CN108233772A - 一种铝电解烟气余热发电的方法 - Google Patents

Abstract

一种铝电解烟气余热发电的方法，涉及一种铝电解生产过程的余热利用方法。其特征在于其回收利用过程是在铝电解烟气烟管上安装温差发电模块，温差发电模块将铝电解烟气的热能转换为电能输出利用。本发明的方法，利用半导体温差发电技术实现铝电解高温烟气余热发电回收，将回收电能用于铝电解系统，一方面实现了余热再利用，降低了高温烟气对铝电解高温烟气净化系统的影响，另一方面实现了烟气的余热发电，为铝电解工业进一步节能降耗提供了新的出路，其系统结构简单，不改变铝电解烟气系统的原有结构，容易实现，安装和维护简单，且工作时无污染、无机械传动、寿命长。

Description

一种铝电解烟气余热发电的方法

技术领域

一种铝电解烟气余热发电的方法，涉及一种铝电解生产过程的余热利用方法。

背景技术

预焙阳极铝电解的基本原理是冰晶石-氧化铝电解质熔体在强大的直流电作用下在阴阳两极间发生电化学反应，电解质中的铝离子得到电子在阴极上析出得铝液，氧离子在阳极上放电生成一氧化碳、二氧化碳混合气体。理论上完全反应时生产吨铝所产生的二氧化碳是其3/4，但是槽内的碳素材料尤其是碳阳极在生产过程中会存在燃烧、氧化，另外，在铝电解过程中还存在有氟化物挥发或生成，再加上因槽内负压造成的氧化铝、碳粒等细小颗粒物进入烟气，生产吨铝一般可产生烟气1.5吨左右。

铝电解过程一般在920-960℃左右高温下进行，烟气经过集气系统离开电解槽进入净化系统，带走的热量约占总散失能量的20%-30%，从烟管中排出时其温度一般在150℃左右，最高可达200℃以上。

随着槽容量增加，烟气流量及散热量增加，而大型、超大型电解槽已经成为当今铝电解工业的主体，降低烟气带走的热量或者实现烟气散热回收将会是节能降耗的新出路。另一方面，高温烟气对净化系统尤其是袋式除尘器的影响很大，直接影响净化系统的运行成本及净化效率。在工业上为了降低烟气的温度，一般通过吸入大量的空气对烟气进行稀释降温处理，但同时也增加了烟气处理量及风机的能耗。而通过回收烟气的热量可以降低进入净化系统烟气的温度，同时降低净化系统的运行成本。加之，电解烟气已经脱离电解过程，电解烟气余热的回收对于电解过程几乎不存在影响。因此，回收利用铝电解烟气的余热将是铝电解工业节能降耗的新出路。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能将铝电解烟气所带的热量转化为电能有效利用，并将产生的电能返回用电系统，达到余热再利用和节能降耗的目的铝电解烟气余热发电的方法。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案。

一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于其回收利用过程是在铝电解烟气烟管上安装温差发电模块，温差发电模块将铝电解烟气的热能转换为电能输出利用。

本发明的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于温差发电模块将铝电解烟气的热能转换的电能，通过稳压电路模块、蓄电池及充电保护模块、逆变器和负载电路，进行利用。

本发明的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的温差发电模块中的半导体热端紧贴在铝电解烟气烟管管壁上吸收热量，与其冷端之间产生持续的温差，产生持续的电能，温差发电模块连接稳压电路，后接入蓄电池，蓄电池中的电能输出负载电路。

本发明的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的半导体温差模块半导体发电片的热端面紧贴在导热贴膜上，所述的导热贴膜紧贴在铝电解槽烟气管外表面；所述的半导体温差模块半导体发电片冷端面连接有肋片散热器，利用空气对流散热。

本发明的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的半导体温差模块在铝电解槽烟气管表面分为若干组，组内的半导体温差模块为并联方式、串联方式或阵列方式相互连接，后接入稳压电路。

本发明的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的蓄电池连接有逆变器，将直流转变为交流，接入负载电路。

本发明的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的负载电路是电解厂房内的照明电路，或厂房内的动力用电电路。

本发明的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的半导体温差模块半导体发电片热端面为圆弧面固定安装于铝电解烟气烟管上。

本发明的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的铝电解烟气烟管为方形管，半导体温差模块半导体发电片热端面为平板型，固定安装于铝电解烟气烟管上。

本发明的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，利用Seebeck效应将热能直接转换为电能；以半导体温差发电模块制造的半导体发电机，只要有温差存在即能发电。工作是无噪音、无腐蚀、无污染， 免维护，使用寿命较长，用于烟气余热发电具有广阔的应用范围和发展空间。

本发明的方法，利用半导体温差发电技术实现铝电解高温烟气余热发电回收，将回收电能用于铝电解系统，一方面实现了余热再利用，降低了高温烟气对铝电解高温烟气净化系统的影响，减少烟气处理量和风机的数量，同时极大程度的降低了除尘袋的更换率，年净化成本至少降低10%；

另一方面实现了烟气的余热发电，为铝电解工业进一步节能降耗提供了新的出路，将铝电解过程中产生的低位热能转化为附加值较高的电能，热回收率可达40%-60%，并且可随着半导体技术的发展而不断提升，节能效果明显，同时其系统结构简单，不改变铝电解烟气系统的原有结构，容易实现，安装和维护简单，且工作时无污染、无机械传动、寿命长。

附图说明

图1本发明的铝电解槽烟气余热回收利用的装置结构示意框图。

图2为本发明的铝电解槽烟气余热回收利用的温差发电模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的实施方式。

所述的半导体温差模块半导体发电片的热端面202紧贴在烟管导热贴膜201上；所述的导热贴膜201紧贴在支烟管1外表面；所述的半导体温差模块半导体发电片冷端面203连接肋片散热器204，利用空气对流散热；所述的半导体温差模块2按烟管侧面分组，组内的半导体温差发电片为并联方式、串联方式或阵列方式相互连接，后接入稳压电路3。

所述的蓄电池401连接有逆变器5，将直流转变为交流，接入负载电路6。

所述的负载电路6可以是电解厂房内的照明电路，也可以是厂房内其他动力用电电路。

所述的温差发电模块2按烟管侧面分组，组内的半导体温差发电片为并联方式、串联方式或阵列方式相互连接，后接入稳压电路3。

所述的温差发电模块2中半导体发电片冷热端面可以圆弧面固定安装于烟管1的外表面，也可以是平板型且将贴合部分烟管改制成方形管。

以400kA铝电解槽为例，电解烟气的温度为120℃左右，烟管1外界温度一般10℃-40℃，温差可以稳定在80-100℃。单个温差发电片40*40mm²，将1.5m长烟管改造成方形，并在表面布置温差发电模块2，温差发电模块2中的半导体热端202紧贴在管壁上吸收热量。单个发电片之间连线距离设定为5mm，则烟管四周可布置1482个发电片。在保证温差稳定的情况下，选取当前普遍使用的该温差区间发电片，单个温差发电模块的输出电压为4-6V，发电电流0.5-0.7A。单槽产生电能5kW左右。铝电解系列槽台数较多，分区串联，槽台数为50台时，产生250kW电能，串联后发电电路连接入稳压电路3，后接入蓄电池401，蓄电池401中的电能输出负载电路6。

Claims (9)

1.一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于其回收利用过程是在铝电解烟气烟管上安装温差发电模块，温差发电模块将铝电解烟气的热能转换为电能输出利用。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于温差发电模块将铝电解烟气的热能转换的电能，通过稳压电路模块、蓄电池及充电保护模块、逆变器和负载电路，进行利用。

3.根据权利要求2所述的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的温差发电模块中的半导体热端紧贴在铝电解烟气烟管管壁上吸收热量，与其冷端之间产生持续的温差，产生持续的电能，温差发电模块连接稳压电路，后接入蓄电池，蓄电池中的电能输出负载电路。

4.根据权利要求2所述的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的半导体温差模块半导体发电片的热端面紧贴在导热贴膜上，所述的导热贴膜紧贴在铝电解槽烟气管外表面；所述的半导体温差模块半导体发电片冷端面连接有肋片散热器，利用空气对流散热。

5.根据权利要求2所述的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的半导体温差模块在铝电解槽烟气管表面分为若干组，组内的半导体温差模块为并联方式、串联方式或阵列方式相互连接，后接入稳压电路。

6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的蓄电池连接有逆变器，将直流转变为交流，接入负载电路。

7.根据权利要求1所述的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的负载电路是电解厂房内的照明电路，或厂房内的动力用电电路。

8.根据权利要求1所述的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的半导体温差模块半导体发电片热端面为圆弧面固定安装于铝电解烟气烟管上。

9.根据权利要求1所述的一种铝电解槽烟气余热回收利用的方法，其特征在于所述的铝电解烟气烟管为方形管，半导体温差模块半导体发电片热端面为平板型，固定安装于铝电解烟气烟管上。