本發(fā)明涉及電解設(shè)備，具體涉及電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法、開合裝置及電解槽設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、電解鋁耗電成本占比較大，約占電解鋁總成本的40%左右。隨著節(jié)能減排要求越來越嚴(yán)格，電解鋁企業(yè)對降低鋁電解槽能耗越來越重視。鋁電解槽設(shè)備的導(dǎo)電部件主要由陽極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)和陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)組成。陽極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括陽極母線和陽極炭塊組，陽極炭塊組包括鋁導(dǎo)桿、陽極鋼爪及陽極炭塊。陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括陰極炭塊組、鋼鋁爆炸塊、陰極鋁軟帶、陰極母線。陰極炭塊組是預(yù)焙鋁電解槽核心部件之一，主流電解槽槽型是每臺電解槽含有20-30組陰極炭塊組，通常每一組陰極炭塊組對應(yīng)一組陽極炭塊組，陽極炭塊組位于對應(yīng)陰極炭塊組的上方。傳統(tǒng)的陰極炭塊組主要由陰極炭塊、陰極導(dǎo)電棒和搗固糊/磷生鐵組成，陰極導(dǎo)電棒通過搗固糊搗固或磷生鐵澆注與陰極炭塊組合在一起，陰極導(dǎo)電棒一端凸出于陰極炭塊。在電解槽整體結(jié)構(gòu)中，陰極炭塊上表面承托熔融鋁液，陰極導(dǎo)電棒凸出于陰極炭塊的一端與鋼鋁爆炸塊的鋼端焊接，鋼鋁爆炸塊的鋁端與陰極鋁軟帶焊接，陰極鋁軟帶連接到陰極母線上。電解鋁生產(chǎn)過程中，電流依次通過陽極、電解液、鋁液、陰極炭塊、陰極導(dǎo)電棒、鋼鋁爆炸塊流入陰極鋁軟帶、陰極鋁母線，再匯入下一臺電解槽陽極。

2、由于在電解鋁生產(chǎn)過程中，沉入電解液中的陽極炭塊會損耗，因而在工作一段時間后，需要更換陽極炭塊組，也即換極操作，換極時，舊的陽極炭塊組被吊起離開電解槽，然后將新的陽極炭塊組吊起放到電解槽內(nèi)。而在此換極過程中，結(jié)合圖1，定義舊的陽極炭塊組為待換陽極炭塊組100，其正對應(yīng)的陰極炭塊組定義為對應(yīng)陰極炭塊組200，與待換陽極炭塊組100相鄰的陽極炭塊組為相鄰陽極炭塊組101，待換陽極炭塊組100吊離電解槽的槽殼1后，對應(yīng)陰極炭塊組200則失去了上下正對應(yīng)的陽極炭塊組，此時對應(yīng)陰極炭塊組200與其對應(yīng)的陽極炭塊組之間沒有了垂直電流，而是對應(yīng)陰極炭塊組200與其對應(yīng)的陽極炭塊組相鄰的另一個相鄰陽極炭塊組101之間產(chǎn)生偏向電流，也即原本待換陽極炭塊組100與對應(yīng)陰極炭塊組200之間的垂直電流變?yōu)榱讼噜応枠O炭塊組101與對應(yīng)陰極炭塊組200之間的偏斜電流，電流路徑由垂直變?yōu)閮A斜，電流路徑發(fā)生變化，造成電壓波動，而且受電流產(chǎn)生的磁場的影響，局部鋁液和電解液會涌動，造成局部電壓波動，壓降變大，從而導(dǎo)致增加較多電耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法，以解決目前的電解槽換極時因電壓波動而導(dǎo)致增加較多電耗的問題；本發(fā)明的目的還在于提供一種電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置及電解槽設(shè)備，以解決上述問題。

2、本發(fā)明的電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法的技術(shù)方案是：

3、電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法，包括：在陽極炭塊組更換過程中，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路斷開，在陽極炭塊組更換完成后，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路閉合。

4、有益效果：本發(fā)明開拓性地提供了一種在換極時防止電耗增多的電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法，在陽極炭塊組更換過程中，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路斷開，從而不再有電流流向與需要更換的陽極炭塊組對應(yīng)的陰極炭塊組，在陽極炭塊組更換完成后，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路閉合，保證正常通流；這樣能夠避免因陽極炭塊組更換而產(chǎn)生局部電壓波動，有利于降低電耗。

5、進(jìn)一步地，在陽極炭塊組更換完成后，等待設(shè)定時間，然后再將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路閉合。

6、進(jìn)一步地，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路閉合后，檢測更換好的陽極炭塊組與對應(yīng)的陰極炭塊組之間的電壓，當(dāng)電壓波動超出設(shè)定范圍，則繼續(xù)斷開對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路，反之，則保持所述電路閉合。

7、進(jìn)一步地，在陽極炭塊組更換過程中，檢測待更換的陽極炭塊組與對應(yīng)的陰極炭塊組之間的電壓，當(dāng)電壓超過設(shè)定值，則斷開所述電路。

8、進(jìn)一步地，將待更換的陽極炭塊組與對應(yīng)的陰極炭塊組之間的電壓信號傳遞到相應(yīng)控制設(shè)備，控制設(shè)備判斷電壓超過設(shè)定值時，控制所述電路上的開合機(jī)構(gòu)進(jìn)行斷開動作以使所述電路斷開。

9、進(jìn)一步地，通過開合裝置將陰極軟帶與陰極導(dǎo)電棒斷開導(dǎo)電連接而實(shí)現(xiàn)所述電路斷開。

10、本發(fā)明的電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置的技術(shù)方案是：

11、電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置，包括開合機(jī)構(gòu)，開合機(jī)構(gòu)包括安裝座、固定設(shè)置在安裝座上的靜觸頭和活動設(shè)置在安裝座上的動觸頭，動觸頭設(shè)有用于通過柔性連接結(jié)構(gòu)導(dǎo)電連接陰極炭塊組和陰極母線其中一個的動側(cè)連接結(jié)構(gòu)，靜觸頭設(shè)有用于通過固定連接結(jié)構(gòu)導(dǎo)電連接陰極炭塊組和陰極母線中另一個的靜側(cè)連接結(jié)構(gòu)，動觸頭在其活動行程上具有用于在更換陽極炭塊組時與靜觸頭分離的分離位以及在陽極炭塊組更換完成后與靜觸頭接合的接合位。

12、有益效果：本發(fā)明開拓性地提供了一種在換極時防止電耗增多的電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置，利用該開合裝置的靜觸頭與動觸頭分離、接合可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)陰極炭塊組與陰極母線之間的電路斷開、閉合，這樣在陽極炭塊組更換過程中，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路斷開，從而不再有電流流向與需要更換的陽極炭塊組對應(yīng)的陰極炭塊組，在陽極炭塊組更換完成后，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路閉合，保證正常通流；這樣能夠避免因陽極炭塊組更換而產(chǎn)生局部電壓波動，有利于降低電耗。

13、進(jìn)一步地，開合機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動所述動觸頭活動的驅(qū)動裝置，電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置還包括用于控制驅(qū)動裝置進(jìn)行動作的控制設(shè)備。

14、進(jìn)一步地，所述安裝座遮蓋在動觸頭和靜觸頭的導(dǎo)電部分的上方。

15、本發(fā)明的電解槽設(shè)備的技術(shù)方案是：

16、電解槽設(shè)備包括電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置，電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置包括開合機(jī)構(gòu)，開合機(jī)構(gòu)包括安裝座、固定設(shè)置在安裝座上的靜觸頭和活動設(shè)置在安裝座上的動觸頭，動觸頭設(shè)有用于通過柔性連接結(jié)構(gòu)導(dǎo)電連接陰極炭塊組和陰極母線其中一個的動側(cè)連接結(jié)構(gòu)，靜觸頭設(shè)有用于通過固定連接結(jié)構(gòu)導(dǎo)電連接陰極炭塊組和陰極母線中另一個的靜側(cè)連接結(jié)構(gòu)，動觸頭在其活動行程上具有用于在更換陽極炭塊組時與靜觸頭分離的分離位以及在陽極炭塊組更換完成后與靜觸頭接合的接合位。

17、有益效果：本發(fā)明開拓性地提供了一種在換極時防止電耗增多的電解槽設(shè)備，利用該開合裝置的靜觸頭與動觸頭分離、接合可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)陰極炭塊組與陰極母線之間的電路斷開、閉合，這樣在陽極炭塊組更換過程中，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路斷開，從而不再有電流流向與需要更換的陽極炭塊組對應(yīng)的陰極炭塊組，在陽極炭塊組更換完成后，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路閉合，保證正常通流；這樣能夠避免因陽極炭塊組更換而產(chǎn)生局部電壓波動，有利于降低電耗。

18、進(jìn)一步地，開合機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動所述動觸頭活動的驅(qū)動裝置，電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置還包括用于控制驅(qū)動裝置進(jìn)行動作的控制設(shè)備。

19、進(jìn)一步地，所述安裝座遮蓋在動觸頭和靜觸頭的導(dǎo)電部分的上方。

技術(shù)特征：

1.電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法，其特征是，在陽極炭塊組更換過程中，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路斷開，在陽極炭塊組更換完成后，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路閉合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法，其特征是，在陽極炭塊組更換完成后，等待設(shè)定時間，然后再將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路閉合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法，其特征是，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路閉合后，檢測更換好的陽極炭塊組與對應(yīng)的陰極炭塊組之間的電壓，當(dāng)電壓波動超出設(shè)定范圍，則繼續(xù)斷開對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路，反之，則保持所述電路閉合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法，其特征是，在陽極炭塊組更換過程中，檢測待更換的陽極炭塊組與對應(yīng)的陰極炭塊組之間的電壓，當(dāng)電壓超過設(shè)定值，則斷開所述電路。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法，其特征是，將待更換的陽極炭塊組與對應(yīng)的陰極炭塊組之間的電壓信號傳遞到相應(yīng)控制設(shè)備，控制設(shè)備判斷電壓超過設(shè)定值時，控制所述電路上的開合機(jī)構(gòu)進(jìn)行斷開動作以使所述電路斷開。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法，其特征是，通過開合裝置將陰極軟帶與陰極導(dǎo)電棒斷開導(dǎo)電連接而實(shí)現(xiàn)所述電路斷開。

7.電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置，其特征是，包括開合機(jī)構(gòu)，開合機(jī)構(gòu)包括安裝座、固定設(shè)置在安裝座上的靜觸頭和活動設(shè)置在安裝座上的動觸頭，動觸頭設(shè)有用于通過柔性連接結(jié)構(gòu)導(dǎo)電連接陰極炭塊組和陰極母線其中一個的動側(cè)連接結(jié)構(gòu)，靜觸頭設(shè)有用于通過固定連接結(jié)構(gòu)導(dǎo)電連接陰極炭塊組和陰極母線中另一個的靜側(cè)連接結(jié)構(gòu)，動觸頭在其活動行程上具有用于在更換陽極炭塊組時與靜觸頭分離的分離位以及在陽極炭塊組更換完成后與靜觸頭接合的接合位。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置，其特征是，開合機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動所述動觸頭活動的驅(qū)動裝置，電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置還包括用于控制驅(qū)動裝置進(jìn)行動作的控制設(shè)備。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置，其特征是，所述安裝座遮蓋在動觸頭和靜觸頭的導(dǎo)電部分的上方。

10.電解槽設(shè)備，其特征是，包括上述權(quán)利要求7-9任一項所述的電解槽陰極導(dǎo)電開合裝置。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電解設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法、開合裝置及電解槽設(shè)備。電解槽陰極導(dǎo)電開合控制方法包括在陽極炭塊組更換過程中，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路斷開，從而不再有電流流向與需要更換的陽極炭塊組對應(yīng)的陰極炭塊組，在陽極炭塊組更換完成后，將對應(yīng)的陰極炭塊組與陰極母線之間的電路閉合，保證正常通流；這樣能夠避免因陽極炭塊組更換而產(chǎn)生局部電壓波動，有利于降低電耗。

技術(shù)研發(fā)人員：梁學(xué)民,韓錦峰,馮冰,陳昱冉,梁知力
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6