CN105220179A - 一种超大容量铝电解槽母线连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种母线连接方法，尤其涉及一种超大容量铝电解槽母线连接方法。电解槽的进电侧和出电侧分别设有相同根数的阴极软母线，槽底母线与最近一根本槽立柱母线之间的水平距离为两根阴极软母线之间的水平距离的0.5-1.5倍，在烟道端和出铝端的两根本槽立柱母线的两侧分别有一根槽底母线，这两根槽底母线的水平距离最大为两根阴极软母线之间的水平距离的3倍，阴极母线在进电侧大面绕行，经由槽底母线或槽侧母线到达出电侧后，终止于下游槽立柱母线的位置，形成面向电解槽短轴的“U”型。本发明的优点效果：达到降低铝液流速，提高电解槽稳定性和电流效率的目的，同时带来母线设计简化、槽间距节省、材料节省方面的效益。

Description

一种超大容量铝电解槽母线连接方法

技术领域

本发明涉及一种母线连接方法，尤其涉及一种超大容量铝电解槽母线连接方法。

背景技术

随着现代铝电解槽朝着大型化、节能化的方向不断发展和进步，设计出优良母线结构，使本槽电流、相邻槽电流、临列电流等电流源产生的源磁场以及铁磁材料磁化的磁场在本槽熔体区域相互抵消和平衡，优化磁场环境，提高电解槽的磁流体稳定性和操作稳定性是关键技术难题。

系列电流首先流入本槽立柱母线，经过阳极母线分配后，依次进入阳极、熔融电解质和铝液，从阴极导出后，经阴极母线汇集后流入下游槽立柱母线。这些电流产生大的磁场，这些磁场与熔融电解质和铝液中的电流一起形成了大的电磁力。

随着数学模型的完善和计算能力的提高，针对各种端部与大面进电方式、槽底补偿形式进行的计算研究发现，电解槽在电流变大、尺寸放大过程中，主要工作之一就是有效控制了垂直磁场B _z 分布，取得了效果显著，电流强度达到400kA级的电解槽技术逐步成熟起来。

电磁力的旋度是铝液流动的动力，而旋度垂直分量对应于铝液水平运动。当磁场垂直分量较小时，事实上铝液流动主要取决于的大小。当电流进一步加大时，达到400~700kA，如果按照以往控制B _z 的设计思路，会增加，铝液流速随之增加，与此同时增加的槽膛尺寸和长宽比会使铝液流动更不均衡，对电解槽磁流体稳定性势必造成破坏。

专利CN86103689A、CN101065517A公开了设置在电解槽端面的独立的补偿电路，用于修正垂直磁场在长轴方向的梯度。CN86103689A提到了水平磁场对称性好坏对流速和界面变形的影响，但没有认识到磁场梯度分布是决定因素，而CN101065517A提到了水平磁场会影响电解槽的不稳定，没有进一步分析。由此判断，现有技术没有分析与铝液水平运动之间的相互关系，没有认识到磁场梯度分布是铝液流动的决定因素。因而，在母线及磁场配置平衡时，未考虑像立柱母线这样对垂直磁场与水平磁场、它们的梯度、铝液流速影响都很大的因素。事实上，立柱母线的下部（竖直部分）主要产生水平方向的磁场分量，它的上部（弯曲部分）主要产生垂直方向的磁场分量。由于未考虑这部分因素，上游侧母线在槽周围和槽底配置不够合理，或者槽端部补偿电流不够大，将导致水平磁场数值偏大且分布不均匀，垂直磁场在槽内不能有效相互抵消甚至出现同号叠加，最终增加端部补偿电流、母线压降，还浪费了母线。

发明内容

为了解决上述技术问题本发明提供一种超大容量铝电解槽母线连接方法，目的是有效平衡消减垂直磁场，而且大幅降低的大小，从而降低铝液流速，提高电解槽稳定性和电流效率，同时简化母线设计、节省槽间距、节省材料。

为达上述目的本发明一种超大容量铝电解槽母线连接方法，电解槽的进电侧和出电侧分别设有相同根数的阴极软母线，槽底母线与最近一根本槽立柱母线之间的水平距离为两根阴极软母线之间的水平距离的0.5-1.5倍，在烟道端和出铝端的两根本槽立柱母线的两侧分别有一根槽底母线，这两根槽底母线的水平距离最大为两根阴极软母线之间的水平距离的3倍，阴极母线在进电侧大面绕行，经由槽底母线或槽侧母线到达出电侧后，终止于下游槽立柱母线的位置，形成面向电解槽短轴的“U”型。

本槽立柱母线通过进、出电两侧阴极母线、槽底母线或槽侧母线，与相同位置的下游槽立柱母线之间直接短路。

槽底母线流入的电流最大为4根阴极软母线的电流之和。

还包括设在电解槽上部且与系列电流反方向的独立补偿母线，或设在电解槽端部且与系列电流同方向的独立补偿母线。

本槽立柱母线和下游槽立柱母线在空间上等距离分布。

本槽立柱母线和下游槽立柱母线为6~7根。

电解槽工作电流在400~700kA。

本发明的优点效果：本发明与现有技术相比，在母线及磁场配置平衡时，综合考虑本槽电流、相邻槽电流、临列电流源磁场以及铁磁材料磁化的磁场，还重点消除了立柱母线产生磁场的不利影响，不但有效平衡消减垂直磁场，而且大幅降低的大小，优化磁场环境，达到降低铝液流速，提高电解槽稳定性和电流效率的目的，同时带来母线设计简化、槽间距节省、材料节省方面的效益。

附图说明

图1是本发明的一种600kA电解槽母线配置示意图。

图2是本发明的独立补偿母线配置示意图。

图中：1、铝电解槽；2、阴极软母线；3、阴极母线；4、槽底母线；5、槽侧母线；6、本槽立柱母线；7、独立补偿母线；8、下游槽立柱母线。

具体实施方式

下面对本发明的实施例结合附图加以详细描述，但本发明的保护范围不受实施例所限。

实施例1

如图1所示一种超大容量铝电解槽母线连接方法，在电解槽的进电侧和出电侧分别设有相同根数的阴极软母线2，本实施例进电侧和出电侧分别有28个阴极软母线2，槽底母线4与最近一根本槽立柱母线6之间的水平距离为两根阴极软母线2之间的水平距离的1.5倍，在烟道端和出铝端的两根本槽立柱母线6的两侧分别有一根槽底母线4，这两根槽底母线4的水平距离最大为两根阴极软母线2之间的水平距离的3倍，阴极母线3在进电侧大面绕行，经由槽底母线4或槽侧母线5到达出电侧后，终止于下游槽立柱母线8的位置，形成面向电解槽短轴的“U”型，如图2所示在电解槽上部且与系列电流反方向的独立补偿母线7。

本槽立柱母线6通过进、出电两侧阴极母线3、槽底母线4或槽侧母线5，与相同位置的下游槽立柱母线8之间直接短路。

槽底母线4流入的电流最大为4根阴极软母线2的电流之和。

本槽立柱母线6和下游槽立柱母线8在空间上等距离分布。

本槽立柱母线6和下游槽立柱母线8为7根。

电解槽工作电流在400~700kA，本实施例工作电流为600kA。

实施例2

槽底母线4与最近一根本槽立柱母线6之间的水平距离为两根阴极软母线2之间的水平距离的0.5倍，本槽立柱母线6和下游槽立柱母线8为6根，在电解槽端部且与系列电流同方向的独立补偿母线7，电解槽工作电流在400kA，其它同实施例1相同。

实施例3

槽底母线4与最近一根本槽立柱母线6之间的水平距离为两根阴极软母线2之间的水平距离的1倍，电解槽工作电流在700kA，其它同实施例1相同。

Claims (7)

1.一种超大容量铝电解槽母线连接方法，其特征在于在电解槽的进电侧和出电侧分别设有相同根数的阴极软母线（2），槽底母线（4）与最近一根本槽立柱母线（6）之间的水平距离为两根阴极软母线（2）之间的水平距离的0.5-1.5倍，在烟道端和出铝端的两根本槽立柱母线（6）的两侧分别有一根槽底母线（4），这两根槽底母线（4）的水平距离最大为两根阴极软母线（2）之间的水平距离的3倍，阴极母线（3）在进电侧大面绕行，经由槽底母线（4）或槽侧母线（5）到达出电侧后，终止于下游槽立柱母线（8）的位置，形成面向电解槽短轴的“U”型。

2.根据权利要求1所述的一种超大容量铝电解槽母线连接方法，其特征在于本槽立柱母线（6）通过进、出电两侧阴极母线（3）、槽底母线（4）或槽侧母线（5），与相同位置的下游槽立柱母线（8）之间直接短路。

3.根据权利要求1所述的一种超大容量铝电解槽母线连接方法，其特征在于槽底母线（4）流入的电流最大为4根阴极软母线（2）的电流之和。

4.根据权利要求1所述的一种超大容量铝电解槽母线连接方法，其特征在于还包括设在电解槽上部且与系列电流反方向的独立补偿母线（7），或设在电解槽端部且与系列电流同方向的独立补偿母线（7）。

5.根据权利要求1所述的一种超大容量铝电解槽母线连接方法，其特征在于本槽立柱母线（6）和下游槽立柱母线（8）在空间上等距离分布。

6.根据权利要求1所述的一种超大容量铝电解槽母线连接方法，其特征在于本槽立柱母线（6）和下游槽立柱母线（8）为6~7根。

7.根据权利要求1所述的一种超大容量铝电解槽母线连接方法，其特征在于电解槽工作电流在400~700kA。