CN111690952A - 一种铝电解槽柔性生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽柔性生产装置，是在铝电解槽的进电侧和出电侧外侧设立各一根干管，在每个摇篮架散热孔的位置设立两根支管；在电解厂房的烟道端设立低压风机及相应的主管道；主管道以工区为单位，每个工区的主管道联通；通过绝缘管和电动阀将主管道和设立在每台铝电解槽的干管连接。本装置与电解槽控制系统联动，可以由槽控机进行控制。本发明的技术方案可以使得电解槽可以在相对较大的运行电流范围内实现柔性生产。并且可以针对不同容量的铝电解槽实现较大范围的可调整电流的柔性生产，增加生产安全性。

Description

一种铝电解槽柔性生产装置

技术领域

本发明涉及一种铝电解槽柔性生产的方法及装置，属于铝电解技术领域。

背景技术

铝电解槽是电解铝厂的主要设备，一个电解系列一般由300余台电解槽组成串联回路。铝电解槽的产铝量只取决于运行电流和电流效率两个参数，但一个电解系列的平均电流效率趋于恒定，且行业普遍处于90％-94％的水平，这种差异对铝产量的影响不大。因此，一家电解铝企业要想改变铝产量，只有通过调整运行电流来实现。

但是，由于每台电解槽在正常生产状态下会达到“能量平衡”状态，即能量输入与能量输出的平衡。而电解槽的能量输入来源均为电能，因此不论是电解槽强化电流还是降低电流，都会带来能量输入的变化，从而打破现有的能量平衡状态。为了匹配新的电流强度，铝厂需要调整全系列电解槽的工艺参数，来匹配新的能量平衡状态。但这个过程有一些显著的缺点：一是这个过程较慢，通常需要持续数月；二是电流调整的幅度非常有限，通常不超过5kA，且降低容易提高困难；三是由于电流的调整会伴随着炉帮厚度的改变，而炉帮是电解槽生产中非常重要的安全保障，改变炉帮厚度容易增加电解槽破损的风险，也容易导致电流效率降低、吨铝能耗升高、运行稳定性降低。因此在实际生产中，铝厂无论市场行情好坏，都只能以恒定电流(或在非常有限的范围内调整)来生产。

电解铝行业未来将走向水电铝联营的模式。但水电受季节的影响会出现丰、枯水期，导致电力负荷发生变化，因此铝电解生产如何适应水电铝丰、枯季节电力负荷的变化显得十分迫切，根据丰、枯水期电力供应的变化调节电解槽的电流强度即“柔性电解生产技术”必将成为以后的趋势。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种铝电解槽在相对较大运行电流范围内实现柔性生产的方法及装置。

本发明是这样构成的：

本发明是一种铝电解槽柔性生产装置，是在铝电解槽的进电侧和出电侧外侧设立各一根干管，在每个摇篮架散热孔的位置设立两根支管；在电解厂房的烟道端设立低压风机及相应的主管道；主管道以工区为单位，每个工区的主管道联通；通过绝缘管和电动阀将主管道和设立在每台铝电解槽的干管连接。

具体是这样实现的：首先，在铝电解槽7的进电侧和出电侧外侧设立各一根干管1，在每个摇篮架散8热孔的位置设立两根支管2。干管1根据铝电解槽槽型的不同，采用相同的管径或者变径设计，支管2则根据铝电解槽7不同区域的炉帮厚度和铝液流速大小来确定，原则是：炉帮薄、铝液流速快的区域设立较粗管径的支管2；炉帮厚、铝液流速慢的区域设立较细管径的支管2。

然后，在电解厂房的烟道端设立低压风机3及相应的主管道4，根据不同槽型和现场情况，约7-12台铝电解槽7设立一台低压风机3。主管道4以工区为单位，每个工区的主管道4联通，以保证当某台风机处于检修状态时，系统能最大限度的保证铝电解槽柔性生产装置的风量。

最后，通过绝缘管和电动阀6将主管道4和设立在每台铝电解槽的干管1连接。电动阀6和电解槽控制系统联动，实现风量与铝电解槽运行电流、工艺参数的联动。

电解铝厂通过应用本装置，先在“原始电流”条件下建立一个铝电解槽的能量平衡状态。然后当系列需要提产或者降产时，本装置则可以根据铝电解槽的运行状态，由槽控机9对电动阀6开度进行调节，从而改变铝电解槽侧部的吹风量，进而在保证铝电解槽维持炉帮厚度的情况下，帮助铝电解槽快速达到新的能量平衡状态，从而实现柔性生产。

与现有技术比较，本发明的技术方案可以使得铝电解槽可以在相对较大的运行电流范围内实现柔性生产。并且可以针对不同容量的铝电解槽实现较大范围的可调整电流的柔性生产，增加生产安全性。

附图说明

图1是本发明的铝电解槽柔性生产装置系统布置图；

图2是本发明的铝电解槽柔性生产装置电解槽安装侧立面示意图；

图3是本发明的铝电解槽柔性生产装置电解槽安装平面示意图；

图4是本发明的铝电解槽柔性生产装置干管及支管示意图。

附图中的标记为：1-干管，2-支管，3-低压风机，4-主管道，5-快速接头，6-电动阀，7-铝电解槽，8-摇篮架，9-槽控机，10-主管接头，11-槽周围母线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

如图1-图4所示，图1中上端为出铝端，下端为烟道端，图2和图3中左边为烟道端。电解铝厂先选择数台铝电解槽7作为示范槽，对这些铝电解槽7进行多物理场仿真计算及测试，尤其关注铝电解槽7的铝液流速分布情况和炉帮厚度分布情况；

对电解系列应用柔性生产装置后的原始电流、电流提高10％和降低10％的热平衡进行仿真计算，确定每个摇篮架8散热孔的风量需求，遵循的原则是：炉帮薄、铝液流速快的区域风量大；炉帮厚、铝液流速慢的区域风量小。同时，在每种工况下都要保证合理的炉帮厚度；

根据计算及测试结果，设计干管1及支管2的管径，如果是改造项目，尽量保证干管1安装于铝电解槽摇篮架8的外侧，避免在摇篮架上穿孔影响铝电解槽7槽壳结构安全性；

确定一台低压风机3带几台铝电解槽7，然后进行风机选型，并设计主管道4的管径；

现场安装柔性生产系统，系统采用快速接头5设计，便于安装，同时将电动阀6与槽控机9联动；

现场调试，确保铝电解槽7在安装本装置后达到“能量平衡”状态；

示范槽调试完成后，进行工区、系列推广。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种铝电解槽柔性生产装置，包括铝电解槽(7)，其特征在于：在铝电解槽(7)的进电侧和出电侧外侧设立各一根干管(1)，在每个摇篮架(8)散热孔的位置设立两根支管(2)；在电解厂房的烟道端设立低压风机(3)及相应的主管道(4)；主管道(4)以工区为单位，每个工区的主管道(4)联通；通过绝缘管和电动阀(6)将主管道(4)和设立在每台铝电解槽(7)的干管(1)连接。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽柔性生产装置，其特征在于：7-12台铝电解槽(7)设立一台低压风机(3)。

3.根据权利要求1所述的铝电解槽柔性生产装置，其特征在于：所述电动阀(6)和电解槽控制系统联动。

4.根据权利要求3所述的铝电解槽柔性生产装置，其特征在于：所述电动阀(6)和电解槽控制系统联动是将电动阀(6)与槽控机(9)联动。

5.根据权利要求3所述的铝电解槽柔性生产装置，其特征在于：系统采用快速接头(5)连接。

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