本發(fā)明屬于鋁電解領域，涉及鋁電解槽的保溫調(diào)節(jié)及余熱利用。

背景技術：

電解槽是電解鋁生產(chǎn)的核心設備，在電解鋁的生產(chǎn)過程中，側(cè)壁鋼窗口溫度高達300℃，大量的熱量通過槽殼散發(fā)到廠房，不但降低了能量利用率，還惡化了勞動環(huán)境。在傳統(tǒng)的電解鋁工藝中，側(cè)重于加強側(cè)部散熱，以避免電解槽過熱。在最新的電解鋁工藝中提倡低電壓、低溫電解。不論是應用傳統(tǒng)的電解鋁生產(chǎn)工藝還是現(xiàn)代的電解鋁生產(chǎn)工藝，保溫調(diào)節(jié)措施都非常有限，側(cè)壁余熱也沒有有效利用。特別是現(xiàn)代的低電壓、低溫電解工藝中，需要有效利用側(cè)壁余熱的同時實現(xiàn)電解槽的保溫，不至于在該電解工藝下出現(xiàn)“冷槽”現(xiàn)象。對于推進低溫電解，提升電解鋁工藝的整體水平都有重要的意義。另外，在鋁電解槽的啟動初期，由于缺少有效的保溫措施，槽內(nèi)襯和陰極內(nèi)的熱應力較大，容易導致槽內(nèi)襯和陰極的破損，縮短鋁電解槽的壽命。同時在非正常工況槽的處理中又缺少有效的調(diào)節(jié)措施，往往甚至影響到整個系列槽的安全運行。

鋁電解槽現(xiàn)有的保溫調(diào)節(jié)技術主要包括兩個方面：一是通過調(diào)節(jié)電解槽側(cè)襯材料的導熱系數(shù)，實現(xiàn)鋁電解槽的保溫調(diào)節(jié)。該方法需要重新筑槽，且使用新型材料增加成本。二是通過在槽殼外壁放置保溫材料以改變鋁電解槽的保溫性能。

鋁電解槽現(xiàn)有的余熱利用方法主要包括煙氣余熱回收利用和槽側(cè)壁余熱回收利用。本發(fā)明主要針對槽側(cè)壁的余熱回收利用。專利cn101054688提出一種鋁電解槽余熱回收系統(tǒng)，通過傳熱介質(zhì)由輸送泵驅(qū)動通過管路系統(tǒng)在高、低溫兩套熱交換器之間形成閉路循環(huán)。結(jié)構復雜，保溫調(diào)節(jié)效果不好，實施成本高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術不足，提出了一種鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)，實施簡單，投資小，可以方便有效地進行鋁電解槽熱平衡的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明所采用的技術方案：

一種鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)，在鋁電解槽槽殼外壁設置集熱裝置（1），所述集熱裝置（1）設有出口和進口，每個集熱裝置的進口與大氣聯(lián)通，每個集熱裝置的出口通過出口管道和分管道（2）連接，各分管道通過控制閥門（3）與總管（4）連接；所述總管（4）出口與抽風機（5）連接。

所述的鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)，所述集熱裝置包括外罩殼（7）以及內(nèi)部設置的迷宮式導流板（8），外罩殼（7）為封閉式結(jié)構，導流板設置在電解槽槽殼外壁與每個鋼窗口對應位置。

所述的鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)，分管道通過控制閥門（3）采用調(diào)節(jié)閥，在每個電解槽內(nèi)部設有溫度檢測傳感器，所述溫度檢測傳感器輸出連接溫控器，所述溫控器控制連接所述控制閥門（3）。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)，結(jié)構簡單，設計合理，容易實施，投資小，可以方便有效地進行鋁電解槽熱平衡的調(diào)節(jié)。同時，還可以實現(xiàn)鋁電解槽槽殼散熱的收集，實現(xiàn)余熱回收，提高鋁電解槽的整體能量利用率，降低生產(chǎn)成本。對于鋁電解槽的熱平衡穩(wěn)定和調(diào)節(jié)、余熱利用以及能量利用率的提高等都具有重要的意義。

2、本發(fā)明鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)，可以針對電解槽所處的運行階段和熱平衡狀態(tài)，進行積極、簡單而有效的保溫調(diào)節(jié)，可以排除各種外界干擾、減少熱場波動，保持鋁電解槽的熱平衡，為鋁電解槽的穩(wěn)定運行奠定基礎。

附圖說明圖1是本發(fā)明鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)全局示意圖；

圖2a-圖2d是本發(fā)明系統(tǒng)中集熱裝置可采用的結(jié)構形式示意圖；

圖3是本發(fā)明鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)空氣流向示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。

實施例1

參見圖1，本發(fā)明鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)，在鋁電解槽槽殼外壁設置集熱裝置1，所述集熱裝置1設有出口和進口，每個集熱裝置的進口與大氣聯(lián)通，每個集熱裝置的出口通過出口管道6和分管道2連接，各分管道通過控制閥門3與總管4連接；所述總管4出口與抽風機5連接。

實施例2

本實施例的鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)，與實施例1的不同之處在于：所述集熱裝置包括外罩殼7以及內(nèi)部設置的迷宮式導流板8，外罩殼7為封閉式結(jié)構，導流板設置在電解槽槽殼外壁與每個鋼窗口對應位置。

集熱裝置可采用的結(jié)構形式如圖2a-圖2d所示，當然并不僅限于此。

實施例3

參見圖1，本實施例的鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)，與實施例1或?qū)嵤├?的不同之處在于：分管道通過控制閥門3采用調(diào)節(jié)閥，在每個電解槽內(nèi)部設有溫度檢測傳感器，所述溫度檢測傳感器輸出連接溫控器，所述溫控器控制連接控制閥門3。

本發(fā)明鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)，借助風機進行抽風，并通過閥門根據(jù)每臺鋁電解槽的槽況進行抽風量的調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)鋁電解槽的保溫調(diào)節(jié)和余熱利用。

參見圖3，生產(chǎn)中，空氣流向依次為：集熱裝置進口、集熱裝置（或由導流板8隔成的吸熱、導流通道）、集熱裝置出口管道6、分管道2、分管道控制閥門3、總管4；可以根據(jù)每臺鋁電解槽的工況需要，通過調(diào)節(jié)分管閥門的開度進行抽風量的調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)鋁電解槽的保溫調(diào)節(jié)及余熱利用。

在鋁電解槽啟動初期可以關閉該槽的分管閥門，由于空氣是良好的保溫材料，可以減少熱應力，起到保護槽內(nèi)襯和陰極的作用。

在高溫槽、爐幫過薄槽中可以通過增加分管閥門開度，加大抽風量，加強散熱，有利于形成爐幫。

在低溫槽、爐幫過厚槽中則可以關閉分管閥門，利用空氣的保溫性能，為電解槽保溫，減少散熱量。

所述的鋁電解槽保溫調(diào)節(jié)及余熱利用系統(tǒng)，在供電出現(xiàn)波動或人為降低、增加系列電流時，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)分管閥門開度，以保證鋁電解槽槽膛內(nèi)型不受供電波動的影響。在正常工況槽中可以適當調(diào)整分管閥門開度實現(xiàn)槽殼的余熱回收。

根據(jù)傳熱學原理，空氣與固體表面的換熱系數(shù)在風速不同時候可以從1w/m².k-100w/m².k。本發(fā)明利用換熱系數(shù)變化來調(diào)節(jié)鋁電解槽的保溫性能，可以針對電解槽所處的運行階段和熱平衡狀態(tài)，進行積極、簡單而有效的保溫調(diào)節(jié)，可以排除各種外界干擾、減少熱場波動，保持鋁電解槽的熱平衡，為鋁電解槽的穩(wěn)定運行奠定基礎。同時，還可以實現(xiàn)鋁電解槽槽殼散熱的收集，實現(xiàn)余熱回收，可以提高鋁電解槽的整體能量利用率，降低全廠生產(chǎn)成本。

以常見的高溫電解（電解溫度950℃）為例。在啟動初期關閉啟動槽的分管閥門，由于空氣是良好的保溫材料，可以減少熱應力，起到保護槽內(nèi)襯和陰極的作用；在高溫槽、爐幫過薄槽中（如電解質(zhì)溫度高達到960℃-970℃），可以增加分管道與總管之間的分管閥門開度，加大抽風量，加強散熱，有利于形成爐幫；在低溫槽、爐幫過厚槽中（如電解質(zhì)溫度低至940℃），則可以關閉分管閥門，利用空氣的保溫性能，為電解槽保溫，減少熱量損失；在供電出現(xiàn)波動或人為降低、增加系列電流時（偏離正常電解溫度10℃以上），可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)分管閥門開度，以保證鋁電解槽槽膛內(nèi)型不受供電波動的影響；在正常工況槽中（如電解質(zhì)溫度為950℃左右），可以通過適當調(diào)節(jié)分管閥門抽風實現(xiàn)槽殼的余熱回收；通過風機回收的熱空氣則可以用于預熱陽極、預熱氧化鋁等，可以提高電解槽的整體能量利用率，降低全廠生產(chǎn)成本。