CN101376991A - 铝电解槽的强制冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷却系统，尤其涉及一种铝电解槽的强制冷却系统。本发明是这样实现的：铝电解槽的强制冷却系统，在铝电解槽侧部的隔间内设有抽气端管，抽气端管与通风干管连通，通风干管连通到通风主管上，通风主管与抽风机连接。本发明的系统结构简单，成本低廉，拆装、管理和维修较方便；在槽侧部焊接一定数量的散热片，再安装特殊形状的抽风管道，使管口靠近电解槽侧壁的高温区域，通过管道抽气或吹气的方式，破坏和转移槽高温壁面附近的高温空气层，加剧近壁面的空气流动，强化对流换热，进而达到冷却电解槽的目的。

Description

铝电解槽的强制冷却系统
技术领域
本发明涉及一种冷却系统，尤其涉及一种铝电解槽的强制冷却系统。
背景技术
在用霍尔—埃鲁特法电解生产铝的过程中，通过焦耳效应使铝液和电解质熔体温度大约稳定在950℃，热量再通过内衬和覆盖料层散失出去，进而使得整个电解槽体处于热平衡状态。
而随着铝电解槽强化电流的不断增大，在保持原有工艺条件及生产制度不变的前提下，其阴极槽壳的单位面积散热量也随之增大，这必将导致槽帮厚度的减薄、槽壳温度的上升和外部钢板的变形，从而影响电解槽的电流效率、吨铝能耗、稳定性和槽寿命。因此，在大型铝电解槽的设计过程中，必须相应采取有效地散热措施，来提高电解槽的散热能力，保持电解槽的热稳定性。
前苏联发明专利Nos.SU 605 865和SU 663 760公开了安装一套可在电解槽外控制的冷却系统。此种电解槽的槽侧部包括密闭空穴、可变的遮热板和送风机，其中送风机装备在电解槽下，且由可调节的阀门控制。送风机排出的冷却风由鼓风机或压缩机提供。但这些设备需要很庞大和笨重的基础设施。
欧洲专利申请号EP 0047 227建议加厚电解槽内的绝热层，且装备带有热交换器的热管。热管穿过槽壳和绝热层，再插入碳化部分，如边缘板。这一方案比较复杂，且安装费用很贵，需要对电解槽作较大改动。
为了有助于形成固化电解熔体坡面，美国专利US 4 087 345提出在槽体上安装一种配有加强筋和加固骨架的箱体，有助于通过周围空气的自然对流冷却电解槽的侧面。但这些静态设备不适合精确控制热通量。
为了控制固化电解熔体坡面的形成和恢复从槽边部抽走的热，美国专利US 4 608 135提出将管道安装在边缘板和槽体的内绝热层之间，内设集气装置，且将进气孔设置在槽侧部。集气装置从槽边部外围吸入空气，将其由管道沿边缘板输送。这套设备虽然能有效冷却槽侧部，但需要对电解槽作较大改动，且不能使电解槽单独运行。
2001年6月26日，由Pechiney公司申请的专利US 6 251 237B1(相应于FR 2 777 574)提出一种通过围绕槽壳鼓风冷却电解槽的非密封型冷却装置。但此方法将大量的热吹入电解车间，使槽周围的温度上升，恶化了电解车间内的操作环境。
2005年9月7日，由Pechiney公司申请的专利CN 1665963A(对应于2006年6月8日的US 20060118410A1)提出了另一种冷却方法。将对应于熔体区域的电解槽外部槽壳密封，并开设两个入口，一个喷嘴鼓入空气，另一个则是冷却剂，例如蒸馏水。将冷却剂雾化，使之与槽壳表面形成对流换热，借助汽化潜热贮存槽壳的散热，最后通过强制空气流动将其带走。同时，该专利还为此研制了一套完整的循环冷却系统，将冷却剂冷凝再循环利用。此密闭系统具有较高的冷却效率，但电解槽对此系统的依赖性太强，一经运行就不能停止；且此冷却系统结构较复杂，并额外添加了冷凝器、雾化装置等设备，增加了运行成本。
针对铝电解槽侧部的散热问题，上述方案均存在一定的缺陷。所以本申请人旨在提出一种简单易行且低成本的装置。
发明内容
为解决上述技术问题本发明提供一种铝电解槽的强制冷却系统，目的是在不需要对电解槽内部结构作改动的前提下，充分考虑到电解车间内的操作环境，冷却其槽壳。
本发明是这样实现的：铝电解槽的强制冷却系统，在铝电解槽侧部的隔间内设有抽气端管，抽气端管与通风干管连通，通风干管连通到通风主管上，通风主管与抽风机连接。
所述的抽风机可以由送风机代替。
所述的抽气端管上下方设有散热片。
所述的抽气端管包括抽气端干管、抽气端横管、抽气端主支管和抽气端侧支管。
所述的抽气端横管、抽气端主支管和抽气端侧支管上下方分别设有散热片。
所述的抽气端主支管和抽气端侧支管设在抽气端干管和抽气端横管之间。
所述的抽气端横管为上下可调式结构。
所述的抽气端管包括抽气端干管、抽气端主支管和抽气端侧支管，在抽气端主支管和抽气端侧支管上下方分别设有散热片。
所述的抽气端侧支管为直管或倾角为90-170度的弯管。
所述的抽气端侧支管从抽气端干管倾斜引出并左右对称，在管道转折和连接处为倒角。
所述的抽气端侧支管的数量为1-16根。
所述的抽气端横管、抽气端主支管和抽气端侧支管入口为外扩式形状。
所述的散热片与抽气端横管、抽气端主支管和抽气端侧支管的间距要为20mm-200mm。
所述的散热片与通风干管的距离为40mm-300mm。
所述的抽气端管的入口对准铝液与电解质的界面。
所述的抽气端管与槽壁间距20～50mm。
所述的抽气端干管处安装有调节阀门。
所述的通风干管为变直径管道或直管。
所述的变直径管道为锥形管。
所述通风干管穿过摇篮架的开孔。
本发明的优点和效果如下：系统结构简单，成本低廉，拆装、管理和维修较方便；在槽侧部焊接一定数量的散热片，再安装特殊形状的抽风管道，使管口靠近电解槽侧壁的高温区域，通过管道抽气或吹气的方式，破坏和转移槽壳高温壁面附近的高温空气层，加剧近壁面的空气流动，强化对流换热，进而达到冷却电解槽的目的。可根据不同情况在抽气或吹气两种方式之间进行切换，灵活性较强；能够有效改善铝电解槽旁的工作环境，适合电解工人进行日常操作。它能有效冷却电解槽侧部的高温区域，使槽内形成规整炉帮，有利于生产。
附图说明
图1是本发明设在电解槽上的结构示意图。
图2是本发明实施例1抽气端管的剖面图。
图3是本发明实施例2抽气端管的剖面图。
图4是本发明单槽冷却系统示意图。
图5是本发明多槽冷却系统示意图。
图中1、铝电解槽；2、抽气端管；3、通风干管；4、通风主管；5、抽气机；6、摇篮架；7、散热片；8、槽壁；9、铝液；10、电解质；11、阀门；21、抽气端横管；22、抽气端主支管；23、抽气端侧支管；24、抽气端干管；25、调节阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。但本发明的保护范围不受实施例所限。
实施例1：
参照附图本发明的铝电解槽的强制冷却系统，在铝电解槽1侧部的隔间内设有抽气端管2，抽气端管2的入口对准铝液9与电解质10的界面，抽气端管2与通风干管3连通，通风干管3连通到通风主管4上，通风主管4与抽风机5连接，并通过调节阀门11进行风量控制，在抽气端管2上下方设有散热片7，抽气端管2包括抽气端干管24、抽气端横管21、抽气端主支管22、抽气端侧支管23和风量调节阀25，在抽气端横管21、抽气端主支管22和抽气端侧支管23上下方分别设有散热片，散热片之间的间距不能太窄，应尽量减少热辐射交换系数，分别对准抽气端主支管22与抽气端侧支管23的轴线，以期达到均匀冷却槽壁8的目的，抽气端主支管22和抽气端侧支管23设在抽气端干管24和抽气端横管21之间，抽气端横管21为上下可调式结构，抽气入口能始终位于界面变动的范围内，以期达到较好的散热效果。抽气端侧支管23为直管，从抽气端干管24倾斜引出左右对称，在管道转折和连接处倒角使其平滑；抽气端横管21、抽气端主支管22和抽气端侧支管23入口为外扩式形状，散热片7与抽气端横管21、抽气端主支管22和抽气端侧支管23的间距为20mm-200mm，防止因钢板热膨胀而相互挤压，散热片7纵向焊接在槽壁8上，不对抽气端横管21入口段的气流产生阻碍，散热片7不宜过长，以散热片7顶端与通风干管3的距离保持在40mm-300mm范围内为佳，抽气端管2与槽壁8间距为20mm-50mm。通风干管3为变直径管道或直管，变直径管道是锥形管。通风干管3穿过摇篮架6的开孔。通过抽风机5在通风主管21中形成负压，使得电解槽侧壁高温区附近的高温空气通过抽气端横管21被吸入抽气端主支管22和抽气端侧支管23中，再流入通风干管3中，然后排出电解车间。
实施例2：
在实施例1中的抽气端管2包括抽气端干管24、抽气端主支管22和抽气端侧支管23，抽气端侧支管为倾角为90-170度的弯管。根据实际情况，如结合散热片的数量及焊接位置的不同，可适当调整抽气端侧支管23的角度和数量，抽气端侧支管的数量为1-16根。其它同实施例1
在不同的气候条件下，可以将抽风机5换成送风机，在现有管路系统上对铝电解槽实现送风冷却。

Claims (19)

1、铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于在铝电解槽侧部的隔间内设有抽气端管，抽气端管与通风干管连通，通风干管连通到通风主管上，通风主管与抽风机或送风机连接。
2、根据权利要求1所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的抽风机可以由送风机代替。
3、根据权利要求1所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的抽气端管上下方设有散热片。
4、根据权利要求1或3所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的抽气端管包括抽气端干管、抽气端横管、抽气端主支管、抽气端侧支管和调节阀。
5、根据权利要求4所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的抽气端横管、抽气端主支管和抽气端侧支管上下方分别设有散热片。
6、根据权利要求4所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的抽气端主支管和抽气端侧支管设在抽气端干管和抽气端横管之间。
7、根据权利要求6所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的抽气端横管为上下可调式结构。
8、根据权利要求4所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的抽气端侧支管为直管或倾角为90-170度的弯管。
9、根据权利要求4所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的抽气端侧支管从抽气端干管倾斜引出左右对称，在管道转折和连接处为倒角。
10、根据权利要求4所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的抽气端侧支管的数量为1-16根。
11、根据权利要求4所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的抽气端横管、抽气端主支管和抽气端侧支管入口为外扩式形状。
12、根据权利要求4所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的风量调节阀门安设在抽气端干管上。
13、根据权利要求5所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的散热片与抽气端横管、抽气端主支管和抽气端侧支管的间距为20-200mm。
14、根据权利要求5所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的散热片与通风干管的距离为40-300mm。
15、根据权利要求1所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的抽气端管的入口对准铝液与电解质的界面。
16、根据权利要求15所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的抽气端管与槽壁间距为20～50mm。
17、根据权利要求1所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的通风干管为变直径管道或直管。
18、根据权利要求17所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述的变直径管道为锥形管。
19、根据权利要求18所述的铝电解槽的强制冷却系统，其特征在于所述通风干管穿过摇篮架的开孔。
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