解槽的上部结构内部，分别与极上槽膛空间和车间的汇总烟管连接，所述烟道集气装置包括烟道集气罩、水平烟道和净化主烟管，所述烟道集气罩一端与极上槽膛空间连通，另一端与水平烟道连通，水平烟道通过净化主烟管和车间的汇总烟管连接，所述烟道集气罩和净化主烟管上均设有流量调节阀门。

5、所述隔断散热装置与铝电解槽外的车间环境的空气连通，隔断散热装置包括隔断散热板和进气管，所述隔断散热板设置在极上槽膛空间内且为中空构造，隔断散热板将极上槽膛空间分割成数个散热区域，每个散热区域内包含至少1个烟道入口且同一散热区域内空腔相互连通；所述进气管一端与电解车间空气连通，另一端穿过铝电解槽上端的水平罩板与隔断散热板的空腔连通，所述进气管上设有多个进气孔，隔断散热板内的空腔通过进气孔与电解车间内空气连通。

6、所述散热抽风装置包括槽内分管道、总管道和风机，所述槽内分管道一端与所述隔断散热装置的隔断散热板的空腔连通，另一端与总管道连通，总管道端部与风机连接，所述槽内分管道和总管道上均设有流量调节阀门。

7、所述监测模块包括系列电流监控装置、阳极电流测量装置和侧壁温度测量装置；所述系列电流监控装置读取槽控机内的系列电流数据；所述阳极电流测量装置包括电压检测探头，电压检测探头设置在铝电解槽的阳极导杆或阳极大母线上，用来测量槽内每个阳极的电流分布；所述侧壁温度测量装置设有温度检测探头，温度检测探头设在铝电解槽的侧壁上，用来测量铝电解槽侧壁的温度。

8、所述上部散热调节控制系统，控制烟道集气装置的流量调节阀门、净化主烟管的流量调节阀门、散热抽风装置中风机的功率、槽内分管道的流量调节阀门的开度，相应调整铝电解槽的上部散热量。

9、所述隔断散热板外表面分布有多个筋板且涂有耐高温热辐射涂料，隔断散热板材质为高导热材料。

10、一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统的控制方法，包括以下步骤：

11、s1：通过监测模块获取电解槽的系列电流，阳极电流分布和侧壁温度； s2：设置系列电流的基准下限值与基准上限值；

12、s3：以系列电流基准下限值和基准上限值为约束条件，根据监测模块输出的数据，上部散热调节控制系统分别控制控制烟道集气装置和散热抽风装置中风机的功率和流量调节阀门的开度。

13、其中s3中，包括以下情况：

14、s301：系列电流在基准下限值和基准上限值之间时，烟道集气装置中的风流量调节阀门保持正常开度，关闭散热抽风装置中的风机；

15、s302：系列电流低于基准下限值时，控制减小烟道集气装置中的风流量调节阀门的开度，关闭散热抽风装置中的风机；

16、s303：系列电流高于基准上限值时，控制加大烟道集气装置和散热抽风装置流量调节阀门的开度，打开散热抽风装置中的风机，并根据系列电流大小增加风机的功率；

17、s304：当某散热区域内更换新阳极，新阳极的电流未到达设定值之前，减小该散热区域内烟道集气罩流量调节阀门开度，减小该槽烟道集气装置和散热抽风装置中总管道的调节阀门的开度；

18、s305：当某散热区域内的侧壁温度过高时，增加该散热区域内烟道集气罩流量调节阀门开度。

19、本发明具有以下有益效果及优点：

20、1、本发明的隔断散热装置，可以将极上槽膛空间物理隔离成数个散热区域；该装置不工作时，可减少各散热区域的散热量；装置工作时，可定量调整散热区域的散热量；

21、2、本发明的烟道集气装置与集气罩流量调节阀门配合，可实现单独某个散热区域集气量调节，进而调整该散热区域的散热量；

22、3、本发明通过隔断散热装置和烟道集气装置调整铝电解槽上部散热量，实现电解槽可以在系列电流变化较大的条件下柔性生产，也可以针对更换新阳极后的特殊情况进行分区域的散热与保温控制。

技术特征：

1.一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统，包括铝电解槽，铝电解槽包括极上槽膛空间、水平罩板、阳极导杆和阳极大母线，其特征在于：还包括隔断散热装置、散热抽风装置、监测模块、上部散热调节控制系统和槽控机，所述铝电解槽设有用于排放烟气的烟道集气装置，隔断散热装置分别与散热抽风装置和铝电解槽连接，并且位于铝电解槽的极上槽膛空间内；所述监测模块分别与铝电解槽、槽控机和上部散热调节控制系统连接，上部散热调节控制系统分别与烟道集气装置和散热抽风装置连接；监测模块对铝电解槽的极上槽膛空间的散热状态进行实时监控，并将监控信息反馈至上部散热调节控制系统，上部散热调节控制系统对烟道集气装置和散热抽风装置中风机的功率和系统内烟道的流量进行调节，从而控制铝电解槽的上部散热热阻。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统，其特征在于：所述烟道集气装置位于铝电解槽的上部结构内部，分别与极上槽膛空间和车间的汇总烟管连接，所述烟道集气装置包括烟道集气罩、水平烟道和净化主烟管，所述烟道集气罩一端与极上槽膛空间连通，另一端与水平烟道连通，水平烟道通过净化主烟管和车间的汇总烟管连接，所述烟道集气罩和净化主烟管上均设有流量调节阀门。

3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统，其特征在于：所述隔断散热装置与铝电解槽外的车间环境的空气连通，隔断散热装置包括隔断散热板和进气管，所述隔断散热板设置在极上槽膛空间内且为中空构造，隔断散热板将极上槽膛空间分割成数个散热区域，每个散热区域内包含至少1个烟道入口且同一散热区域内空腔相互连通；所述进气管一端与电解车间空气连通，另一端穿过铝电解槽上端的水平罩板与隔断散热板的空腔连通，所述进气管上设有多个进气孔，隔断散热板内的空腔通过进气孔与电解车间内空气连通。

4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统，其特征在于：所述散热抽风装置包括槽内分管道、总管道和风机，所述槽内分管道一端与所述隔断散热装置的隔断散热板的空腔连通，另一端与总管道连通，总管道端部与风机连接，所述槽内分管道和总管道上均设有流量调节阀门。

5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统，其特征在于：所述监测模块包括系列电流监控装置、阳极电流测量装置和侧壁温度测量装置；所述系列电流监控装置读取槽控机内的系列电流数据；所述阳极电流测量装置包括电压检测探头，电压检测探头设置在铝电解槽的阳极导杆或阳极大母线上，用来测量槽内每个阳极的电流分布；所述侧壁温度测量装置设有温度检测探头，温度检测探头设在铝电解槽的侧壁上，用来测量铝电解槽侧壁的温度。

6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统，其特征在于：所述上部散热调节控制系统，控制烟道集气装置的流量调节阀门、净化主烟管的流量调节阀门、散热抽风装置中风机的功率、槽内分管道的流量调节阀门的开度，相应调整铝电解槽 的上部散热量。

7.根据权利要求3所述的一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统，其特征在于：所述隔断散热板外表面分布有多个筋板且涂有耐高温热辐射涂料，隔断散热板材质为高导热材料。

8.根据权利要求1所述的铝电解槽柔性生产上部散热调节系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的铝电解槽柔性生产上部散热调节系统的控制方法，其特征在于，s3中，包括以下情况：

技术总结
本发明公开一种铝电解槽柔性生产上部散热调节系统及控制方法，隔断散热装置分别与散热抽风装置和铝电解槽连接，监测模块分别与铝电解槽、槽控机和上部散热调节控制系统连接，上部散热调节控制系统分别与烟道集气装置和散热抽风装置连接；监测模块对铝电解槽的极上槽膛空间的散热状态进行实时监控，并将监控信息反馈至上部散热调节控制系统，上部散热调节控制系统对烟道集气装置和散热抽风装置中风机的功率和系统内烟道的流量进行调节，从而控制铝电解槽的上部散热热阻。本发明可以调节铝电解槽上部散热量，使得电解槽可以在系列电流变化较大的条件下实现柔性生产，可以针对更换新阳极后的特殊情况进行分区域的散热与保温控制。

技术研发人员：胡红武,张钦菘,刘雅锋,许立松,王旋,侯金龙,曹曦,付松
受保护的技术使用者：沈阳铝镁设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25