基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置与工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于电解槽技术领域，涉及一种基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置与工作方法；所述装置包括保温门、铰链、气缸、盘形管、换热装置、外部保温层和无碳电解槽；所述无碳电解槽的开口上方设有保温门，保温门通过铰链与气缸相连，并通过气缸实现保温门的开启或关闭；所述盘形管螺旋式围绕在无碳电解槽的侧壁；在盘形管的外侧设有外部保温层；盘形管从无碳电解槽侧壁的底端环绕着上端，盘形管的两端分别设于电解槽侧壁的底部和上部；所述盘形管的两端均与换热装置相连通，通过换热装置实现无碳电解槽的冷却与保温。本发明专利技术可以保证无碳电解槽24小时正常工作，同时还可以控制换热装置进行节能调控，安全环保，具备良好的应用前景。应用前景。应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置与工作方法


[0001]本专利技术属于电解槽
，特别涉及一种基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置与工作方法。

技术介绍

[0002]铝具有优秀的可回收特性和轻质节能的属性，而且正在走向工业化的惰性电极技术有望取代传统的采用消耗性碳素阳极Hall
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Herout铝电解技术，完全消除铝电解过程的有害与温室气体的直接排放，那么铝正在成为可以消除气候变化影响、改善人类环境的绿色金属。铝还可以作为二次能源，通过铝燃料电池向汽车、船舶、孤岛、通讯基站等传递能量。另一方面，铝冶炼即铝电解过程是用电大户，可以消纳大量电能；经过特殊设计的惰性电极铝电解槽可以在较大范围内调节用电量，因而可以很好地消纳间歇式的可再生能源，特别适合于风能与太阳能丰富而水力资源缺乏的地区，譬如中国的三北地区，这样可以实现采用可再生能源、不用煤电或少用煤电来生产电解铝。
[0003]现行Hall
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Herout铝电解槽采用消耗性碳素阳极，不仅消耗大量以优质石油焦为主体的炭素材料，排放大量温室效应气体CO2、强温室气体碳氟化合物(CF4、C2F6)、SO2，而且在现行铝电解过程中，需要不断地更换预焙阳极碳块，导致电解生产不稳定，并增加了劳动强度、工人面对高温熔体的人身风险和氟化物的无组织排放；预焙碳阳极生产过程中也会排放致癌性的芳香族化合物(PAH)、SO2、粉尘，这些都是PM2.5的主要来源之一；此外，采用碳素阳极也是现行铝电解工艺的高能耗、高成本等问题的主要原因，现行的Hall
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Herout铝电解槽理论最低能耗为6160kWh/吨铝，实际能耗在13000
‑
14500kWh/吨铝之间，电能效率仅在42
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48％之间，能量以热量形式损失达52％以上。
[0004]采用非碳阳极或称惰性阳极实现氧气与原铝联产电解新工艺，可以解决上述排放与污染问题，并可提高生产效率、减少占地面积、降低生产成本，而成为国际铝业界和材料界的关注焦点和研究热点。非碳阳极使用在氧铝联产电解过程中有以下优点：(1)电解过程中电极几乎不消耗，材料消耗量不到碳阳极的百分之一，无需附属的炭素加工厂和碳阳极组装厂，降低了生产成本，消除了由炭素阳极生产与使用带来的环境影响与污染；(2)电极不消耗，极距稳定，易于控制，阳极更换频率减少十倍以上，劳动强度和职业风险大为降低；(3)可以采用更高的单位体积电流，使电解槽产能增加；(4)阳极产品为氧气，避免了环境污染，氧气还可以作为副产品。
[0005]太阳能与风能尽管其丰富程度完全可以满足人类的需求，太阳能光伏电站和风电场也在日益增长，但太阳能与风能均属于间歇式可再生能源：在每天的用电高峰期，太阳能光伏与风力发电却不能提供电力；而在每天的用电相对低谷期，太阳能光伏与风电虽可提供充足电力，但却缺少用户，故人们被迫放弃部分或大部分光伏电力和风电。因此，急需一种可再生能源的消纳装置或用电大户来消纳这种间歇式的可再生能源。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术旨在解决所述问题之一，本专利技术提出采用特殊保温设计与调节的惰性电极氧铝联产电解槽来消纳间歇式可再生能源特别是太阳能与风能产生的电力，同时让铝的生产过程更加清洁、更加绿色环保，铝成为更加绿色的金属。
[0007]本专利技术所提及的无碳电解槽采用竖式布置的惰性阳极与惰性阴极，惰性阳极与惰性阴极交错排列，相互平行，阴极与阳极相对应部位的水平距离称为极距，同一台电解槽的极距必须保证相同。所述电解槽可以为散热型也可以为保温型，且可以灵活调节与转换，即该氧铝联产电解槽具有0
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100％电力调节能力。
[0008]为了实现以上目的，本专利技术首先提供一种基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置，所述装置包括保温门、铰链、气缸、盘形管、换热装置、外部保温层和无碳电解槽；
[0009]所述无碳电解槽的开口上方设有保温门，所述顶部保温门通过铰链与气缸相连，通过气缸实现保温门的开启或关闭；
[0010]所述盘形管螺旋式围绕在无碳电解槽的侧壁；所述盘形管的外侧设有外部保温层；所述盘形管螺旋式围绕无碳电解槽时，其一侧接触无碳电解槽，另一侧与无碳电解槽的侧壁不接触；不接触的一侧记为盘形管的外侧；
[0011]所述盘形管从无碳电解槽侧壁的底端环绕至上端，其盘形管的两端分别设于电解槽侧壁的底部和上部；所述盘形管的两端均与换热装置相连通，通过换热装置实现无碳电解槽的冷却与保温。
[0012]具体的，所述铰链包括铰链一、铰链二、铰链三和铰链四；所述气缸包括气缸一和气缸二；所述保温门由保温门一和保温门二组成。
[0013]具体的，所述保温门一与保温门二通过铰链三连接；所述气缸一和气缸二通过铰链二连接，气缸一的另一端通过铰链一与保温门一连接；所述气缸二的另一端通过铰链四与保温门二连接。
[0014]具体的，所述螺旋式围绕具体是从无碳电解槽的底端依次环绕至上端，共环绕n圈，其中n为正整数。
[0015]换热装置一:
[0016]当所述换热装置由常温管一、常温液罐、高温管一、高温液罐、液罐保温层、高温管二、单向阀一、液压泵一、单向阀二、常温管二、单向阀三、液压泵二、单向阀四、常温管三和高温管三组成；
[0017]所述高温液罐的外壁包裹有液罐保温层；所述盘形管的上部端口连接常温管三，底部端口连接高温管三；
[0018]所述常温管一与常温液罐的上端连通；所述常温液罐的底部还连通有常温管二；所述常温管二的另一端连通常温管一，连接点记为P点；在常温管一上设有单向阀四，且位于P点和常温液罐之间；沿着P点到常温液罐底部的方向，在常温管二上依次设有液压泵二和单向阀三；所述常温管三的另一端与常温管一和常温管二相连通于P点，即P点为常温管一、常温管二和常温管三的连接处；
[0019]所述高温管一的另一端与高温液罐的上端连通；所述高温液罐的底部还连通有高温管二；所述高温管二的另一端连通高温管一，连接点记为I点；在高温管一上设有单向阀
二，且位于I点和高温管一之间；沿着I点到高温液罐底部的方向，在高温管二上依次设有液压泵一和单向阀一；所述高温管三的另一端与高温管一和高温管二相连通与I点，即I点为高温管一、高温管二和高温管三的连接处。
[0020]具体的，所述换热装置还包括液管保温层；所述高温管一、高温管二和高温管三外壁均包裹有液管保温层。
[0021]换热装置二:
[0022]当所述换热装置由保温管一、换热器、保温管二、单向阀五、液压泵三和压力表组成；
[0023]所述换热器由螺旋盘管、蓄热材料和保温罐组成；所述蓄热材料设在保温罐形成封闭空间的内部，所述保温罐内部还有螺旋盘管，螺旋盘管外侧有着蓄热材料包围着；所述螺旋盘管的两端贯穿保温罐的顶部和底部，分别记为A端和B端；
[0024]所述盘形管的上部端口连接保温管一，所述保温管一的另一端与螺旋盘管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置，其特征在于，所述装置包括保温门、铰链、气缸、盘形管(9)、换热装置(10)、外部保温层(27)和无碳电解槽(28)；所述无碳电解槽(28)的开口上方设有保温门，所述保温门通过铰链与气缸相连，通过气缸实现保温门的开启或关闭；所述盘形管(9)螺旋式围绕在无碳电解槽(28)的侧壁；所述盘形管(9)的外侧设有外部保温层(27)；所述盘形管(9)螺旋式围绕无碳电解槽(28)时，其一侧接触无碳电解槽(28)，另一侧与无碳电解槽(28)的侧壁不接触，不接触的一侧记为盘形管(9)的外侧；所述盘形管(9)从无碳电解槽(28)侧壁的底端环绕至上端，其盘形管(9)的两端分别设于电解槽侧壁的底部和上部；所述盘形管(9)的两端均与换热装置(10)相连通，通过换热装置(10)实现无碳电解槽(28)的冷却与保温。2.根据权利要求1所述的基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置，其特征在于，所述铰链包括铰链一(2)、铰链二(4)、铰链三(6)和铰链四(7)；所述气缸包括气缸一(3)和气缸二(5)；所述保温门由保温门一(1)和保温门二(8)组成；所述保温门一(1)与保温门二(8)通过铰链三(6)连接；所述气缸一(3)和气缸二(5)通过铰链二(4)连接；所述气缸一(3)的另一端通过铰链一(2)与保温门一(1)连接；所述气缸二(5)的另一端通过铰链四(7)与保温门二(8)连接。3.根据权利要求1所述的基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置，其特征在于，所述螺旋式围绕具体是从无碳电解槽(28)的底端依次环绕至上端，共环绕n圈，其中n为正整数。4.根据权利要求1所述的基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置，其特征在于，所述换热装置(10)由常温管一(11)、常温液罐(12)、高温管一(14)、高温液罐(15)、液罐保温层(16)、高温管二(17)、单向阀一(18)、液压泵一(19)、单向阀二(20)、常温管二(21)、单向阀三(22)、液压泵二(23)、单向阀四(24)、常温管三(25)和高温管三(26)组成；所述高温液罐(15)的外壁包裹有液罐保温层(16)；所述盘形管(9)的上部端口连接常温管三(25)，底部端口连接高温管三(26)；所述常温管一(11)与常温液罐(12)的上端连通；所述常温液罐(12)的底部还连通有常温管二(21)；所述常温管二(21)的另一端连通常温管一(11)，连接点记为P点；在常温管一(11)上设有单向阀四(24)，且位于P点和常温液罐(12)之间；沿着P点到常温液罐(12)底部的方向，在常温管二(21)上依次设有液压泵二(23)和单向阀三(22)；所述常温管三(25)的另一端与常温管一(11)和常温管二(21)相连通于P点，即P点为
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常温管一(11)、常温管二(21)和常温管三(25)的连接处；所述高温管一(14)的另一端与高温液罐(15)的上端连通；所述高温液罐(15)的底部还连通有高温管二(17)；所述高温管二(17)的另一端连通高温管一(14)，连接点记为I点；在高温管一(14)上设有单向阀二(20)，且位于I点和高温管一(14)之间；沿着I点到高温液罐(15)底部的方向，在高温管二(17)上依次设有液压泵一(19)和单向阀一(18)；所述高温管三(26)的另一端与高温管一(14)和高温管二(17)相连通与I点，即I点为高温管一(14)、高温管二(17)和高温管三(26)的连接处。5.根据权利要求4所述的基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置，其特征在于，所述换热装置(10)还包括液管保温层(13)；所述高温管一(14)、高温管二(17)和高温
管三(26)外壁均包裹有液管保温层(13)。6.根据权利要求1所述的基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置，其特征在于，所述换热装置(10)由保温管一(29)、换热器(30)、保温管二(31)、单向阀五(32)、液压泵三(33)和压力表(34)组成；所述换热器(30)由螺旋盘管(35)、蓄热材料(36)和保温罐(37)组成；所述蓄热材料(36)设在保温罐(37)形成封闭空间的内部，所述保温罐(37)内部还有螺旋盘管(35)，螺旋盘管(35)外侧有着蓄热材料(36)包围着；所述螺旋盘管(35)的两端贯穿保温罐(37)的顶部和底部，分别记为A端和B端；所述盘形管(9)的上部端口连接保温管一(29)，所述保温管一(29)的另一端与盘管(35)的上部A端相连通；所述盘形管(9)的底部端口连接保温管二(31)；所述保温管二(31)另一端与螺旋盘管(35)的下部B端相连通；且沿着保温管二(31)到换热器(30)底部方向，在保温管二(31)上，依次设有压力表(34)、液压泵三(33)和单向阀五(32)。7.根据权利要求6所述的基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置，其特征在于，所述蓄热材料(36)为相变蓄热材料或者热化学蓄热材料；具体包括六水氯化钙、三水醋酸钠或有机醇。8.根据权利要求1～7任一项所述的基于无碳无固废铝电解槽的可再生能源的消纳装置的工作方法，其特征在于，具体步骤如下:S1：在没有电能输入情况的模式，此时无碳电解槽(...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：浙江睿曦绿业新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：