[发明专利]一种利用铝电解生产烟气余热对氧化铝预热的方法

说明书

技术领域

本发明涉及余热利用技术领域，具体涉及一种利用铝电解生产余热对入槽氧化铝预热的方法。

背景技术

在现今的技术条件下，铝的工业化制备方法为熔盐电解法，即在由耐火材料砌筑的电解槽内，将氧化铝粉末熔解在熔融的电解质中，利用碳素材料作为电极进行电解，将氧化铝中的铝元素制备为单质铝。

一方面，熔盐电解工艺要求电解槽的温度必须保持在945-955℃之间，也就是说，所有参与反应的物料都需要加热到945-955℃之间。氧化铝粉作为主要原料，每生产1000kg电解铝需要消耗氧化铝粉1950kg。据计算，将这些氧化铝粉加热至电解槽的温度（升温至920℃左右）需要消耗电能约为1100kw.h，即平均每升高50℃的温度所消耗的电能约等于60kw.h。相反，如果在氧化铝入槽前将其温度提高50℃，就可以节省吨铝耗电量60kw.h。

另一方面，为了维持电解生产的正常进行，电解槽必须处于一种热平衡状态。如在电解槽内的侧部上必须要设置一层固态的电解质结壳，俗称炉帮，以保护电解槽的内衬耐火材料不被侵蚀损坏，从而保证电解槽的长周期运行；这就要求电解槽的很大一部分热量必须从电解槽的侧部散发出去。另外电解槽的炉膛温度与周围环境的高温差，也必然导致大量的热量向周围环境散失。据测算，即使利用现代最先进的电解槽和电解工艺，电解铝生产过程中，以热能形式所散失的能量几乎是电解铝生产总能耗的50%。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用铝电解生产余热对氧化铝预热的方法，在回收铝电解生产过程中所产生的余热的同时，将入槽前的氧化铝粉预热50℃以上，从而降低每吨铝的生产电耗60kw.h以上。

为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实施：

本发明的利用铝电解生产余热对氧化铝预热的方法，首先是电解槽排出的热烟气通过电解槽排烟管进入与排烟管串接的换热器的热端；之后热烟气将进入换热器冷端的冷压缩空气加热成热压缩空气；最后热压缩空气从串联在溜槽动力压缩空气管道上的换热器冷端出口进入溜槽动力压缩空气管道，进而预热溜槽和氧化铝粉；同时热量被置换后的热烟气从换热器的烟气出口排出。

本发明的利用电解铝生产余热来预热氧化铝粉的方法，由被加热的热压缩空气预热溜槽和氧化铝粉，从而提高入槽氧化铝粉的温度，达到降低电能消耗的目的。另外使电解生产过程中所产生的余热得到部分的回收，并重新返回到电解槽中循环利用，达到节能降耗的目的。

附图说明

图 1是本发明利用铝电解生产烟气余热来预热氧化铝粉的总体结构图；

图 2是本发明方法中使用的换热器的主视图；

图 3是本发明方法中使用的换热器的左视图；

图 4是本发明方法中使用的换热器热管的局部放大图；

图中：1、溜槽动力压缩空气管道；2、氧化铝粉；3、冷端出口；4、热压缩空气；5、冷压缩空气入口；6、烟气出口；7、排烟管；8、换热器；9、热烟气；10、热烟气入口；11、隔板；12、热管；13、电解槽；14、换热器冷端；15、换热器热端；16、螺旋翅片。

具体实施方式

结合图1，本实施例的利用电解铝生产烟气余热来预热氧化铝粉的方法实施时，是将换热器8设置在电解槽13上，具体是将换热器的热烟气入口10与电解槽的排烟管7串接，将换热器的冷端出口3与溜槽动力压缩空气管道1串接。

本发明实施时，电解槽13排出的热烟气9通过排烟管7进入热烟气入口10，冷压缩空气通过换热器的冷压缩空气入口5进入换热器冷端14；之后换热器热端15的热烟气9将冷压缩空气加热成热压缩空气；最后热压缩空气从换热器冷端出口3进入溜槽动力压缩空气管道1，进而预热溜槽和氧化铝粉2；同时热量被置换后的热烟气9从换热器的烟气出口6排出。

结合图2、图3和图4，实施本发明时所使用的换热器8，具有热烟气入口10、烟气出口6、冷压缩空气入口5和冷端出口3；其中，若干条热管12纵向排列组合置于换热器箱体内；箱体内设有倾斜设置的隔板11，将换热器箱体内热管分割为冷端14和热端15。为了加强传热效率，热管12的蒸发段和冷凝段通过焊接的螺旋翅片16来增大面积和管壁温度，将热烟气热量由换热器的热端传递至冷端。

本实施例的利用铝电解生产烟气余热来预热氧化铝粉的方法，一方面使入槽前的氧化铝粉温度升高，从而节省吨铝耗电量；另一方面使铝电解槽所散发的热能能够返回到电解铝生产系统中，提高电解铝生产的能量利用率，同时提高电解铝生产的经济效益。