CN102337565A - 一种用于密闭电解槽液位检测及控制装置 - Google Patents

一种用于密闭电解槽液位检测及控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明介绍了一种用于密闭电解槽液位检测及控制装置，包括液位指示管、压气管道、液下罐、氩气管三通、压力变送器、压力表、自动控制通路、手动控制旁路，通过手动阀门进行吹送可随时获得平衡气量的氩气，以保证液位指示的准确度；控制液下罐中的电解质的量，进而控制电解槽中的电解质液位。本发明装置进行加料直观、可靠，并且可在5分钟之内对液位进行控制调整；制作成本低，操作简单；确保了电解工艺过程的安全实施，大大提高电解槽的电流效率；有效提高了产品产量和质量；降低了电解系统的能耗。

Description

一种用于密闭电解槽液位检测及控制装置
技术领域
本发明涉及一种有色金属冶炼装备领域技术，特别是一种用于密闭电解槽液位检测及控制装置。
背景技术
目前工业上生产海绵钛的主要方法是Kroll法，该方法是首先利用Mg与TiCl4的还原反应生成Ti，然后通过真空蒸馏除去过量的Mg、反应产物MgCl2和少量钛氯化物，最后得到海绵状的钛坨。在海绵钛全流程生产工艺中，利用MgCl2电解产生Mg和Cl2，分别将Mg和Cl2送往还蒸系统和氯化系统循环生产。
电解槽是电解工艺的核心设备，电解槽的工作效率、产品产量及产品质量直接影响海绵钛的产量和质量。围绕着提高电解槽电流效率、稳定电解槽产量以及降低电解槽能耗，实施对电解槽液面检测及控制是保障电解工艺安全实施的重要举措之一。
根据电解槽工作状况：工作温度670℃±20℃；熔盐介质：MgCl2—NaCl—CaCl2等腐蚀性严重；液面位于“零点”附近调整范围较小（5mm内）；槽内工作环境为剧毒腐蚀气体（Cl2）；工作过程伴随每天数次进料/出料等操作；对于液位检测及控制存在许多困难。
选用接触式液位计检测，如：插入式、浮子式等液位计，因介质具有质腐蚀及液位允许波动范围较小（5mm以内），控制不灵敏，均不能连续和稳定工作；选用非接触式液位测量工具，如：雷达、感应、红外辐射、超声等液位仪，由于电解槽为密闭设备，受到金属材料、非金属材料（炉砖）、电解质熔液、金属熔液、高温腐蚀气体（Cl2）等多种介质影响，以及电解液面允许波动范围较小、安装位置局限等条件制约，检测工具存在敏感性、稳定性差，且成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，利用该装置可以使电解槽液位直接显示，可在5分钟内进行控制调节；并能够说明槽内压力、液下装置的压力状况。同时可以避免其他液位测量装置所存在的技术问题，包括：测量仪器易腐蚀受损，工作不稳定、测量不灵敏，数据不准确；现场安装难度大、成本高等。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的一种用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，包括液位指示管、压气管道、液下罐、氩气管三通、压力变送器、压力表、自动控制通路、手动控制旁路，其中：
液位指示管为一个外接玻璃U型管，U玻璃型管固定在刻度尺上，管内盛水用以指示压差；液位指示管末端连接一个手动阀门，通过手动阀门进行吹送可随时获得平衡气量的氩气，以保证液位指示的准确度；
液下罐为完全掩埋在电解质中的储罐，罐底有通孔，与罐外电解质保持连通；
氩气管三通位于液下罐的罐体立管上，通过充放氩气从而控制液下罐中的电解质的量，进而控制电解槽中的电解质液位；
自动控制系统包括：DCS站、电子线路、压力变送器、电磁阀等电器元件，其功能是实现现场检测，DCS站通过压力变送器采集电信号，控制电磁阀开启程度；调节充、放氩气的量，达到控制电解槽液位的目的。
 手动控制旁路和自动控制阀并联，在电解槽加料、出料以及电解槽出现异常等状况下会引起电解槽液面的大幅波动时，通过现场手动控制氩气流量，进而控制电解槽中的电解质液位；
压力表分别安装在液下罐立管上和液位指示管上方，压力变送器与压力表串联，通过氩气管道连接于氩气站。
本发明的一种用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，所述的阀门、压力表、压力变送器等配件均应具备耐热及防腐性能。
本发明的一种用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，液位指示管显示精度不低于20Pa；液下罐压力显示精度不低于0.005MPa。
进一步的，本发明的一种用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，液位指示管压力范围为：6000~9800Pa，现场显示精度为：10Pa；液下罐压力范围为：0.01~0.028MPa，现场显示精度为：0.002 MPa。
所述的U型管为玻璃材质，管内液体为水。
本专利的用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，工作方式为自动控制和机械控制即手动控制并存，在电解槽非正常工作状态下，手动控制安全可靠。
采用这种结构的原理在于：
电解槽在反应过程中要求电解质液位尽量保持在理想液位范围水平，也即设置的“零点”液位，电解槽液位控制实际上是使液位指示管末端的氩气压力保持在理想水平,通过外接U型管液位指示管显示，液位指示管末端可通过手动阀门持续吹氩获得平衡压力；
在没有电解质补偿情况下，电解槽在反应过程中电解质会因持续消耗造成液位逐渐下降，从而造成液位偏离理想液位范围，为避免反应过程中的电解质液位下降到理想液位范围以下，利用液下罐进行电解质补偿；液下罐为完全掩埋在电解质中的储罐，罐底有通孔，与罐外电解质时时连通，在电解槽不同工作期间可以是空罐、装有部分电解质或完全装满电解质，可通过罐体立管上的氩气管三通充放氩气从而控制罐中的电解质的量，进而控制电解槽中的电解质液位；
电解质液位控制只有在电解槽正常运行，电解质逐渐持续消耗的过程中，实施自动控制才有比较好的效果。但是，在电解槽加料、出料以及电解槽出现异常等状况下会引起电解槽液面的大幅波动，只能通过现场手动控制才能较好解决实际问题，因此在整个装置中，需保留手动控制旁路；
考虑到该装置的安装区域在电解槽附近，工作温度为80~130℃，环境空气中含有少量氯气和氯化物熔盐挥发物质，因此本装置的阀门，压力表、压力变送器等配件选择具备耐热及防腐性能。
通过采用上述技术方案，本发明装置进行加料有以下的有益效果：
（1）直观、可靠，并且可在5分钟之内对液位进行控制调整；
（2）制作成本低，操作简单；
（3）确保了电解工艺过程的安全实施，大大提高电解槽的电流效率；
（4）有效提高了产品产量和质量；
（5）电解槽的稳定运行有效降低了电解系统的能耗；
（6）适用于所有密闭容器液位控制。
附图说明
图1本专利的用于密闭电解槽液位检测及控制的装置示意图。
图中，1-电解槽，2-液下罐，3-液位指示管，4-压力表，5-压力变送器，6-阀门，7-电磁阀，8-水。
具体实施方式
下面通过具体描述来实施本专利，但是本专利保护范围并不限于此。
一种典型的用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，包括液位指示管、压气管道、液下罐、氩气管三通、压力变送器、压力表、自动控制通路、手动控制旁路，其中：液位指示管为一个外接玻璃U型管，玻璃U型管固定在刻度尺上，管内盛水用以指示压差；液位指示管末端连接一个手动阀门，通过手动阀门进行吹送少量氩气随时获得平衡压力。
液下罐为完全掩埋在电解质中的储罐，罐底有通孔，罐内电解质与罐外电解质时时连通；氩气管三通位于液下罐罐体立管上，通过充放氩气从而控制液下罐中的电解质的量，进而控制电解槽中的电解质液位；
自动控制系统包括：DCS站、电子线路、压力变送器、电磁阀等电器元件，其功能是实现现场检测和控制。工作方式为：DCS站通过压力变送器采集电信号，控制电磁阀开启程度；调节充、放氩气的量，达到控制电解槽液位的目的。
手动控制旁路和自动控制阀并联，在电解槽加料、出料以及电解槽出现异常等状况下会引起电解槽液面的大幅波动，通过现场手动控制氩气流量，进而控制电解槽中的电解质液位；
压力表分别安装在液下罐立管上和液位指示管上方，压力变送器与压力表串联，通过氩气管道连接于氩气站。
所述的阀门，压力表、压力变送器等配件应具备耐热及防腐性能。
本液位指示管压力范围：6000~9800Pa，现场显示精度：10Pa ；液下罐压力范围：0.01~0.028MPa，现场显示精度：0.002 MPa。
本装置采取制动控制和手动控制为一体的控制模式；液面“零”位确定后，正常工作状态下P1、P2为一定范围内的定值。P1为电解槽内压力，微负压0~10mm水柱；P2液位插管底部压力。液位指示管上的压力表检测压力为：P1+P2，通过外接玻璃U型管在刻度尺上显示水柱位置H1、H2值，其中H1、H2代表U型管中的水位，既“水柱”也代表一定的压力；P1－P2为液面“零”位，即工作理想液位。压差变化超出一定范围，则通过自控和手控均可以调整氩气充放量，氩气量以压力形式控制液下罐内的电解质的量，达到控制液面的目的。

Claims (6)

1.一种用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，包括液位指示管、压气管道、液下罐、氩气管三通、压力变送器、压力表、自动控制通路、手动控制旁路，其中：
液位指示管为一个外接玻璃U型管，U玻璃型管固定在刻度尺上，管内盛水用以指示压差；液位指示管末端连接一个手动阀门，通过手动阀门进行吹送可随时获得平衡气量的氩气，以保证液位指示的准确度；
液下罐为完全掩埋在电解质中的储罐，罐底有通孔，与罐外电解质保持连通；
氩气管三通位于液下罐的罐体立管上，通过充放氩气从而控制液下罐中的电解质的量，进而控制电解槽中的电解质液位；
自动控制系统包括：DCS站、电子线路、压力变送器、电磁阀等电器元件，其功能是实现现场检测，DCS站通过压力变送器采集电信号，控制电磁阀开启程度；调节充、放氩气的量，达到控制电解槽液位的目的；
 手动控制旁路和自动控制阀并联，在电解槽加料、出料以及电解槽出现异常等状况下会引起电解槽液面的大幅波动时，通过现场手动控制氩气流量，进而控制电解槽中的电解质液位；
压力表分别安装在液下罐立管上和液位指示管上方，压力变送器与压力表串联，通过氩气管道连接于氩气站。
2.根据权利要求1所述用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，其特征是：所述的阀门、压力表、压力变送器等配件均具备耐热及防腐性能。
3.根据权利要求1所述用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，其特征是：所述的液位指示管显示精度不低于20Pa；液下罐压力显示精度不低于0.005MPa。
4.根据权利要求1所述用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，其特征是：所述的液位指示管压力范围为：6000~9800Pa，现场显示精度为：10Pa；液下罐压力范围为：0.01~0.028MPa，现场显示精度为：0.002 MPa。
5.根据权利要求1所述用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，其特征是：所述的U型管为玻璃材质，管内液体为水。
6.根据权利要求1所述用于密闭电解槽液位检测及控制的装置，其特征是：所述的工作方式为自动控制和机械控制即手动控制并存。
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