一种可控式电解铝槽散热窗口余热回收装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于热量回收与节能技术领域，涉及一种可控式电解铝槽散热窗口余热回收装置，包括循环水泵调节控制线、补充水加压泵、引射器、循环水泵、供液母管、分液支管、第一分支流量调节阀、第一个取热单元、第二个取热单元、第n个取热单元、两相流支路管、循环水管、加压泵调节控制线、分液头、第二分支流量调节阀、两相流母管、气液分离器、液位计、水位信号线、中央控制器、安全阀、蒸汽温度压力信号线、取热单元温度信号线、供气管、第m分支流量调节阀、取热支路、进水管、出水管、取热单元、下钢板；合理回收利用散热窗口余热，改善车间工作环境，有效控制电解铝槽内温度分布，降低生产成本，其整体结构设计简单，原理科学，应用环境友好。

Heat recovery device for heat dissipation window of controllable electrolytic aluminium tank

The invention belongs to the field of heat recovery and energy saving technology, relates to a controllable electrolytic aluminum window cooling heat recovery device, including circulating pump control line, add water pressure pump, injector, circulating water pump, liquid supply pipe and the liquid pipe, the first branch flow regulating valve, a first heat unit, second heat unit, n unit, two-phase flow heat pipe, branch circulation pipe, pressure pump control line, liquid head, second branch flow control valve, flow pipe, gas-liquid separator, liquid level meter, water level signal line, central controller, safety valve, steam temperature, pressure signal line heat unit temperature signal line, air supply pipe and the branch of M flow control valve, heat branch, inlet and outlet pipe, heating unit, steel plate; the recovery and utilization of waste heat radiating window, improve workshop The working environment can effectively control the temperature distribution in the electrolytic aluminum tank and reduce the production cost. The overall structure design of the utility model is simple, the principle is scientific and the application environment is friendly.

【技术实现步骤摘要】
一种可控式电解铝槽散热窗口余热回收装置
：本专利技术属于热量回收与节能
，涉及一种将电解铝槽散热窗口的余热进行合理回收利用，为用户提供一定压力的饱和蒸汽，并有效控制每个窗口的散热量，以保证电解铝槽内形成均匀稳定温度的可控式余热回收系统。
技术介绍
：电解铝就是通过电解得到铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法，该方法采用熔融冰晶石作为溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应。电解铝生产工艺要求在均匀稳定的工作温度下进行，为保证形成均匀稳定的温度分布，在每个电解铝槽四周都布置有几十个散热窗口，这些散热窗口形状为凹形，最内侧壁面温度高达300℃-350℃，并以辐射和自然对流的形式向生产车间内部散发热量，由于壁面温度较高导致向外散热量较大，使生产车间工作环境恶劣，夏季两电解铝槽间过道的温度常常在60℃以上,工作人员在这样的环境中工作效率低，散热窗口散发的余热不能合理利用，造成能源浪费。若将电解铝槽散热窗口作为热源，合理回收利用该部分余热，既能够降低能耗、实现节能减排，还能够有效改善车间工作环境，提高人员工作效率；但由于散热窗口数量多，高温壁面又处于散热窗口凹形的最内侧，使余热回收利用难度很大；另外，从电解铝生产工艺角度讲，散热窗口的散热量并非越多越好，必须合理控制每个窗口的散热量，以保证电解铝槽内形成均匀稳定的温度分布；目前国内仍没有一种能够合理解决这一问题的系统。近年来，尽管国外有研究提出：利用一个个独立模块微通道热管技术对每个电解铝槽散热窗口进行余热回收，并通过导热油将每个独立模块热管获得的热量收集起来，最终获得200℃-250℃的导热油的系统，该系统不仅存在制造成本高、系统复杂等问题，而且一旦有某个独立模块微通道热管单元出现问题，该窗口将无法有效散热，会严重影响电解铝槽内的温度分布。因此，寻求设计一种可控式电解铝槽散热窗口余热回收装置，将供水、取热单元、气液收集分离、顶紧及隔热、中央控制五个子系统连接为一体，合理回收利用散热窗口余热，控制电解槽内温度分布，改善车间工作环境温度，降低成本，提高工作人员工作效率。
技术实现思路
：本专利技术的专利技术目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种可控式电解铝槽散热窗口余热回收装置，以解决电解铝槽壁面温度较高、不利于电解反应的问题，解决壁面向外散热较大、生产车间工作环境恶劣的问题，克服能源浪费的缺陷，解决电解铝槽内温度不可控制的问题，解决系统复杂、维护不便、生产成本高的问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术涉及的可控式电解铝槽散热窗口余热回收装置，其主体结构包括：循环水泵调节控制线、补充水加压泵、引射器、循环水泵、供液母管、分液支管、第一分支流量调节阀、第一个取热单元、第二个取热单元、第n个取热单元、两相流支路管、循环水管、加压泵调节控制线、分液头、第二分支流量调节阀、两相流母管、气液分离器、液位计、水位信号线、中央控制器、安全阀、蒸汽温度压力信号线、取热单元温度信号线、供汽管、第m分支流量调节阀、连接弯头、固定框架、导轨、隔热板、输入管、取热单元护板、顶紧装置、输出管、散热窗口的高温壁面、取热单元、下钢板、上钢板和垂直板,第二个取热单元和第n个取热单元之间为第3至第n-1个取热单元；主体结构按功能划分为供水、取热单元、气液收集分离、顶紧及隔热、中央控制五个子系统。本实施例的n的数值为5-50，m的数值为2-20。本专利技术涉及的供水子系统包括补充水加压泵、引射器、循环水泵、供液母管、分液头、分液支管、第一分支流量调节阀、第二分支流量调节阀和第m分支流量调节阀；外部的补充水管道与补充水加压泵相连通，引射器分别与补充水加压泵的出口端和循环水管的出口端相连通，循环水管内的循环水为经气液分离器分离出来的液体水，引射器的出口与循环水泵的入口相连通，循环水泵的出口与分液头的入口通过供液母管相连通，分液头的出口分别通过分液支管与第一分支流量调节阀、第二分支流量调节阀和第m分支流量调节阀相连通；引射器将补充水加压泵出来的补充水与循环水管出来的液体水均匀混合，再送入循环水泵实现连续不断的均匀供水过程，通过分液头与第一、二、m分支流量调节阀将循环水泵流出的高压水分别均匀送入取热单元子系统的各支路。本专利技术涉及的取热单元子系统包括m个取热支路，每个取热支路包括n个取热单元，第一个取热单元、第二个取热单元、第n个取热单元，第二个取热单元和第n个取热单元之间为第3至第n-1个取热单元；每个支路由n个取热单元相互串联而成，每个支路的第一个取热单元的入口分别与供水子系统的第一、二、m分支流量调节阀相连接通，第二个取热单元的入口与第一个取热单元的出口相连通，第二个取热单元的出口与下一个取热单元的入口相连通，各取热单元依次相互连通，直到第n个取热单元；每个支路的第n个取热单元的出口分别与气液收集分离子系统相连通。涉及的第一、二、m分支流量调节阀可以用一定长度的细管节流来代替，细管内径与长度需通过模拟仿真或实验来确定。所述的可控式电解铝槽散热窗口余热回收装置中的每个电解铝槽散热窗口中可以采用一个取热单元，也可以采用多个取热单元，取热单元具体尺寸与数量需通过模拟仿真或实验进行优化分析来确定。本专利技术涉及的气液收集分离子系统包括：m个两相流支路管、两相流母管、气液分离器、液位计、安全阀、供汽管、循环水管；m个两相流支路管的入口分别与取热单元子系统的m个取热单元相连通，m个两相流支路管将两相流汇入两相流母管，两相流母管与气液分离器相连通，气液分离器上设有液位计和安全阀，安全阀确保系统工作压力不超过设定范围；气液分离器内产生的气体通过供汽管输送给用户，气液分离器内产生的液体通过循环水管流入供水子系统的引射器内。本专利技术涉及的顶紧及隔热子系统包括：取热单元护板、顶紧装置、固定框架、导轨、隔热板；取热单元护板紧贴取热单元，采用镀锌钢板或其它耐腐蚀碳钢板，借助电解铝生产过程的磁场作用，使取热单元与散热窗口的高温壁面实现紧密接触，固定框架安装在散热窗口的上钢板与下钢板上，顶紧装置和导轨安装在固定框架上；隔热板插入导轨，将电解铝槽散热窗口及安装在其中的取热单元、输入管、输出管与外部环境隔离开，起到保温与保护的作用。每个散热窗口配置一套顶紧及隔热子系统。本专利技术涉及的中央控制子系统包括中央控制器、取热单元温度信号线、蒸汽温度压力信号线、水位信号线、加压泵调节控制线、循环水泵调节控制线；中央控制器通过取热单元温度信号线、蒸汽温度压力信号线、水位信号线获取相关信号，通过加压泵调节控制线、循环水泵调节控制线实现水位控制与散热窗口温度控制。本专利技术涉及的可控式电解铝槽散热窗口余热回收装置，其具体工作过程是：补充水经补充水加压泵提高压力后送入引射器，在引射器的引射作用下，补水与循环水均匀混合后进入循环水泵，经循环水泵再次增压后，混合水进入供液母管，供液母管中的高压水由分液头进入各分液支管，各分液支管的液体水经各分支管路流量调节阀后依次进入各取热单元，在取热单元内吸收各电解铝槽散热窗口的散热量后，部分循环水发生相变，产生水蒸汽，形成气液两相流，从最后一个取热单元流出的气液两相流由各两相流支路管流出，汇入气液两相流母管后进入气液分离器，在气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可控式电解铝槽散热窗口余热回收装置，其特征在于主体结构包括循环水泵调节控制线、补充水加压泵、引射器、循环水泵、供液母管、分液支管、第一分支流量调节阀、第一个取热单元、第二个取热单元、第n个取热单元、两相流支路管、循环水管、加压泵调节控制线、分液头、第二分支流量调节阀、两相流母管、气液分离器、液位计、水位信号线、中央控制器、安全阀、蒸汽温度压力信号线、取热单元温度信号线、供汽管、第m分支流量调节阀、连接弯头、固定框架、导轨、隔热板、输入管、取热单元护板、顶紧装置、输出管、散热窗口的高温壁面、取热单元、下钢板、上钢板和垂直板，第二个取热单元和第n个取热单元之间为第3至第n‑1个取热单元，第二分支流量调节阀和第m分支流量调节阀之间为第3至第m‑1分支流量调节阀，其中n的数值为5‑50，m的数值为2‑20；主体结构按功能划分为供水、取热单元、气液收集分离、顶紧及隔热、中央控制五个子系统。

【技术特征摘要】
1.一种可控式电解铝槽散热窗口余热回收装置，其特征在于主体结构包括循环水泵调节控制线、补充水加压泵、引射器、循环水泵、供液母管、分液支管、第一分支流量调节阀、第一个取热单元、第二个取热单元、第n个取热单元、两相流支路管、循环水管、加压泵调节控制线、分液头、第二分支流量调节阀、两相流母管、气液分离器、液位计、水位信号线、中央控制器、安全阀、蒸汽温度压力信号线、取热单元温度信号线、供汽管、第m分支流量调节阀、连接弯头、固定框架、导轨、隔热板、输入管、取热单元护板、顶紧装置、输出管、散热窗口的高温壁面、取热单元、下钢板、上钢板和垂直板，第二个取热单元和第n个取热单元之间为第3至第n-1个取热单元，第二分支流量调节阀和第m分支流量调节阀之间为第3至第m-1分支流量调节阀，其中n的数值为5-50，m的数值为2-20；主体结构按功能划分为供水、取热单元、气液收集分离、顶紧及隔热、中央控制五个子系统。2.根据权利要求1所述的一种可控式电解铝槽散热窗口余热回收装置，其特征在于供水子系统包括补充水加压泵、引射器、循环水泵、供液母管、分液头、分液支管、第一分支流量调节阀、第二分支流量调节阀和第m分支流量调节阀；外部的补充水管道与补充水加压泵相连通，引射器分别与补充水加压泵的出口端和循环水管的出口端相连通，引射器的出口与循环水泵的入口相连通，循环水泵的出口与分液头的入口通过供液母管相连通，分液头的出口分别通过分液支管与第一分支流量调节阀、第二分支流量调节阀和第m分支流量调节阀相连通；取热单元子系统包括m个取热支路、第一个取热单元、第二个取热单元、第n个取热单元；每个支路由n个取热单元相互串联而成，每个支路的第一个取热单元的入口分别与供水子系统的第一、二、m分支流量调节阀相连接通，第二个取热单元的入口与第一个取热单元的出口相连通，第二个取热单元的出口与下一个取热单元的入口相连通，各取热单元依次相互连通，直到第n个取热单元；每个支路的第n个取热单元的出口分别与气液收集分离子系统相连通；气液收集分离子系统包括：m个两相流支路管、两相流母管、气液分离器、液位计、安全阀、供汽管、循环水管；m个两相流支路管的入口分别与取热单元子系统的m个取热单元相连通，m个两相流支路管将两相流汇入两相流母管，两相流母管与气液分离器相连通，气液分离器上设有液位计和安全阀；气液分离器内产生的气体通过供汽管输送给用户，气液分离器内产生的液体通过循环水管流入供水子系统的引射器内；顶紧及隔热子系统包括：取热单元护板、顶紧装置、固定框架、导轨、隔热板；取热单元护板紧贴取热单元，采用镀锌钢板或其它耐腐蚀碳钢板，借助电解铝生产过程的磁场作用，使取热单元与散热窗口的高温壁面实现紧密接触，固定框架安装在散热窗口的上钢板与下钢板上，顶紧装置和导轨安装在固定框架上；隔热板插入导轨，将电解铝槽散热窗口及安装在其中的取热单元、输入管、输出管与外部环境隔离开，起到保...

【专利技术属性】
技术研发人员：田小亮，李博，李晓花，孙晖，任杰，王兆俊，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37