CN102492964A - 一种用于电解槽热交换的装置 - Google Patents

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刘彩霞
刘杰
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Abstract

本发明介绍了一种用于电解槽热交换的装置,包括进风管、出风管、不锈钢套管、冷却盘管,热交换器垂直安装在电解槽集镁室盖子下面,与电解槽盖子组成一体;进风管、出风管分别与盖子联接,冷却盘管为多组结构,并做耐温耐腐处理;电解质液面到盖子底部部分的进风管、出风管的外套管采用耐蚀或不锈钢材料,不锈钢套管分别与进风管、出风管之间浇筑浇注料。本发明的热交换器以物理方法实现对电解槽温度调整控制,安全、可靠;减少对电解槽内电解质的质量平衡、化学平衡、热平衡的破坏,操作简单;确保了电解工艺过程的安全实施,提高电解槽的电流效率;提高了产品产量和质量;有效保证电解槽的稳定运行,降低了电解系统的能耗。

Description

一种用于电解槽热交换的装置
本发明涉及一种金属镁冶炼装备领域技术,特别是一种用于电解槽热交换的装置。
背景技术
在海绵钛全流程生产工艺中,利用海绵钛的副产品MgCl2使用电解槽生产金属镁和氯气,其中Mg供还蒸系统作钛还原用,Cl2送往氯化系生产TiCl4。 
镁电解是海绵钛全流程生产工艺的关键环节之一,电解槽是镁电解工艺的核心设备,电解槽槽温控制非常重要,因为电解的温度不仅影响熔融电解质的导电度、初晶温度、密度、黏度、表面张力等物理化学性质,而且直接影响到电解槽的电流效率。为使镁保持熔融状态,电解温度应比镁的熔点高,但是温度太高,电流效率下降、熔体蒸发损失大、热损失增加,操作条件恶化;温度太低,电解质的黏度相对较高,不利于氯、镁、渣与电解质分离,影响产品产量和质量。电解温度一般比镁的熔点高30~70℃,比电解质的初晶温度高80~100℃。  
电解槽的工作效率、Mg 、Cl2的产品产量及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,实施对电解槽反应温度的控制是保障电解槽正常运行的重要举措之一。
目前国内镁电解槽调节槽温的方法主要有:①、通过调整极距改变电解质压降,从而达到调整温度的目的;②、调节阴极气体的排气量,由于阴极气体带着一定的热量,调节阴极气体量可在30~40℃范围内调整电解槽的温度;③、调整电解质中MgCl2和CaCl2的浓度、电解质的比电阻ρ的改变,来调整电解质的温度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于电解槽热交换的装置,利用该装置可以使得电解槽进行热交换,进而控制电解槽的温度,以避免不进行热交换或利用现有办法控温所带来的槽温升高,电流效率降低,影响产量和质量、电解槽热平衡遭到破坏、设备变形、损坏、环境污染等问题。
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:
本发明的一种用于电解槽热交换的装置,包括进风管、出风管、不锈钢套管、冷却盘管,热交换器垂直安装在电解槽集镁室盖子下面,与电解槽盖子组成一体;进风管、出风管分别与盖子联接,冷却盘管为多组结构,并做耐温耐腐处理;电解质液面到盖子底部部分的进风管、出风管的外套管采用耐蚀或不锈钢材料,不锈钢套管分别与进风管、出风管之间浇筑浇注料。
本发明的用于电解槽热交换的装置,通过风管外接高效风机。工作时热交换器浸入电解质熔液中。
该装置也称为热交换器,系电解槽配套设备,安装在电解槽内,与电解槽盖子组成一体。由于电解槽内特殊的环境,要求该装置选用耐高温、耐腐蚀性能高的材料,冷却盘管焊接采用氩弧焊,且单面焊接双面成型。
热交换器通过外接高效节能风机的启动和关闭,调整电解槽的温度,与交流加热器交替使用以保持电解槽处于电解工艺需要的工作温度;结构上改变以往电解槽采用单一冷却管进行热交换,而使用多组冷却盘管进行热交换,大大缩短换热时间,提高了换热效率。
本发明的用于电解槽热交换的装置使用方法为:电解槽工作在一定的温度范围,通过测温装置检测,发现槽温偏离工作温度范围时,开启高效风机实施电解槽热交换,达到控制槽温的目的。
对于电解槽而言,首先为降低能耗电解槽实行保温,其次为保持电解工作温度,要利用热交换器进行热交换散热,是一对矛盾。采取本装置进行热交换目前是好的选择。特别是热交换器处于电解槽内电解质、氯气、热空气的工作氛围,恶劣的高温、腐蚀环境对热交换器的材质、结构约束非常严格。
我们目前使用的镁电解槽阴极从纵墙插入槽内,阴极固定,极距不能调整;无隔板电解槽没有阴极气体排放;镁电解生产使用的电解质是复杂的多元体系,体系各组分的浓度影响电解质的整体物理化学性质,单一调整电解质中MgCl2和CaCl2的浓度实现电解槽温度控制不是科学有效的方法。所以采用该装置可以有效实现电解槽控温,解决电解槽由于温度大幅波动带来的危害这样一个难题。
本发明的热交换器进行电解槽温度控制的优点在于:
(1)采用热交换器以物理方法实现对电解槽温度调整控制,安全、可靠;
(2)减少对电解槽内电解质的质量平衡、化学平衡、热平衡的破坏,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)提高了产品产量和质量;
(5)有效保证电解槽的稳定运行,降低了电解系统的能耗。
附图说明
图1是用于电解槽热交换的装置示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的左视图。
图4是风机及管道安装立面图。
图5是风机及管道安装俯视图。
图6是热交换器与电解槽装配示意图。
图中,1-进风管,2-浇注料,3-冷却盘管,4-不锈钢套管,5-出风管,6-电解槽,7-风管,8-风机,9-盖子,10-热交换器。
具体实施方式
下面通过实施例来具体说明本专利。
如图1~图3所示:本发明的一种用于电解槽热交换的装置,包括进风管1、浇注料2、冷却盘管3、不锈钢套管4、出风管5。
如图4~图5为外接风机、管道安装立面及俯视的示意图,其结构为:电解槽6、风管7、风机8。风机选择风速为70m3、电机功率为18kw鼓风机,风机固定于电解槽附近的地面,并采取有效绝缘;风管由DN250、Q235材料的直管、弯头、联接法兰组成。风机通过风管与电解槽盖子上热交换器1进风口法兰连接。热交换装置通过外接高效节能鼓风机的启动和关闭,调节电解槽6槽内温度保证在正常的工作温度。
外接风机8通过风管7与热交换热的进风管1法兰连接;安装于电解槽侧位;风管7选择DN250、Q235材料管子,由直管、弯头组成,法兰连接;风机8选择鼓风机,风速为70m3、电机功率为18kw。固定于电解侧面地面上并进行绝缘处理。热交换器10与盖子9组成一体,安装在电解槽6内,且冷却盘管部分工作时浸在电解质熔液中;热交换器10垂直安装在电解槽6盖子9下面,进风管1、出风管5分别与盖子联接。热交换器10的进风口1与风管7、风机8连接,工作时通过鼓风机送风,热空气从热交换器出风口5排出,随时调节电解槽温度。
如图6,工作时热交换器浸入电解质熔液中,冷却盘管3做耐温耐腐处理;电解质液面到盖子底部部分的进风管1、出风管5的外套管4采用耐蚀或不锈钢材料,不锈钢套管4分别与进风管1、出风管5之间浇筑浇注料2。
当电解槽工作在一定的温度范围,通过测温装置检测,发现槽温偏离工作温度范围时,开启高效风机实施电解槽热交换,达到控制槽温的目的。
本发明的热交换的装置结构上改变以往电解槽采用单一冷却管进行热交换,而使用多组冷却盘管进行热交换,大大缩短换热时间,提高了换热效率。 

Claims (3)

1.一种用于电解槽热交换的装置,其特征是:包括进风管、出风管、不锈钢套管、冷却盘管,热交换器垂直安装在电解槽集镁室盖子下面,与电解槽盖子组成一体;进风管、出风管分别与盖子联接,冷却盘管为多组结构,并做耐温耐腐处理;电解质液面到盖子底部部分的进风管、出风管的外套管采用耐蚀或不锈钢材料,不锈钢套管分别与进风管、出风管之间浇筑浇注料。
2.根据权利要求1所述用于电解槽热交换的装置,其特征是:通过风管外接高效风机。
3.根据权利要求1所述用于电解槽热交换的装置,其特征是:装置选用耐高温、耐腐蚀性能高的材料,冷却盘管焊接采用氩弧焊,且单面焊接双面成型。
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