CN110029357A - 一种铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构 - Google Patents
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Abstract
一种铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构，包括设有缺口的矩形电解厂房，电解厂房内的电解槽成电串联排列在矩形电解厂房内；在矩形电解厂房的缺口之间或一侧设置整流所，整流所输出的正极电源与矩形电解厂房内一端的电解槽连接，整流所输出负极电源与矩形电解厂房内的另一端电解槽连接，使矩形电解厂房内的电解槽形成一个电的回路，矩形电解厂房内的全部电解槽数量大于300台。本发明的结构在保持原有厂房总长度变化不大的情况下，将多个电解槽分段布置，使每台电解槽内所受与之平行的电解电流对其所产生的垂直磁场Bz不超过给定值。
Description
技术领域
本发明属于铝冶金技术领域，特别涉及一种铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构。
背景技术
铝是用冰晶石-氧化铝熔盐电解的方法生产的。冰晶石-氧化铝熔盐电解主体设备是电解槽，在现代的铝电解生产中采用预焙阳极电解槽铝冶炼技术，且电解槽的电流强度超过了400kA，最大的电解槽的电流已达到660kA；且电解系列的电解槽的槽数由过去的160多台，增加到360多台，在这样的铝电解系列中，电解槽按串联连接。整个系列的电解槽安放在两个平行排列的电解厂房中，构成一个回路；如果一个系列电解槽槽数是360台，则每个电解厂房的电解槽槽数为180台，而两个电解厂房之间的距离为50～60米。
在铝电解生产过程中，槽周围导电母线在电解槽的阴极铝液中产生很大的磁场，特别是垂直磁场与电解槽铝液中的水平电流作用产生的磁场力是造成电解槽阴极铝液不稳定和槽电压不稳定的主要原因，并对电流效率产生影响；当电解槽系列的电流增大时，来自于同一系列中相邻电解厂房的系列电流产生的垂直磁场，使电解槽的垂直磁场更大，而且极为不对称。
以目前我国某电解铝厂的500kA电流强度的电解槽系列为例，该电解槽系列的360台电解槽构筑在两个并列平行、相距60米的电解厂房内。每个电解厂房有180台电解槽，电解槽宽度4.4米，槽间距2米，再加上厂房两端以及厂房内通道宽度，整个电解厂房长度在1340米左右。每个电解厂房内的电解槽来自于另一个电解厂房电解槽系列电流的垂直磁场强度为2*500kA/60＝16.7高斯。如此大的垂直磁场，对电解槽内阴极铝液流动的影响相当大。
为了降低来自于相邻电解厂房系列电流所产生的磁场影响，现代大型电解槽的设计，多在电解槽系列上采用了独立直流电源的空载母线，通过空载母线中的电流所产生的磁场来抵消这种影响；但这种方法不仅消耗额外的电能，折合每吨铝所消耗的电能约在150～300kWh/t-Al之间，而且需要额外的投资，特别是金属母线的较大投资。
增加两个平行电解厂房之间的距离，可以降低厂房内电解槽受另一个厂房系列电流产生的磁场影响，仍以500kA的电解槽系列为例，如将系列电解槽中的来自于同一系列的另一电解厂房系列电流产生的垂直磁场强度降低到2高斯，则两个电解厂房之间的距离需要增加到500米，这也就意味着，远离整流所的两个电解厂房端之间的连接母线的长度要增加到500米。整流所出电端到电解系列首尾之间的连接母线也要增加400多米。那么，整个电解槽系列总共要增加的母线要达到900多米，这不仅增加了母线投资，也使电流母线的电能消耗增加。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构，将电解槽的厂房按矩形布置，使电解槽系列彼此平行部分的电解厂房拉开间距，降低电解槽来自于与之平行的电解厂房系列电流对其产生的垂直磁场的影响，提高电解槽阴极铝液面的稳定性，降低电能消耗。
本发明的铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构包括设有缺口的矩形电解厂房，电解厂房内的电解槽成电串联排列在矩形电解厂房内；在矩形电解厂房的缺口之间或一侧设置整流所，整流所输出的正极电源与矩形电解厂房内一端的电解槽连接，整流所输出负极电源与矩形电解厂房内的另一端电解槽连接，使矩形电解厂房内的电解槽形成一个电的回路，矩形电解厂房内的全部电解槽数量大于300台。
上述结构中，设有缺口的矩形电解厂房及其内部的电解槽分成A、B、C和D 4个部分；其中，A部分和B部分的轴向与整流所的轴向垂直，称为纵向部分；C部分和D部分的轴向与整流所的轴向平行，称为横向部分；4个部分按A、C、B和D顺序连接构成一个缺口型的矩形电解厂房，或者4个部分各位为一个分厂房，且四个分厂房按A、C、B和D的顺序围成一个缺口型的矩形电解厂房；所述的缺口位于A部分和D部分之间。
上述结构中，A、B、C和D 4个部分的两端留有天车和吊运物品的空间，以及开有大门的空间；每个部分设有1～3个用于出入电解厂房的通道。
上述结构中，纵向部分或横向部分中，A部分和B部分之间的距离，或C部分和D部分之间的距离，以及电解槽工作时的电流强度，决定了相互产生的垂直磁场强度，其计算公式为：
Bz＝2*I/R；
式中，Bz为工作时A部分和B部分的电解槽之间相互产生的垂直磁场强度，或者C部分和D部分的电解槽之间相互产生的垂直磁场强度，单位高斯；I为电解槽系列工作时的电流强度，单位千安培；R为A部分和B部分之间的距离，或者为C部分和D部分之间的距离，单位米。
上述结构中，各电解槽工作时的电流强度≥200kA。
本发明的结构具有不增加或极少增加的电解系列母线长度的情况下，大大降低电解槽系列电解厂房内的电解槽来自于与之相对的厂房系列电流对其所产生的垂直磁场的影响。
附图说明
图1为发明实施例1中的铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构示意图；
图2为发明实施例2中的铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构示意图；
图中，1、整流所，2、矩形电解厂房，3、导电母线，4、电解槽，4-1、A部分，4-2、C部分，4-3、B部分，4-4、D部分，5、缺口。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
本发明实施例中整流所为直流整流所。
本发明实施例中A部分和B部分之间工作时相互产生的垂直磁场强度，或C部分和D部分之间工作时相互产生的垂直磁场强度Bz，按下式计算：
Bz＝2*I/R；
式中，I为电解槽系列电流强度，单位千安培；R为A部分和B部分之间的距离，或者为C部分和D部分之间的距离，单位米。
实施例1
一个500kA电解槽电解系列有电解槽数360台，电解槽宽度4.4米，槽间距2米；整流所长度60米；设有缺口的矩形电解厂房布置A、B、C和D四个部分；
电解厂房两端留出开有大门的空间距离35米，每个部分的电解厂房中间设一个通道，通道宽度设定35米；
设定A和B两电解厂房内的电解槽来自于彼此相对的和相平行的电解厂房的系列电流的磁场强度设定为2±0.3高斯，C和D两个电解厂房内电解槽来自彼此相对的电解厂房内系列电流的垂直磁场不大于2高斯；
铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构如图1所示；设有缺口的矩形电解厂房包括360台电解槽4，360台电解槽4通过导电母线3组成电串联排列在矩形电解厂房2内；在矩形电解厂房2的缺口5一侧设置整流所1，整流所1输出的正极电源与矩形电解厂房2内一端的电解槽连接，整流所输出负极电源与矩形电解厂房2内的另一端电解槽连接，使矩形电解厂房2内的多个电串联排列的电解槽4形成一个电的回路，矩形电解厂房2内的全部电解槽4数量360台；
设有缺口的矩形电解厂房2及其内部的多个电解槽分成A部分、B部分、C部分和D部分；其中，A部分和B部分的轴向与整流所1的轴向垂直，称为纵向部分；C部分和D部分的轴向与整流所1的轴向平行，称为横向部分；A部分和B部分电解厂房各有123台电解槽，A部分和B部分两个电解厂房内电解槽之间距离为500米；C部分的电解厂房内有62台电解槽，D部分电解厂房内的电解槽数为52台，C部分和D部分两个部分的电解厂房内的电解槽之间的距离为890米；
根据Bz＝2*I/R，A和B两部分电解槽之间工作时相互产生的垂直磁场强度为2高斯；C和D两部分电解槽之间工作时相互产生的垂直磁场强度为1.12高斯。
实施例2
以一个400kA电解槽电解系列为例：电解槽数368台，电解槽宽度设定4.1米，槽间距设定2.3米；整流所长度设定60米；
缺口型矩形电解厂房布置A、B、C、D四个部分电解厂房两端留出的开有大门的空间距离35米，每个部分的电解厂房中间设一个通道，通道宽度设定35米；
设定A和B两部分电解槽之间工作时产生的垂直磁场强度为1.5±0.3高斯，C和D两部分电解槽之间工作时产生的垂直磁场强度不大于1.5高斯；
铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构如图2所示；缺口型的矩形电解厂房包括368台电解槽4通过导电母线3组成电串联排列在矩形电解厂房2内；在矩形电解厂房2的缺口5一侧设置整流所1，整流所1输出的正极电源与矩形电解厂房2内一端的电解槽连接，整流所输出负极电源与矩形电解厂房2内的另一端电解槽连接，使矩形电解厂房2内的多个电串联排列的电解槽4形成一个电的回路，矩形电解厂房2内的全部电解槽4数量368台；
缺口型的矩形电解厂房2及其内部的多个电解槽分成A部分、B部分、C部分和D部分；4个部分各位为一个分厂房；其中，A部分和B部分的轴向与整流所1的轴向垂直，称为纵向部分；C部分和D部分的轴向与整流所1的轴向平行，称为横向部分；A部分和B部分电解厂房各有127台电解槽，两个电解厂房内电解槽之间距离为500米；C部分的电解厂房内有62台电解槽；D部分电解厂房内的电解槽数为52台，两个部分的电解厂房内的电解槽之间的距离为914米；
根据Bz＝2*I/R，A和B两部分电解槽之间工作时产生的垂直磁场强度为1.6高斯；C和D两部分电解槽之间工作时产生的垂直磁场强度为0.88高斯。
Claims (4)
1.一种铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构，其特征在于包括设有缺口的矩形电解厂房，电解厂房内的电解槽成电串联排列在矩形电解厂房内；在矩形电解厂房的缺口之间或一侧设置整流所，整流所输出的正极电源与矩形电解厂房内一端的电解槽连接，整流所输出负极电源与矩形电解厂房内的另一端电解槽连接，使矩形电解厂房内的电解槽形成一个电的回路，矩形电解厂房内的全部电解槽数量大于300台。
2.根据权利要求1所述的铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构，其特征在于所述的设有缺口的矩形电解厂房及其内部的电解槽分成A、B、C和D4个部分；其中，A部分和B部分的轴向与整流所的轴向垂直，称为纵向部分；C部分和D部分的轴向与整流所的轴向平行，称为横向部分；4个部分按A、C、B和D顺序连接构成一个缺口型的矩形电解厂房，或者4个部分各位为一个分厂房，且四个分厂房按A、C、B和D的顺序围成一个缺口型的矩形电解厂房；所述的缺口位于A部分和D部分之间。
3.根据权利要求2所述的铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构，其特征在于所述的A、B、C和D4个部分的两端留有天车和吊运物品的空间，以及开有大门的空间；每个部分设有1～3个用于出入电解厂房的通道。
4.根据权利要求2所述的铝电解槽系列的电解厂房及电解槽布局结构，其特征在于所述的纵向部分或横向部分中，A部分和B部分之间的距离，或C部分和D部分之间的距离，以及电解槽工作时的电流强度，决定了相互产生的垂直磁场强度，其计算公式为：
Bz＝2*I/R；
式中，Bz为工作时A部分和B部分的电解槽之间相互产生的垂直磁场强度，或者C部分和D部分的电解槽之间相互产生的垂直磁场强度，单位高斯；I为电解槽工作时的电流强度，单位千安培；R为A部分和B部分之间的距离，或者为C部分和D部分之间的距离，单位米。
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