[发明专利]风冷式铝电解槽废热利用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风冷式铝电解槽废热利用装置。

背景技术

我国电解生产金属铝过程，大多采用预焙阳极铝电解技术，电解温度为950℃左右，铝电解槽的平均电能利用率为48％左右，铝电解槽侧壁温度约300℃，槽底温度约90℃，槽上部排气管道约150℃的温度，有一半以上的能量以废热的形式散发到环境中，造成巨大的能源浪费，且对环境造成热污染。而且由于废热利用对电解槽本身的温度场分布和维持电解生产过程的能量平衡会造成复杂的影响，甚至会使得电解过程不能正常进行，因此，到目前为止尚无对铝电解槽废热的利用的相关报道。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是提供一种风冷式铝电解槽废热利用装置，该装置在维持电解槽热平衡的基础上利用废热产生电能，即首先满足铝电解工艺过程对铝电解槽内热平衡的要求，其次再利用其散发的废热进行转化。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种风冷式铝电解槽废热利用装置，其特征在于，包括热电模块、控制热能输出的冷却装置以及电池或负载，该热电模块的高温端紧贴固定在电解槽外壁，低温端接冷却装置，所述的热电模块的电压引出端接电池或负载；所述的冷却装置包括设置在所述热电模块的低温端的热管散热器件；鼓风机；连接鼓风机的鼓风管，该故风管的喷嘴安装在热管散热器件正对位置；固定在铝电解槽外壁的温度传感器；控制器，该控制器的输入端连接所述温度传感器的输出端。

该控制器采用PID、模糊控制或神经网络控制策略，或者上述多种控制策略的组合，上述控制策略根据电解槽的大小、槽型以及工艺条件确定。该控制器的输出端连接所述的鼓风机的转速控制端，用于控制冷却空气的流量。本发明的冷却装置具有控制铝电解槽外壁温度的功能

作为改进，所述的热电模块为多个，以串联或并联或串联及并联相结合的方式相互连接。

根据铝电解槽温度分布的具体情况，安装于电解槽侧部的热电模块的高温端工作温度优选为200～500℃，安装于电解槽底部的热电模块的高温端工作温度优选为50～150℃。

热电模块高温端与低温端优选维持60～100℃的温度差。

作为改进，所述的热电模块和电池或负载之间串联有稳流装置或稳流装置。

本发明所具有的有益效果有：

本发明通过对电解槽废热的利用，能降低铝电解过程的能源消耗，能提高铝电解能量利用率0.5～5％，由于电解铝是高耗能过程，因此能降低能源消耗，其意义尤为重大。现有的一些废热利用并没有考虑到铝电解槽的正常工作状态下热平衡的要求，且废热利用过程中，会对电解槽产生复杂的影响，很可能使正常的生产过程无法进行。本发明充分考虑了铝电解槽工作温度，热平衡条件的要求，将热电模块和冷却装置巧妙地结合，引入了铝电解槽热平衡控制系统，有利于电解槽电解温度的控制，尤其是侧部，底部温度的控制，从而控制炉帮的厚度，形成规整的炉膛内型，有效提高铝电解槽的使用寿命，在利用热能产生电能的过程不会对原有的铝电解过程产生任何不良影响。

附图说明

图1为本发明的总体结构框图；

图2为热电单元示意图；(1-导热陶瓷，2-导电铜片组成)

图3为热电模块示意图；(3-热电单元)

图4为本发明的实施例的具体结构图(4-热电模块，6-温度传感器，7-铝电解槽)；

图5为本发明的实施例的冷却装置的自动控制示意图；

图6为本发明热电模块风冷装置示意图。(8-热管散热器件，9-鼓风管，10-鼓风机，11-喷嘴)

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

本发明的总体结构框图如图1所示，该装置包括热电模块、冷却装置、稳压或稳流装置以及电池或负载；热电模块的低温端(即冷端)连接冷却装置，热电模块高温端(即热端)固定在铝电解槽外壁上，热电模块将热能转化为电能且其电压引出端通过所述的稳压或稳流装置向电池或负载输出电能。