CN101423960A - 铝电解槽外部母线补偿结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝电解槽外部母线补偿结构，属于金属铝电解技术领域。本发明的外部母线补偿方式是在现有的铝电解槽两端，沿系列电流方向分别设置有外部补偿母线；其外部补偿母线内的电流方向与所述系列电流方向相同；这样，外部补偿母线即可与槽本体母线共同修正和补偿铝电解槽的磁场扰动。本发明解决了每台槽的阴极母线用量极大、且非常复杂的问题，减少其承担的过多的功能可简化其配置，从而减少阴极母线的用量及槽间距。由于电解系列的槽数众多，节省的母线用量是相当可观的。此外本发明还简化了设计的难度，有利于找出最佳的母线配置方式，使槽内熔体的磁场分布及稳定性更易于达到最佳。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解槽的电流供给装置，特别是涉及一种铝电解槽外部母线补偿结构。
背景技术
随着铝电解槽设计和操作技术水平的提高，国际国内的新设计和建设的铝电解槽日益向大型化的方向发展。但随着系列电流的增加，载流母线和熔体电流所产生的磁场分布对槽生产和操作的稳定性影响越来越突出。
因此在大型及超大型电流槽母线设计时首先必须考虑其对槽稳定性的影响。通过对稳定性理论的分析可知，要获得良好的铝电解槽生产稳定性，至少应当保证槽内熔体中的垂直磁场及其水平梯度值较小且均匀、铝液层内的扰动水平电流较小。而对磁场的改善就主要须通过母线的配置来完成。对垂直磁场的改善主要有两方面的内容：一是修正本槽自身导体产生的过大的垂直磁场及其水平梯度；二是补偿由于邻列槽带来的垂直磁场值的增加及不对称。
目前电解槽的母线配置实际上是使槽阴极母线兼具三个方面的功能：既要修正本槽过强的磁场值，同时又必须不对称的布置以补偿由邻列槽磁场的影响，另外还承担着向下一台槽传递系列电流的功能。这样阴极母线用量、槽间距都较大，十分不经济，其磁场的补偿效果不理想。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种铝电解槽外部母线补偿结构。所述技术方案如下：
本发明的铝电解槽外部母线补偿结构，在电解槽两端、沿系列电流方向分别设置有外部补偿母线；所述外部补偿母线与电解槽槽体以及电解槽本体母线均绝缘；所述外部补偿母线内的电流方向与所述系列电流方向相同；所述外部补偿母线与所述槽本体母线共同修正和补偿铝电解槽的磁场扰动。
本发明的铝电解槽外部母线补偿结构，所述每根外部补偿母线内的电流强度不大于系列电流强度。
本发明的铝电解槽外部母线补偿结构，所述每根外部补偿母线内的电流强度为系列电流强度的15％至80％。
本发明的铝电解槽外部母线补偿结构，所述两根外部补偿母线内电流强度不相同。
本发明的铝电解槽外部母线补偿结构，所述外部补偿母线的设置高度与电解槽内的液面高度持平。
本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明提供的铝电解槽母线的补偿结构，将槽阴极母线原来承担的多个功能加以简化，即：设置单独的槽外部补偿母线，承担或至少是大部分的承担修正本槽磁场及补偿大部分邻列槽磁场的功能；而本槽的阴极母线主要是承担向下一台槽供电，不承担或尽量少的承担修正及补偿磁场的任务。
这种设计的有点和效果是：首先现有的电解槽的阴极母线用量极大、且非常复杂，减少其承担的过多的功能可简化其配置，从而减少阴极母线的用量及槽间距。由于电解系列的槽数众多，节省的母线用量是相当可观的。虽然增加了外部补偿母线，但从总体上计算仍然可以大量节约母线用量的。
其次，由于对母线功能进行了划分，外部补偿母线承担(或主要承担)了修正槽本体磁场及补偿邻列磁场的功能，而槽本体的阴极母线不承担(或较少)的承担这一修正、补偿工作。考虑外部补偿母线相比槽阴极母线要简单许多，上述分工实际上是大大的简化了设计的难度，有利于找出最佳的母线配置方式，使槽内熔体的磁场分布及稳定性更易于达到最佳。
另外，本发明的母线补偿结构可以方便地配置在各种复杂的实际生产环境之中，适应性好。
附图说明
图1是本发明提供的铝电解槽外部母线补偿结构总体结构示意图；
图2是本发明实施例1的结构示意图；
图3是本发明实施例2的结构示意图；
图4是本发明实施例3的结构示意图；
图5是本发明实施例4的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
现有的铝电解槽中，阴极母线的主要作用是向电解槽进行供电，同时也承担修正本槽磁场和补偿临列槽磁场的功能。但随着系列电流的增加，载流母线和熔体电流所产生的磁场分布对槽生产和操作的稳定性的影响越来越突出，单纯通过阴极母线的自身补偿已经无法保证槽内熔体中的垂直磁场及其水平梯度值较小且均匀、铝液层内的扰动水平电流较小的基本要求。
在现代的大型电解铝的生产中，生产现场内的电解槽往往被排布为多列，其相邻的电解槽即互为临列槽。本发明的铝电解槽外部母线补偿结构是在电解槽的外部两端增设两条外部补偿母线：第一外部补偿母线2和第二外部补偿母线3，两条外部补偿母线的高度位置约相当于电解槽4内铝液界面的高度；其两条补偿电源母线内电流的方向与系列电流1的方向相同。两条补偿母线与电解槽本体以及电解槽本体母线之间采用绝缘方式进行隔离。
本发明的铝电解槽外部母线补偿方式可以适用于系列电流在300kA至1000kA的情况，但经过调整其使用范围可以超过此范围。
在本发明的铝电解槽外部母线补偿结构中，外部补偿母线内的电流通常为系列电流的15％至80％，最大不能超过系列电流的强度。由于本发明的外部补偿母线既可以对槽本体及上下游槽产生的过大的垂直磁场进行修正；当有邻列槽5时，也可对邻列槽5的磁场的影响时进行补偿，所以在正常情况下电解槽两端的第一外部补偿母线2和第二外部补偿母线3内的电流大小可不相同，临近邻列槽5(或邻列槽影响较大)的一侧，第一外部补偿母线2的内电流较大些，但在特定情况下，并不排除两根外部补偿母线电流大小相同的情况。
下面将分四种情况介绍本发明的实际应用：
实施例1
参见图2，在本实施例中，电解槽系列是由两列串连在一起的单台电解槽构成，每列电解槽的数量可以根据实际需要确定。根据槽内电流的方向可以将电解槽14的进电端设定为上游侧16，而将出电端设定为下游侧17。在电解槽14的上游端排列有数量较多的阴极母线，每二至四根阴极母线汇合在一起形成阴极汇流母线18，汇流阴极母线从电解槽14的槽底穿过，到达电解槽下游侧17。连接在每个电解槽的上、下游侧阴极母线及阴极汇流母线构成了电解槽的本体阴极母线。系列电流11(即每台槽的输入或输出的总电流)标示为I1。
在本实施例中，电解槽上游端的阴极母线每四根汇流为一根阴极汇流母线18，这样，电解槽的本体母线由7根阴极汇流母线构成。
为了减小各电解槽之间以及临列槽之间的电磁干扰、修正和补偿磁场，在电解槽的两端，沿上、下游方向分别设置了第一外部补偿母线12和第二外部补偿母线13，外部补偿母线12和13内的电流方向与电解槽系列电流11方向相同，均为由上游流向下游。
到达电解槽下游端的汇流阴极母线18采用非对称的方式排列，其具体排列方式可以考虑自身修正补偿的功能需要。本实施例中的阴极汇流母线18自身仍保留部分原有的自身修正补偿磁场的功能，可以对部分本电解槽的上、下游槽和临列槽的磁场同时进行补偿，只是在增加了两根外部补偿母线12和13后，阴极汇流母线18不必再大量绕行在电解槽的上游侧16和下游侧17，而可以由槽底穿越引至槽下部槽底穿过。这种方式比仅仅采用传统的母线配置方式的母线用量有一定的减少。
实施例2
参见图3，本实施例的槽本体母线和外部补偿母线的排列方式与实施例1基本相同，其区别仅在于本实施例中的槽本体母线仅承担对本槽及上、下游槽的磁场的部分修正任务，而对邻列槽磁场的补偿完全由第一外部补偿母线22和第二外部补偿母线23完成。槽本体母线虽然还带有自身修正补偿磁场功能，但阴极汇流母线28为对称排布。
实施例3
参见图4，本实施例的槽本体母线和外部补偿母线的排列方式是在实施例2的基础上进行了简化，即上游侧的阴极母线引出并汇流后成为阴极汇流母线38后，基本不再绕行槽周，而直接就近由槽底穿越至槽下游端，这样本槽的阴极汇流母线基本不承担本槽磁场修正和邻列槽磁场补偿任务，而只起到细调磁场的功能，其大部分的补偿修正任务交由第一外部补偿母线32和第二外部补偿母线33完成。
实施例4
参见图5，本实施例的槽本体母线和外部补偿母线的排列方式是在实施例4的基础上进一步进行了简化，槽本体的阴极汇流母线48采用简单的直接穿越槽底的方式，完全由第一外部补偿母线42和第二外部补偿母线43对本槽磁场进行修正、并对邻列槽磁场进行补偿。
本发明的外部补偿母线与槽本体母线基本上有上述的4种组合方式，但并不仅限于此。其基本原理都是将槽本体母线原先所具有的输送电流、修正本体和上、下游槽磁场以及补偿邻列槽磁场影响这三个功能中的后两个功能分出大部分(或全部)交由结构简单的多的外部补偿母线来实现，以实现经济性以及能达到较简单的母线配置和较佳的磁场效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1、一种铝电解槽外部母线补偿结构，其特征在于，在电解槽两端、沿系列电流方向分别设置有外部补偿母线；所述外部补偿母线与电解槽槽体以及电解槽本体母线均绝缘；所述外部补偿母线内的电流方向与所述系列电流方向相同；所述外部补偿母线与所述槽本体母线共同修正和补偿铝电解槽的磁场扰动。
2、根据权利要求1所述的铝电解槽外部母线补偿结构，其特征在于，所述每根外部补偿母线内的电流强度不大于系列电流强度。
3、根据权利要求2所述的铝电解槽外部母线补偿结构，其特征在于，所述每根外部补偿母线内的电流强度为系列电流强度的15％至80％。
4、根据权利要求2所述的铝电解槽外部母线补偿结构，其特征在于，所述两根外部补偿母线内电流强度不相同。
5、根据权利要求1所述的铝电解槽外部母线补偿结构，其特征在于，所述外部补偿母线的设置高度与电解槽内的液面高度持平。
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| WO2019132737A1 (ru) * | 2017-12-29 | 2019-07-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Объединенная Компания Русал Инженерно -Технологический Центр" | Ошиновка модульная для серий алюминиевых электролизеров |
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