[发明专利]一种利用烟气调节热平衡的铝电解槽保温方法和装置

说明书

本发明公开了一种利用烟气调节热平衡的铝电解槽保温方法和装置，通过在电解槽的侧部槽壳安装热交换器，将电解排放的高温烟气通过进气支烟管，在电解槽控制系统的综合控制下引入到热交换器中，使得部分烟气的热量合理地用于对电解槽槽壳侧部的保温，实现对电解槽槽壳热量散热的最优化动态调节，对电解槽内部进行保温，避免电解热量的流失，有利于电解槽的低能耗稳定运行。同时在进气支烟管上装有流量控制阀，用于控制进入热交换器的烟气流量大小，在对电解槽侧部进行保温、使电解槽低能耗稳定运行的同时，实现对电解槽的热平衡调节，可大幅度减少电解槽的实际热损失，从而达到铝电解生产节能降耗的目的。

技术领域

本发明属于铝电解热能管理技术，具体涉及一种利用烟气调节热平衡的铝电解槽保温方法和装置。

背景技术

在Hall-Héroul法预焙铝电解生产中，电解槽的能耗依然维持在一个较高的水平，电解槽的槽电压一般在4.0V左右，而电解槽的散热折合电压一般在1.8V左右，由此可知电解槽的能量利用率约为50％，即电解槽有近一半的能量通过电解槽散热损失了。随着铝电解节能减排工作的持续开展和行业准入门槛的一步步提高，如何减少电解槽的散热，或者将电解槽散失的热量合理利用，从而提高电解槽的能量利用率，已经成为铝电解行业普遍关注的热点问题。

从铝电解槽的热量收入和支出来看，铝电解槽的热收入主要来源于电解质熔体的焦耳热，电解槽的散热主要集中在电解槽上部覆盖料、钢爪和侧部槽壳，其中上部散热约占总散热的50％，侧部槽壳散热约占总散热的35％左右。同时，铝电解槽侧部的热量流失不仅关系着电解槽的能量利用率，而且影响着电解槽炉膛内形的建立、电流效率的高低和电解槽的稳定运行。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的铝电解槽因槽体散热导致的能耗损失，提供一种利用烟气调节热平衡的铝电解槽保温方法和装置，通过大幅度减少电解槽的实际热损失，达到节能铝电解槽节能降耗的目的。

本发明采用如下技术方案实现：

一种利用烟气调节热平衡的铝电解槽保温方法，在电解槽的主烟管上引出铝电解槽的排放烟气至与电解槽槽壳外壁接触的热交换器，通过排放烟气与电解槽槽壳之间进行热交换实现对铝电解槽内部进行保温。

进一步的，所述排放烟气通过流量控制阀引出，通过电解槽控制系统对电解槽内的热平衡进行计算来调节所述流量控制阀。

具体调节如下：根据公式δ＝α(T_l-T_a)/(T_b-T_l)-β计算炉帮厚度，保证炉帮厚度处于正常范围内，当工艺操作导致槽壳温度小于正常值或电解质过热度减小时(如系列电流降低，电解槽换极，下料过多等)，增加进入支烟管的烟气流量，增加保温；当工艺操作导致槽壳温度大于正常值或电解质过热度增大时(如系列电流增加，铝液水平过低等)，减少进入支烟管的烟气流量，减少保温。烟气具体调节流量根据不同的槽型进行确定。

式中，δ表示炉帮厚度，单位为mm；T_b为电解质温度，单位为℃；T_l为电解质初晶温度，单位为℃；T_a为槽壳温度，单位为℃；β为侧部内衬材料、伸缩缝及钢板的厚度之和，单位为mm；α为炉帮厚度计算系数，不同的电解槽可根据实测T_b、T_a、T_l和β反推计算。

本发明还公开了一种利用烟气调节热平衡的铝电解槽保温装置，包括从电解槽的主烟管引出的进气支烟管以及与进气支烟管连接的热交换器，所述热交换器贴设在电解槽槽壳外壁上，所述进气支烟管上设有流量控制阀，所述热交换器的出气端通过回流支烟管连接至烟气处理系统。

进一步的，所述回流支烟管与排放主烟管连接，所述回流支烟管、进气支烟管和热交换器形成与主烟管并联的保温回路。