一种铝电解槽上部结构余热回收利用系统装置是一种新型的铝电解槽结构，既在进行铝电解槽的结构设计时，参照余热锅炉的其设计，将铝电解槽的上部结构设置上两套两套余热回收装置，一套是热释放回收装置，一套是含氟热烟气回收装置；其热释放回收装置由烟道立隔板、导热钢隔板、导热管以及导热传输管道组合构造而成，其热烟气回收装置，由垂直设置在水平烟罩板底部的两块烟道立挡板所形成内置式负压烟道，以及设置在电解槽外部的排烟除尘管道组合构造而成，在电解电解质液层所产生溢出的含氟热烟气，可热交换器中，能够对流体导热介质(6)进行高温加热，以便获取高质量的热动力能量，在余热利用系统装置中加以高效利用。在余热利用系统装置中加以高效利用。在余热利用系统装置中加以高效利用。
【技术实现步骤摘要】
一种铝电解槽上部结构余热回收利用系统装置
[0001]
：本专利技术一种铝电解槽上部结构余热回收利用系统装置，主要应用于铝电解槽上部结构的余热利用，以及铝电解槽生产技术装备，以及余热利系统装置的设备设计、制造、和生产运行。
[0002]
技术介绍
；现有的铝电解槽总体结构主要由底部阴极熔池结构和上部阳极导电结构、氧化铝加料系统装置、和排烟除尘系统装置构造而成，是将氧化铝经过电解热电化学反应，转换成为铝液的生产技术装备。
[0003]现有铝电解槽的结构特征之一是：铝电解槽的底部是一个整体的凹形炉膛熔池结构，而铝电解槽的上部结构的水平烟罩板，和电解槽熔池结构的槽壳体之间，是一个整体贯通的阳极作业空间。
[0004]电解铝生产过程是一个高耗能的过程，现有的电解铝生产工艺，其吨铝的平均交流电耗在13600kwh左右。其中所消耗的电能量大约只有48％参与热电化学反应，其余的52％左右电耗，则转换成为维持铝电解槽热电化学反应平衡的热能量，并以热释放的方式在电解过程中无序散发出来。
[0005]这些在电解生产过程中所释放散发出来的热能量，同样是由电能量的消耗所转换出来的。目前电解铝生产过程中是直接将其对空排放。现有的铝电解槽在结构设计和电解工艺过程中，并没有将这些，由电能量转换成的热散失能量加以利用工序和装置。而是采用无序散失的方式，将这些热能量进行对空无序的散失排放；这样不仅浪费了大量的电能量，而且还会污染电解车间工况环境。这些热散失所浪费的电能量，无疑加大了铝电解槽产生过程中的碳排放，浪费了宝贵的电力资源，增加了电解铝的生产用电成本。
[0006]按照现有的铝电解槽结构和电解铝生产工艺计算，在铝电解槽生产过程中，铝电解槽上部阳极作业空间的热散失能量，包括下料火眼口的含氟烟气的热散失和阳极上表面覆盖料层的热散失，其所散失能量的50％以上，相当于每吨铝大约浪费3000kwh电耗的热能量。
[0007]我国是一个电解铝生产大国，其产量近4000万吨，按产成铝锭的综合直流电耗在13600kwh左右计算。其中的电解热散失的能耗大约在6800kwh左右，其中，占50％的热散失能耗来源于“铝电解槽阴极熔池槽壳体和铝电解槽上部结构水平烟罩板换极作业空间”的热散失，如果见这些电解槽上部的热散失进行回收利用，将会产生巨大的节能减排经济效益。但是至今为止，在电解铝行业，还没有一套成熟可行的，对“铝电解槽阴极熔池槽壳体和铝电解槽上部结构水平烟罩板”之间的，阳极保温作业区间的热散失能量加以回收技术。因此，造成了电解铝生产过程中，大量的热散失能耗的浪费。使得铝电解槽电能利用效率较低.随着碳达峰和碳中和国策的推广，如何对铝电解槽的电解余热加以利用，实现节能减排的目标已经成为电解铝行业的迫切所需，其技术装备的研发，目前还处在一个技术研发阶段。
[0008]
技术实现思路
：本专利技术一种铝电解槽上部结构余热回收利用系统装置，其技术路线是：为了获取铝电解槽内所排放散发的热能量，加以余热利用，在进行铝电解槽的结构设计时，可将铝电解槽的整体结构，分为上下两个功能区进行结构设计。既电解槽下部结构，按照现
有的电解熔池功能结构进行设计，将铝电解槽的上部阳极作业区间，在不影响阳极作业功能实现的基础上，参照余热锅炉的原理进行构造设计。
[0009]将铝电解槽的上部阳极作业空间，视作一个余热锅炉结构，在其内部增加金属板导热构件，利用金属钢板导热率高，和扩大金属导热面积的结构特点，直接将电解熔池结构内电解质液层以及阳极炭块所产生的热能量，在保证铝电解温度热平衡需求的基础上，将所要释放散失的热能量，通过设置在新增设的由烟道立挡板(2)、导热钢隔板(3)和导热管(2)所组成的流体导热介质系统装置，既热释放回收装置，和由电解槽内部内置式负压烟道(9)排烟除尘管道(10)、所组成的热烟气回收装置，从电解槽内吸纳并输入到铝电解槽余热利用系统装置(20)中去，以便加以高效利用。
[0010]一种铝电解槽上部结构的余热回收利用系统装置，其特征是：在铝电解槽上部水平烟罩板底部和铝电解槽熔池结构上部的阳极保温作业空间内、相邻两炭块的缝隙间隔处，设置上烟道立档板(2)和导热钢隔板(3)，其烟道立挡板(2)沿铝电解槽的长度方向布置，上部与铝电解槽的水平烟罩板(5)进行焊接连接；其侧部导热钢隔板(3)的内侧，与烟道立档板(2)进行焊接连接；在烟道立档板(2)和导热钢隔板(3)上，焊接布置上导热管(4)，利用其金属材料导热性能高特点，将铝电解槽内为维持铝电解热平衡所要释放散发的热能量，通过烟道立档板(2)和导热钢隔板(3)以及导热管(4)，将导热管(4)内的流体导热介质(7)进行加热，并通过该导热管(4)和外部导热输送管道(7)将流体导热介质(6)输导到铝电解余热回收利用装置的热交换器(8)中，以便使得流体导热介质(6)获取较高热值和压力的热能量后，再加以高效率的余热回收利用。
[0011]依据上述技术方案：一种铝电解槽上部结构的余热回收利用系统装置，其特征是：在两块左右对称的烟道立隔板(2)中间，是铝电解槽的内置式负压烟道(9)，该内置式负压烟道(9)与铝电解槽外部的排烟除尘管道(10)相连接，其铝电解熔池内所散发释放的含氟热烟气，可通过内置式负压烟道(9)和排烟除尘管道(10)输送到铝电解槽的余热回收利用装置的热交换器(8)中，以及铝电解的烟气净化系统装置(11)中去，进行烟气净化处理；同时可通过热交换器(8)，将导热管(5)输入到热交换器(8)内的流体导热介质(7)，进行加热处理，以便使得流体导热介质(7)获取更高热值和压力等级的热能量，进行高效率的余热利用。
[0012]一种铝电解槽上部结构余热回收利用系统装置，其特征是：在铝电解槽外部的导热管道(7)上，以及铝电解槽外部排烟除尘管道(10)上，配置有流量控制阀(12)、压力表(13)、温度计等计量控制装置。在电解生产过程中可通过流量控制阀(12)、调整铝电解槽的热散失量，控制调整铝电解槽内的热平衡工艺状态。
[0013]依据上述技术方案，在保证铝电解槽底部熔池结构不变的基础上，参照余热锅炉的设计原理，利用钢制金属材料部件热导率高的特点，在电解槽内的上烟道立隔板(2)和侧部导热隔板(3)，以及水平烟罩板(5)上，焊接配置上导热管(4)，使之在保证阳极炭块(1)能够正常参与热电化学反应的前提条件下，通过外部导热传输管道(7)，能够将铝电解槽内的热散失能量，在导热管(4)内流体导热介质(6)的负载下，将铝电解槽内的热散失的能量，吸纳并输送到铝电解槽余热回收装置的热交换器(8)中，以便进行铝电解槽的余热回收利用。
[0014]依据上述技术方案，在电解生产过程当中，其电解所产生的高温含氟热烟气，可通过内置式负压烟道(9)和设置在电解槽外部的排烟除尘管道(10)、直接输送到热交换器(8)
中；在热交换器(8)中，即可利用高温含氟热烟气，对流体导热介质(6)如水、水蒸气或热风等进行二次加热，以便获得高质量的热动力能量。同时可利用流体导热介质的温差，对高温含氟热烟气进行降温冷却处理，而后在通过热交换器(8)出口端的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铝电解槽上部结构余热回收利用系统装置，其特征是：在铝电解槽上部水平烟罩板底部和铝电解槽熔池结构上部的阳极炭块(1)保温作业空间内、设置两套余热回收装置，一套是热释放回收装置，一套是含氟热烟气回收装置；其热释放回收装置，由烟道立隔板(2)、导热钢隔板(3)、导热管(4)以及设置在铝电解槽外部的导热传输管道(7)，组合构造而成，其功能是，能够将铝电解槽熔池结构(14)内所释放的热能量，通过上述金属导热部件，传导给配置在导热管(4)内的流体导热介质(6)，并可将吸纳负载热能量的流体导热介质(6)，通过导热输送管道(7)，输送到热交换器(8)和余热利用装置(20)中去；其热烟气回收装置，由垂直设置在水平烟罩板(5)底部的两块烟道立挡板(2)所形成内置式负压烟道(9)，以及设置在电解槽外部的排烟除尘管道(10)组合构造而成，其功能是，能够把电解电解质液层所产生溢出的含氟热烟气，输送到余热回收装置的热交换器(8)及烟气净化系统装置(11)中去，并在热交换器(8)中，使得高温含氟热烟气，对流体导热介质(6)进行高温加热，以便获取高质量的热动力能量，在余热利用装置(20)中加以高效利用。2.依据权利要求1所述的一种铝电解槽上部结构余热回收利用系统装置，其特征是：其烟道立挡板(2)，上部与铝电...
【专利技术属性】
技术研发人员：高德金，高伟，王晓宇，
申请(专利权)人：高德金，
类型：发明
国别省市：
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