铝电解热残阳极冷却系统及冷却方法技术方案

本发明专利技术公开了一种铝电解热残阳极冷却系统及冷却方法，所述冷却系统包括粉料贮仓、粉料贮仓加料装置、高位料箱、高位料箱加料装置、粉料贮仓排料装置、冷却料箱、冷却料箱加料装置、冷却料箱卸料装置及多功能天车，使用常温粉料替换经热交换后的过热粉料，过热粉料返回粉料贮仓，经自然冷却后循环使用，经循环使用后的降温粉料可以作为电解铝生产所需的生产原料。本发明专利技术可以加速热残阳极的冷却速度，隔绝热残阳极与环境空气中氧气的直接接触，快速终止热残阳极的燃烧，减少热残阳极冷却期间的燃烧损失，有效控制热残阳极冷却期间带来的一系列污染物排放，使用降温粉料替代环境空气与热残阳极实现热交换，完成热残阳极冷却过程。

【技术实现步骤摘要】
铝电解热残阳极冷却系统及冷却方法
本专利技术属于热残阳极冷却
，涉及一种吸附、覆盖、降低污染物温度和减少污染物排放的系统及工艺。特别涉及使用常温粉态介质吸附热残阳极冷却过程中的有害烟气、压制热残阳极冷却过程中的粉尘飞扬污染、隔绝热残阳极与环境空气中的氧分子的表面接触快速终止燃烧、完成常温粉态介质与热残阳极的热交换，实现热残阳极快速熄灭、降温冷却的系统及方法。
技术介绍
电解铝工业使用的炭素阳极在高温腐蚀环境下使用不断消耗，受阳极材料特性的局限，需要依据阳极使用周期不断的更新阳极来实现电解铝生产的平衡。热残阳极取出时温度高，目视热残阳极为红色燃烧状态，环境空气中热残阳极持续燃烧60min以上，热残阳极取出时表面覆盖有少量的氧化铝粉料、氟化铝粉料、电解质结壳等，高温条件下取出的热残阳极会释出大量的烟尘等有害物质，热残阳极冷却过程中会持续不断的释放有害烟尘，常规条件下热残阳极取出的60min内释放全部冷却过程污染物排放的～50％烟气量，该过程随残阳极燃烧的终止和温度的降低，烟气排放量逐渐降低。热残阳极冷却过程污染作业环境，并造成电解车间边界污染。热残阳极冷却过程释出污染物占比电解生产总污染物排放总量高，目前主要的处理方法有如下几种：(1)自然冷却法：将取出热残阳极放置在热残阳极托盘中，热残阳极托盘放置于电解车间出铝端操作面，自然冷却至热残阳极燃烧熄灭降温至300℃以下，热残阳极冷却过程耗时长，热残阳极冷却期间污染物持续释放到环境空气中，污染物通过厂房门窗等直接排入大气，热残阳极自然冷却法致环保排放超标。(2)阳极冷却间密闭冷却法：将热残阳极集中转运至电解车间通廊一侧的热残阳极冷却间，热残阳极冷却间封闭并配置有引风系统，引风系统将热残阳极冷却期间释放的烟尘引入电解烟气净化系统，由于冷却间环境封闭，空气流动性差，热残阳极缺少环境空气中氧气的参与，残阳极相对自然冷却法燃烧终止快，但是由于缺少环境空气作为冷媒的热残阳极熄灭后的冷却速度相对降低，高温状态下热残阳极虽然终止燃烧，但是高温热残阳极仍然持续释放污染物。热残阳极冷却间集中冷却的方法，由于电解槽布局分散，取出的热残阳极至冷却间的转运距离长，转运过程耗时长，热残阳极取出的15min内将释放全部冷却周期内30％污染物排放量，热残阳极在取出的初期由于长距离转运原因污染物大量排放，无法回收处理。热残阳极冷却间由于引风系统和热残阳极进出作业频繁，很难做到冷却间的在热阳极冷却期间的密闭。热残阳极冷却速度慢，热残阳极长时间占用残阳极冷却间空间，致冷却间空间不足。由于上述因素多数企业目前已经弃用热残阳极冷却间降温方式。(3)排烟罩引风降温法：在电解槽出铝端作业面设置排烟罩，使用专用设备将热残阳极转运至排烟罩内，将热残阳极烟尘通过烟道导入电解铝烟气净化系统。受电解铝烟气净化负压引风系统作用，增加了作为冷却介质环境空气的流动性，参与降温的冷媒空气总量增加，环境空气中的氧参与降温的同时也起到助燃的作用，由于氧的参与加速了热残阳极的表面燃烧，增加热残阳极冷却期间的燃烧损失，污染物的排放总量增加。排烟罩引风降温法可以解决热残阳极冷却过程中污染物有组织排放问题，但是由于助燃空气的介入，污染物排放总量增加，相对增加了电解铝烟气净化工艺段的工作负荷。由于排烟罩降温方式可以解决热残阳极冷却过程中烟尘的有组织排放问题，为应对企业的环保压力，目前该方法被部分电解铝厂所接受，但从氧气燃烧角度考虑，该方式存在原理性的弊端。
技术实现思路
针对目前热残阳极冷却过程存在的问题，本专利技术提供一种铝电解热残阳极冷却系统及冷却方法用于减少热残阳极冷却过程中污染物排放，提高热残阳极冷却效率。本专利技术的设计依据如下：燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光、发烟的现象，物质燃烧需要同时具备可燃物、助燃物和着火源这三要素。可燃物指能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧反应的物质。助燃物指帮助和支持可燃物质燃烧的物质，即能与可燃物发生氧化反应的物质，如空气中的氧。着火源指供给可燃物与助燃剂发生燃烧反应能量的来源。要发生燃烧，上述三要素缺一不可。三要素不同时存在，比如控制可燃物、隔绝空气、清除火源，即可阻止燃烧发生。作为可燃物的热残阳极取出时处于燃烧状态，伴有发光、发烟和火焰。隔绝空气，阻止空气中的氧与燃烧状态热残阳极接触，可以结束燃烧过程。持续的添加降温粉料覆盖、包裹热残阳极，常温粉料循环过程降低热残阳极温度，避免热残阳极复燃。本专利技术的技术方案是：铝电解热残阳极冷却系统，包括：粉料贮仓5，所述粉料贮仓5设置在电解厂房外，用于贮存干态粉料，所述粉料贮仓5上设有料位传感器Ⅱ13；粉料贮仓加料装置，所述粉料贮仓加料装置设置在电解厂房外，用于将干态粉料加料至粉料贮仓5中，所述粉料贮仓加料装置包括缓冲料斗1、卸料管Ⅰ29、气力输送罐Ⅰ2及气力输送管道Ⅰ27，所述缓冲料斗1通过卸料管Ⅰ29与气力输送罐Ⅰ2进料口连接，所述气力输送罐Ⅰ2出料口通过气力输送管道Ⅰ27与粉料贮仓5进料口连接；高位料箱8，所述高位料箱8设置在电解厂房内，用于缓存干态粉料，所述高位料箱8上设有料位传感器Ⅰ12；高位料箱加料装置，所述高位料箱加料装置主体结构设置在电解厂房外，用于将粉料贮仓5中的干态粉料加料至高位料箱8中，所述高位料箱加料装置包括卸料管Ⅱ30、电控卸料阀Ⅱ20、风动卸料溜管Ⅱ15、气力输送罐Ⅱ4及气力输送管道Ⅱ26，所述粉料贮仓5出料口通过卸料管Ⅱ30与风动卸料溜管Ⅱ15进料口连接，所述电控卸料阀Ⅱ20设于卸料管Ⅱ30上，所述风动卸料溜管Ⅱ15出料口与气力输送罐Ⅱ4进料口连接，所述气力输送罐Ⅱ4出料口通过气力输送管道Ⅱ26与高位料箱8进料口连接；粉料贮仓排料装置，所述粉料贮仓排料装置设置在电解厂房外，用于将粉料贮仓5中的干态粉料排放到系统外，所述粉料贮仓排料装置包括排料管31及电控卸料阀Ⅲ28，所述电控卸料阀Ⅲ28设于排料管31上，所述排料管31一端接入至卸料管Ⅱ30上；冷却料箱10，所述冷却料箱10设置在电解槽23出铝端作业面，用于对热残阳极9进行冷却，所述冷却料箱10上部为开放式结构，底部设有卸料口，并设有钢支架11及粉料沸腾装置22，所述冷却料箱10上设有温度传感器21及料位传感器Ⅲ32；冷却料箱加料装置，所述冷却料箱加料装置设置在电解厂房内，用于将高位料箱8中的干态粉料加料至冷却料箱10中，所述冷却料箱加料装置包括卸料管Ⅲ17及电控卸料阀Ⅰ16，所述电控卸料阀Ⅰ16设于卸料管Ⅲ17上，所述高位料箱8出料口通过卸料管Ⅲ17与冷却料箱10上部连接；冷却料箱卸料装置，所述冷却料箱卸料装置主体结构设置在电解厂房外，用于将冷却料箱10中的干态粉料卸料至粉料贮仓5中，所述冷却料箱卸料装置包括风动卸料溜管Ⅰ14、气力输送罐Ⅲ18及气力输送管道Ⅲ25，所述冷却料箱10卸料口与风动卸料溜管Ⅰ14进料口连接，所述风动卸料溜管Ⅰ14出料口与气力输送罐Ⅲ18进料口连接，所述气力输送罐Ⅲ18出料口通过气力输送管道Ⅲ25与粉料贮仓5回料口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.铝电解热残阳极冷却系统，其特征在于，包括：/n粉料贮仓(5)，用于贮存干态粉料，所述粉料贮仓(5)上设有料位传感器Ⅱ(13)；/n粉料贮仓加料装置，用于将干态粉料加料至粉料贮仓(5)中，所述粉料贮仓加料装置包括缓冲料斗(1)、卸料管Ⅰ(29)、气力输送罐Ⅰ(2)及气力输送管道Ⅰ(27)，所述缓冲料斗(1)通过卸料管Ⅰ(29)与气力输送罐Ⅰ(2)进料口连接，所述气力输送罐Ⅰ(2)出料口通过气力输送管道Ⅰ(27)与粉料贮仓(5)进料口连接；/n高位料箱(8)，用于缓存干态粉料，所述高位料箱(8)上设有料位传感器Ⅰ(12)；/n高位料箱加料装置，用于将粉料贮仓(5)中的干态粉料加料至高位料箱(8)中，所述高位料箱加料装置包括卸料管Ⅱ(30)、电控卸料阀Ⅱ(20)、风动卸料溜管Ⅱ(15)、气力输送罐Ⅱ(4)及气力输送管道Ⅱ(26)，所述粉料贮仓(5)出料口通过卸料管Ⅱ(30)与风动卸料溜管Ⅱ(15)进料口连接，所述电控卸料阀Ⅱ(20)设于卸料管Ⅱ(30)上，所述风动卸料溜管Ⅱ(15)出料口与气力输送罐Ⅱ(4)进料口连接，所述气力输送罐Ⅱ(4)出料口通过气力输送管道Ⅱ(26)与高位料箱(8)进料口连接；/n粉料贮仓排料装置，用于将粉料贮仓(5)中的干态粉料排放到系统外，所述粉料贮仓排料装置包括排料管(31)及电控卸料阀Ⅲ(28)，所述电控卸料阀Ⅲ(28)设于排料管(31)上，所述排料管(31)一端接入至卸料管Ⅱ(30)上；/n冷却料箱(10)，所述冷却料箱(10)设置在电解槽(23)出铝端作业面，用于对热残阳极(9)进行冷却，所述冷却料箱(10)上部为开放式结构，底部设有卸料口，并设有钢支架(11)及粉料沸腾装置(22)，所述冷却料箱(10)上设有温度传感器(21)及料位传感器Ⅲ(32)；/n冷却料箱加料装置，用于将高位料箱(8)中的干态粉料加料至冷却料箱(10)中，所述冷却料箱加料装置包括卸料管Ⅲ(17)及电控卸料阀Ⅰ(16)，所述电控卸料阀Ⅰ(16)设于卸料管Ⅲ(17)上，所述高位料箱(8)出料口通过卸料管Ⅲ(17)与冷却料箱(10)上部连接；/n冷却料箱卸料装置，用于将冷却料箱(10)中的干态粉料卸料至粉料贮仓(5)中，所述冷却料箱卸料装置包括风动卸料溜管Ⅰ(14)、气力输送罐Ⅲ(18)及气力输送管道Ⅲ(25)，所述冷却料箱(10)卸料口与风动卸料溜管Ⅰ(14)进料口连接，所述风动卸料溜管Ⅰ(14)出料口与气力输送罐Ⅲ(18)进料口连接，所述气力输送罐Ⅲ(18)出料口通过气力输送管道Ⅲ(25)与粉料贮仓(5)回料口连接；/n多功能天车(24)，用于将热残阳极(9)从电解槽(23)中取出、吊运、投入到冷却料箱(10)中。/n...

【技术特征摘要】
1.铝电解热残阳极冷却系统，其特征在于，包括：
粉料贮仓(5)，用于贮存干态粉料，所述粉料贮仓(5)上设有料位传感器Ⅱ(13)；
粉料贮仓加料装置，用于将干态粉料加料至粉料贮仓(5)中，所述粉料贮仓加料装置包括缓冲料斗(1)、卸料管Ⅰ(29)、气力输送罐Ⅰ(2)及气力输送管道Ⅰ(27)，所述缓冲料斗(1)通过卸料管Ⅰ(29)与气力输送罐Ⅰ(2)进料口连接，所述气力输送罐Ⅰ(2)出料口通过气力输送管道Ⅰ(27)与粉料贮仓(5)进料口连接；
高位料箱(8)，用于缓存干态粉料，所述高位料箱(8)上设有料位传感器Ⅰ(12)；
高位料箱加料装置，用于将粉料贮仓(5)中的干态粉料加料至高位料箱(8)中，所述高位料箱加料装置包括卸料管Ⅱ(30)、电控卸料阀Ⅱ(20)、风动卸料溜管Ⅱ(15)、气力输送罐Ⅱ(4)及气力输送管道Ⅱ(26)，所述粉料贮仓(5)出料口通过卸料管Ⅱ(30)与风动卸料溜管Ⅱ(15)进料口连接，所述电控卸料阀Ⅱ(20)设于卸料管Ⅱ(30)上，所述风动卸料溜管Ⅱ(15)出料口与气力输送罐Ⅱ(4)进料口连接，所述气力输送罐Ⅱ(4)出料口通过气力输送管道Ⅱ(26)与高位料箱(8)进料口连接；
粉料贮仓排料装置，用于将粉料贮仓(5)中的干态粉料排放到系统外，所述粉料贮仓排料装置包括排料管(31)及电控卸料阀Ⅲ(28)，所述电控卸料阀Ⅲ(28)设于排料管(31)上，所述排料管(31)一端接入至卸料管Ⅱ(30)上；
冷却料箱(10)，所述冷却料箱(10)设置在电解槽(23)出铝端作业面，用于对热残阳极(9)进行冷却，所述冷却料箱(10)上部为开放式结构，底部设有卸料口，并设有钢支架(11)及粉料沸腾装置(22)，所述冷却料箱(10)上设有温度传感器(21)及料位传感器Ⅲ(32)；
冷却料箱加料装置，用于将高位料箱(8)中的干态粉料加料至冷却料箱(10)中，所述冷却料箱加料装置包括卸料管Ⅲ(17)及电控卸料阀Ⅰ(16)，所述电控卸料阀Ⅰ(16)设于卸料管Ⅲ(17)上，所述高位料箱(8)出料口通过卸料管Ⅲ(17)与冷却料箱(10)上部连接；
冷却料箱卸料装置，用于将冷却料箱(10)中的干态粉料卸料至粉料贮仓(5)中，所述冷却料箱卸料装置包括风动卸料溜管Ⅰ(14)、气力输送罐Ⅲ(18)及气力输送管道Ⅲ(25)，所述冷却料箱(10)卸料口与风动卸料溜管Ⅰ(14)进料口连接，所述风动卸料溜管Ⅰ(14)出料口与气力输送罐Ⅲ(18)进料口连接，所述气力输送罐Ⅲ(18)出料口通过气力输送管道Ⅲ(25)与粉料贮仓(5)回料口连接；
多功能天车(24)，用于将热残阳极(9)从电解槽(23)中取出、吊运...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋恕，
申请(专利权)人：沈阳飞蓝海自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21