CN105862079B - 铝电解槽上部结构在线顶升抬高机构及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽上部结构在线顶升抬高机构，包括电解槽壳体和阳极导电装置，电解槽壳体外壁连接有水平沿板，水平沿板上设有成对设置的调节支座，每个调节支座的顶部连接有门型立柱，门型立柱之间连接有门型框架横梁；门型框架横梁上设有上部承重桁架；门型框架横梁的侧壁底部设有水平烟罩板，水平烟罩板与水平沿板之间围成换极空间；上部承重桁架连接提升机，提升机连接母线升降连接机构，母线升降连接机构与阳极大母线相连接；水平沿板通过防滑绝缘支撑架设有千斤顶。本发明还公开了使用上述机构的在线顶升抬高工艺。在抬高铝电解槽的上部结构时，铝电解槽的极距保持不变，铝电解槽得以在线稳定运行，不需要停电停槽，大幅节约了成本。

Description

铝电解槽上部结构在线顶升抬高机构及工艺

技术领域

本发明涉及电解铝技术领域，尤其涉及延长阳极炭块使用寿命的相关技术。

背景技术

通用的铝电解槽主要由铝电解槽下部熔池槽体结构、铝电解槽上部承载结构、阳极导电装置、铝电解槽加料机构和排烟除尘装置构成。

铝电解槽熔池结构由砌筑在槽壳体内部的阴极炭块内衬，侧部炉墙和底部保温耐火材料构成；阴极内衬的上部为铝液层，铝液层的上部为电解质液层。

现有的铝电解槽包括电解槽壳体和阳极导电装置，电解槽壳体外壁上部沿周向固定连接有一圈水平沿板，水平沿板上设有成对设置的调节支座，每个调节支座的顶部通过第一法兰结构螺栓连接有门型立柱，每对调节支座上设有一对门型立柱，每对门型立柱的顶部之间连接有门型框架横梁。门型框架横梁上设有氧化铝加料箱，氧化铝加料箱两侧的门型框架横梁上分别设有上部承重桁架，

铝电解槽的阳极导电装置包括铝导杆，铝导杆上设有小盒卡具和阳极大母线；铝导杆底端固定连接有阳极钢爪，阳极钢爪向下固定连接有阳极炭块。阳极导电装置左右对称设有两套；阳极钢爪通过小盒卡具与阳极大母线导电连接。

上部承重桁架顶端连接有提升机，提升机连接有母线升降连接机构，母线升降连接机构与所述阳极大母线固定连接。

阳极炭块在电解过程中，既是阳极导电部件，又是参与电化学反应的消耗材料，在电解生产过程中，阳极炭块的底部位于铝电解槽熔池的电解质液层中，进行置换反应。阳极炭块的设定高度，决定着阳极炭块的使用寿命。现在通用的铝电解槽配置设定的阳极炭块的高度一般为600mm左右，平均使用寿命周期为30天左右。当阳极消耗到150mm左右的高度时，就要进行换极作业。

铝电解槽用阳极炭块的高度的大小，不仅决定着铝电解槽换极频率的高低，而且决定着电解铝企业的生产方式和生产成本。为了延长阳极炭块的使用寿命，减少换极作业对铝电解槽热平衡和稳定性的干扰，降低换极作业成本，现在国内外电解铝企业，都在对现行铝电解槽的阳极配置的高度进行加高的技改工作。其中主要的工作之一，扩展铝电解槽阳极入槽的空间高度，增加铝电解槽水平烟罩板，到槽壳体水平立板之间的尺寸高度后，才能够满足在原设计的铝电解槽结构基础上，增高阳极炭块配置，进行电解铝生产的需求。

铝电解槽生产供电系统是直流串联大功率负荷连续生产的供电系列系统，现行的对铝电解槽进行上部结构进行抬升加高作业的施工方法，其特点之一就是对上部结构进行加高的铝电解槽实施停电停槽生产后，再对铝电解槽进行上部结构实施加高作业，以确保电解铝生产整体系列的安全生产和防止断路事故的发生。加高作业完成后，再通电后继续铝电解槽的生产。从停电停槽到再次启动运行，成本非常高，每实施一次，都带来几十万甚至上百万元的损失。

现有的抬升铝电解槽上部结构的方法是：对铝电解槽的供电母线进行进行短路连接作业，断开抬高作业铝电解槽的导电装置，使该台铝电解槽处于停止运行状态，而后，将铝电解槽的所有小盒卡具松开，在保证阳极相对高度和极距不变的情况下，采用起重机具将铝电解槽上部整体抬升，在铝电解槽的四个门型立柱处加入垫板支座，再将门型立柱和垫板支座与铝电解槽槽壳体进行紧固连接后，即完成铝电解槽的抬高作业，在完成铝电解槽的抬高作业后，再进行拆除短路连接作业，恢复该铝电解槽的正常供电，并进行电解生产。

现行的铝电解槽上部结构抬升施工工艺采用的停电停槽作业方法，虽然具有安全可靠的优点，但也存在着以下缺点：

1、铝电解槽进行母线短路停电和恢复母线供电拆除短路装置作业需要投入大量的人力物力，成本很高。

2、铝电解槽在停电停槽后进行抬高作业期间，铝电解槽的工况状态会发生急剧的逆向异常变化，破坏铝电解槽的稳定性。而在完成抬高作业后，恢复正常供电后又需耗费大量的电能，使铝电解槽恢复到正常的工况状态，浪费大量能源。

3、为了减少停电停槽抬高阳极作业对铝电解槽稳定工况状态的负面影响，需对铝电解槽的保温和物料平衡做大量的调整工作，人、材、物料的投资较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝电解槽上部结构在线顶升抬高机构，利用该机构，无须停电停槽即可对铝电解槽的上部结构进行在线顶升抬高作业，为增高阳极炭块提供基础。

为解决上述技术问题，本发明的铝电解槽上部结构在线顶升抬高机构包括电解槽壳体和阳极导电装置，电解槽壳体外壁上部沿周向固定连接有一圈水平沿板，水平沿板上设有成对设置的调节支座，每个调节支座的顶部通过第一法兰结构螺栓连接有门型立柱，每对调节支座所对应的两个门型立柱为一对门型立柱，每对门型立柱的顶部之间连接有门型框架横梁；门型框架横梁上设有氧化铝加料箱和打壳气缸，氧化铝加料箱两侧的门型框架横梁上分别设有上部承重桁架；门型框架横梁的侧壁底部设有水平烟罩板，水平烟罩板与所述水平沿板之间围成换极空间；

铝电解槽的阳极导电装置包括铝导杆，铝导杆上设有小盒卡具和阳极大母线；铝导杆底端固定连接有阳极钢爪，阳极钢爪向下固定连接有阳极炭块。阳极导电装置左右对称设有两套；阳极钢爪通过小盒卡具与阳极大母线导电连接；

上部承重桁架顶端连接有提升机，提升机连接有母线升降连接机构，母线升降连接机构与所述阳极大母线固定连接；

所述成对设置的调节支座之间的水平沿板上设有防滑绝缘支撑架，防滑绝缘支撑架的顶部设有千斤顶，千斤顶的活塞杆与所述门型框架横梁顶压配合；所述门型立柱、门型框架横梁、调节支座、防滑绝缘支撑架和千斤顶在水平沿板的前后两端部分别设有两套。

所述千斤顶的活塞杆与门型框架横梁之间设有防滑垫板。

本发明的目的还在于提供一种铝电解槽上部结构在线顶升抬高工艺，不需要停电停槽即可对铝电解槽的上部结构进行在线顶升抬高，为增高阳极炭块提供基础。

为实现上述目的，本发明的铝电解槽上部结构在线顶升抬高工艺依次按以下步骤进行：

第一步骤：在成对设置的调节支座之间的水平沿板上安装防滑绝缘支撑架，将用于顶升作业的千斤顶安放在防滑绝缘支撑架顶部中间位置，在千斤顶的活塞杆与门型框架横梁之间设置防滑垫板；

第二步骤：操作千斤顶，使千斤顶的活塞杆向上顶升，千斤顶的活塞杆处于受力状态后，

逐一卸下门型立柱与调节支座之间的第一法兰结构上的连接螺栓，直到第一法兰结构上的连接螺栓全部被卸下；

每卸下一个连接螺栓后，在显露出来的连接螺栓孔中插入顶升定位导向销杆；

第三步骤：铝电解槽的上部结构包括所述门型立柱、门型框架横梁、氧化铝加料箱、打壳气缸、上部承重桁架和提升机；

操作铝电解槽水平沿板前后两端部的千斤顶同时进行顶升作业，使得铝电解槽的上部结构整体向上移动；

同时启动提升机，提升机通过阳极大母线带动阳极导电装置进行下降运动，阳极导电装置下降的速度与铝电解槽的上部结构向上移动的速度相同；

第四步骤：当铝电解槽上部结构顶升达到预定高度，门型立柱与调节支座之间形成门柱加高空间，此时即可停止千斤顶和提升机，铝电解槽的上部结构停止上升，同时阳极导电装置停止下降；

第五步骤：本步骤是进行固定安装作业；

首先通过测量确定每个门型立柱均未发生水平位移；如果某个门型立柱发生了水平位移，则进行相应的校正；

其次逐一在每个调节支座与门型立柱之间的门柱加高空间内安装垫板支座；

安装垫板支座的具体操作是将顶升定位导向销杆从连接螺栓孔中取出，将垫板支座放入调节支座上方的所述门柱加高空间内；垫板支座的上下两端分别设有第二法兰结构，第二法兰结构与第一法兰结构的大小及结构均相同，且第二法兰结构与第一法兰结构的位置相对应；在第二法兰结构与第一法兰结构之间使用连接螺栓进行定位连接，将垫板支座安装在调节支座与门型立柱之间；

第六步骤：安装好垫板支座后，操作千斤顶使其活塞杆向下回收，拆除防滑绝缘支撑架，使得铝电解槽的上部结构通过门型立柱、垫板支座和调节支座支撑在电解槽壳体的水平沿板上。

在连接第一法兰结构和第二法兰结构时，首先连接门型立柱与垫板支座之间的第一法兰结构和第二法兰结构，确保连接螺栓将第一法兰结构和第二法兰结构紧固连接在一起；

然后通过测量铝电解槽各部位的中心线和水平线，确定铝电解槽各部位均未发生水平位移；如果铝电解槽的某一部位发生了位移，则进行相应的校正；

最后连接垫板支座与调节支座之间的第一法兰结构和第二法兰结构；确保连接螺栓将第一法兰结构和第二法兰结构紧固连接在一起。

使用本发明的铝电解槽上部结构在线顶升抬高机构与工艺，克服了现有技术中的上述缺陷，在抬高铝电解槽的上部结构时，铝电解槽的极距保持不变，铝电解槽得以在线稳定运行，不需要停电停槽。与停电抬高作业工艺相比，减少了铝电解槽导电系统的短路安装作业成本，减少了或消除了抬高作业对铝电解槽的稳定性的干扰，并可以保障铝电解槽在抬升作业期间铝电解槽生产连续稳定的进行，大幅节约了成本。据测算，采用本发明的技术方案，每改造一台铝电解槽，可以节省几十万至一百多万的成本。使用本发明的技术方案对现有的铝电解槽进行改造之后，阳极炭块的高度得以增加，阳极炭块的使用寿命相应延长，从而大大降低铝电解槽的换极频率，减少换极作业对铝电解槽热平衡和稳定性的干扰，降低换极作业成本，降低电解铝企业的生产成本。

采用本发明铝电解槽上部结构在线顶升抬高机构及工艺，为现有的铝电解槽进行技术改造、采用高阳极炭块配置替代现有的普通低阳极炭块配置提供了一套简便易行、投资少见效快的技术方案。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的铝电解槽上部结构在线顶升抬高机构包括电解槽壳体1和阳极导电装置，电解槽壳体1外壁上部沿周向固定连接有一圈水平沿板2，水平沿板2上设有成对设置的调节支座3，每个调节支座3的顶部通过第一法兰结构4螺栓连接有门型立柱5，每对调节支座3所对应的两个门型立柱5为一对门型立柱，每对门型立柱5的顶部之间连接有门型框架横梁6；门型框架横梁6上设有氧化铝加料箱7和打壳气缸8，氧化铝加料箱7两侧的门型框架横梁6上分别设有上部承重桁架9；门型框架横梁6的侧壁底部设有水平烟罩板10，水平烟罩板10与所述水平沿板2之间围成换极空间；

铝电解槽的阳极导电装置包括铝导杆11，铝导杆11上设有小盒卡具12和阳极大母线13；铝导杆11底端固定连接有阳极钢爪14，阳极钢爪14向下固定连接有阳极炭块15。阳极导电装置左右对称设有两套；阳极钢爪14通过小盒卡具12与阳极大母线13导电连接；

上部承重桁架9顶端连接有提升机16，提升机16连接有母线升降连接机构17，母线升降连接机构17与所述阳极大母线13固定连接；

所述成对设置的调节支座3之间的水平沿板2上设有防滑绝缘支撑架18，防滑绝缘支撑架18的顶部设有千斤顶19，千斤顶19的活塞杆与所述门型框架横梁6顶压配合；所述门型立柱5、门型框架横梁6、调节支座3、防滑绝缘支撑架18和千斤顶19在水平沿板2的前后两端部分别设有两套。

所述千斤顶19的活塞杆与门型框架横梁6之间设有防滑垫板20；一方面起到防滑作用，另一方面也起到增大门型框架横梁6的受力面、减小门型框架横梁6所受压强从而保护门型框架横梁6的作用。

本发明还提供了一种使用上述铝电解槽上部结构在线顶升抬高机构的在线顶升抬高工艺，依次按以下步骤进行：

第一步骤：在成对设置的调节支座3之间的水平沿板2上安装防滑绝缘支撑架18，将用于顶升作业的千斤顶19安放在防滑绝缘支撑架18顶部中间位置，在千斤顶19的活塞杆与门型框架横梁6之间设置防滑垫板20；

第二步骤：操作千斤顶19，使千斤顶19的活塞杆向上顶升，千斤顶19的活塞杆处于受力状态后，逐一卸下门型立柱5与调节支座3之间的第一法兰结构4上的连接螺栓，直到第一法兰结构4上的连接螺栓全部被卸下；

每卸下一个连接螺栓后，在显露出来的连接螺栓孔中插入顶升定位导向销杆；

第三步骤：铝电解槽的上部结构包括所述门型立柱5、门型框架横梁6、氧化铝加料箱7、打壳气缸8、上部承重桁架9和提升机16；

操作铝电解槽水平沿板2前后两端部的千斤顶19同时进行顶升作业，使得铝电解槽的上部结构整体向上移动；

同时启动提升机16，提升机16通过阳极大母线13带动阳极导电装置进行下降运动，阳极导电装置下降的速度与铝电解槽的上部结构向上移动的速度相同；这样可以保证阳极导电装置始终位于同一水平位置，保证阳极炭块15的位置不变，确保铝电解槽的极距不变，保证铝电解槽能够在线稳定运行。

第四步骤：当铝电解槽上部结构顶升达到预定高度，门型立柱5与调节支座3之间形成门柱加高空间，此时即可停止千斤顶19和提升机16，铝电解槽的上部结构停止上升，同时阳极导电装置停止下降；

第五步骤：本步骤是进行固定安装作业；

首先通过测量确定每个门型立柱5均未发生水平位移；如果某个门型立柱5发生了水平位移，则进行相应的校正；

其次逐一在每个调节支座3与门型立柱5之间的门柱加高空间内安装垫板支座21；

安装垫板支座21的具体操作是将顶升定位导向销杆从连接螺栓孔中取出，将垫板支座21放入调节支座3上方的所述门柱加高空间内；垫板支座21的上下两端分别设有第二法兰结构22，第二法兰结构22与第一法兰结构4的大小及结构均相同，且第二法兰结构22与第一法兰结构4的位置相对应；在第二法兰结构22与第一法兰结构4之间使用连接螺栓进行定位连接，将垫板支座21安装在调节支座3与门型立柱5之间；

第六步骤：安装好垫板支座21后，操作千斤顶19使其活塞杆向下回收，拆除防滑绝缘支撑架18，使得铝电解槽的上部结构通过门型立柱5、垫板支座21和调节支座3支撑在电解槽壳体1的水平沿板2上。

在连接第一法兰结构4和第二法兰结构22时，首先连接门型立柱5与垫板支座21之间的第一法兰结构4和第二法兰结构22，确保连接螺栓将第一法兰结构4和第二法兰结构22紧固连接在一起；

然后通过测量铝电解槽各部位的中心线和水平线，确定铝电解槽各部位均未发生水平位移；如果铝电解槽的某一部位发生了位移，则进行相应的校正；

最后连接垫板支座21与调节支座3之间的第一法兰结构4和第二法兰结构22；确保连接螺栓将第一法兰结构4和第二法兰结构22紧固连接在一起。

Claims (4)

1.铝电解槽上部结构在线顶升抬高机构，包括电解槽壳体和阳极导电装置，电解槽壳体外壁上部沿周向固定连接有一圈水平沿板，水平沿板上设有成对设置的调节支座，每个调节支座的顶部通过第一法兰结构螺栓连接有门型立柱，每对调节支座所对应的两个门型立柱为一对门型立柱，每对门型立柱的顶部之间连接有门型框架横梁；门型框架横梁上设有氧化铝加料箱和打壳气缸，氧化铝加料箱两侧的门型框架横梁上分别设有上部承重桁架；门型框架横梁的侧壁底部设有水平烟罩板，水平烟罩板与所述水平沿板之间围成换极空间；

铝电解槽的阳极导电装置包括铝导杆，铝导杆上设有小盒卡具和阳极大母线；铝导杆底端固定连接有阳极钢爪，阳极钢爪向下固定连接有阳极炭块；阳极导电装置左右对称设有两套；阳极钢爪通过小盒卡具与阳极大母线导电连接；

上部承重桁架顶端连接有提升机，提升机连接有母线升降连接机构，母线升降连接机构与所述阳极大母线固定连接；

所述成对设置的调节支座之间的水平沿板上设有防滑绝缘支撑架，防滑绝缘支撑架的顶部设有千斤顶，千斤顶的活塞杆与所述门型框架横梁顶压配合；所述门型立柱、门型框架横梁、调节支座、防滑绝缘支撑架和千斤顶在水平沿板的前后两端部分别设有两套。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽上部结构在线顶升抬高机构，其特征在于：所述千斤顶的活塞杆与门型框架横梁之间设有防滑垫板。

3.使用权利要求2中所述铝电解槽上部结构在线顶升抬高机构的铝电解槽上部结构在线顶升抬高工艺，其特征在于依次按以下步骤进行：

第一步骤：在成对设置的调节支座之间的水平沿板上安装防滑绝缘支撑架，将用于顶升作业的千斤顶安放在防滑绝缘支撑架顶部中间位置，在千斤顶的活塞杆与门型框架横梁之间设置防滑垫板；

第二步骤：操作千斤顶，使千斤顶的活塞杆向上顶升，千斤顶的活塞杆处于受力状态后，

逐一卸下门型立柱与调节支座之间的第一法兰结构上的连接螺栓，直到第一法兰结构上的连接螺栓全部被卸下；

每卸下一个连接螺栓后，在显露出来的连接螺栓孔中插入顶升定位导向销杆；

第三步骤：铝电解槽的上部结构包括所述门型立柱、门型框架横梁、氧化铝加料箱、打壳气缸、上部承重桁架和提升机；

操作铝电解槽水平沿板前后两端部的千斤顶同时进行顶升作业，使得铝电解槽的上部结构整体向上移动；

同时启动提升机，提升机通过阳极大母线带动阳极导电装置进行下降运动，阳极导电装置下降的速度与铝电解槽的上部结构向上移动的速度相同；

第四步骤：当铝电解槽上部结构顶升达到预定高度，门型立柱与调节支座之间形成门柱加高空间，此时即可停止千斤顶和提升机，铝电解槽的上部结构停止上升，同时阳极导电装置停止下降；

第五步骤：本步骤是进行固定安装作业；

首先通过测量确定每个门型立柱均未发生水平位移；如果某个门型立柱发生了水平位移，则进行相应的校正；

其次逐一在每个调节支座与门型立柱之间的门柱加高空间内安装垫板支座；

安装垫板支座的具体操作是将顶升定位导向销杆从连接螺栓孔中取出，将垫板支座放入调节支座上方的所述门柱加高空间内；垫板支座的上下两端分别设有第二法兰结构，第二法兰结构与第一法兰结构的大小及结构均相同，且第二法兰结构与第一法兰结构的位置相对应；在第二法兰结构与第一法兰结构之间使用连接螺栓进行定位连接，将垫板支座安装在调节支座与门型立柱之间；

第六步骤：安装好垫板支座后，操作千斤顶使其活塞杆向下回收，拆除防滑绝缘支撑架，使得铝电解槽的上部结构通过门型立柱、垫板支座和调节支座支撑在电解槽壳体的水平沿板上。

4.根据权利要求3所述的铝电解槽上部结构在线顶升抬高工艺，其特征在于：在连接第一法兰结构和第二法兰结构时，

首先连接门型立柱与垫板支座之间的第一法兰结构和第二法兰结构，确保连接螺栓将第一法兰结构和第二法兰结构紧固连接在一起；

然后通过测量铝电解槽各部位的中心线和水平线，确定铝电解槽各部位均未发生水平位移；如果铝电解槽的某一部位发生了位移，则进行相应的校正；

最后连接垫板支座与调节支座之间的第一法兰结构和第二法兰结构；确保连接螺栓将第一法兰结构和第二法兰结构紧固连接在一起。