CN116254576A - 一种铝电解槽槽壳热平衡调节方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝电解槽槽壳热平衡调节方法及系统。本发明在达到在保障安全生产的前提下，对电解槽槽壳的热收入和热支出进行主动而妥善的调节与管理，一方面促进恒流电解槽槽内各处生成规整均匀、良好适应槽内时刻复杂变化物理场条件(如磁场、流速场)的炉帮，保证电解槽取得稳定高效的生产运行指标；另一方面又可使电解槽能够在一定范围内的可变电流下进行弹性生产，及时消纳、适应外部供电容量的变化，满足低碳、节能、环保的社会发展需求。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解技术领域，尤其是一种铝电解槽槽壳热平衡调节方法及系统。
背景技术
铝电解工业采用的是冰晶石——氧化铝熔盐电解法，其主要设备为电解槽。所谓冰晶石——氧化铝熔盐就是以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成的多相电解质体系，以炭素体作为阳极、铝液作为阴极，通入直流电后，在930℃～970℃下，在电解槽的两极上进行电化学反应。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，阴极产物是铝液。
一个电解系列一般有200——300多台电解槽相互串联，强大的直流电流(200——800kA)从整流所正极流出后，依次进入每台槽的立柱母线、阳极、电解质、铝液、阴极、槽周母线等，最后返回整流所负极。
长期以来，铝电解槽的运行生产的槽壳热平衡调节方面存在两大难题。
第一大难题为传统电解槽在设计电流运行生产时，由于电解槽内各处部位电场、热场、外部环境条件的均不相同，造成槽内各处炉帮难以生成均匀一致，反映在电解槽大面槽壳表面各处温度差异较大，温度最高处意味着槽内炉帮厚度较薄，可能存在一定安全风险，同时对电解槽槽壳温度的监控也缺乏有效的手段和措施，更谈不上对槽壳大面的温度主动智能干预和调整。
第二大难题为传统铝电解槽的指标和性能特性均按照恒定电流设计，在运行生产期间原则上要求平稳供电，一旦超出设计许可范围的电压或电流波动，电解槽热平衡和稳定性的波动会带来诸多问题。而目前我国南方的电解铝企业，大都采用绿色的水力资源作为发电来源，每年的丰水期供电毫无问题，电价也相对便宜，一旦到了枯水期，在首先确保民生用电的前提下，电解铝企作为工业用电大户被拉闸、限电、停槽首当其冲，并已成为行业和地区常态，一旦遭遇此种情况，铝企经历停槽再重新启动槽，经济损失巨大。因此，非常有必要在现有传统电解槽的基础上，研究设计一种附属的装置，使得电解槽能够适用一定范围的可变电流，以促进实现行业的弹性生产，获得更大的经济和社会效益。
上述两大难题看似是互不相干两个范畴，其实质都是涉及在保障安全生产的前提下如何对电解槽的热收入和热支出的妥善调节与管理的问题，目的是使电解槽满足内部和外部生产条件的不同需求。
因此，在铝电解领域，如果有同一种系统、方法和装置，能够同时一并解决电解槽生产面临的两大难题，一方面促进恒流电解槽槽内各处生成规整均匀、良好适应槽内时刻复杂变化物理场条件(如磁场、流速场)的炉帮，将会有利于电解槽取得稳定高效的生产运行指标；另一方面又可使电解槽能够在一定范围内的可变电流进行生产，丰水期时能够以提升电流的状态进行生产，及时消纳而不浪费富余的电能，枯水期时能够以降低电流的状态进行生产，及时减少因枯水期限电而大量停槽、启槽给铝企带来的巨大损失，这必将会为国家和行业的低碳、节能、环保发展作出巨大贡献。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种铝电解槽槽壳热平衡调节方法及系统，它能在达到保障安全生产的前提下，对电解槽槽壳的热收入和热支出进行主动而妥善的调节与管理，满足低碳、节能、环保的社会发展需求。
本发明是这样实现的：铝电解槽槽壳热平衡调节方法，在铝电解槽的槽壳的不同位置布置热平衡调节匣子，热平衡调节匣子实时采集电解槽内的热平衡数据，并通过无线传输模块将热平衡数据实时上传到中央热平衡管理计算机系统中，热平衡数据在中央热平衡管理计算机系统经过计算处理后，将反馈信息发送至阀值执行机构中，通过阀值执行结构控制平衡调节匣子的阀值；并且中央热管理计算机系统将自动定时比对各处槽壳的监测温度数据与预设目标数据值的偏差，偏差值达到控制目标则维持现状，偏差值无法达到控制目标，中央热平衡管理计算机系统则调用外加冷源或热源接口的装置进行介入。
在中央热平衡管理系统中设有温度分布安全阈值，发现上传数据超出安全阈值后或数据异常时，立即报警提醒人工干预进行解决。
铝电解槽槽壳热平衡调节系统，在铝电解槽的槽壳的不同位置布置热平衡调节匣子，热平衡调节匣子通过无线传输模块与中央热平衡管理计算机系统实现无线连接，中央热平衡管理计算机系统连接阀值执行机构，阀值执行机构与热平衡调节匣子连接，中央热平衡管理计算机系统连接冷源或热源接口。
在中央热平衡管理系统连接阈值报警装置。
热平衡调节匣子包括温度检测机构和气流调节机构，其中，气流调节机构设置为圆形、方形孔式或旋转叶片式结构，能动态调整进出风量的结构形式，并且能接通冷源或热源接口。
所述的阈值报警装置为显示屏、喇叭或者蜂鸣器。
由于采用了以上技术方案，本发明在达到在保障安全生产的前提下，对电解槽槽壳的热收入和热支出进行主动而妥善的调节与管理，一方面促进恒流电解槽槽内各处生成规整均匀、良好适应槽内时刻复杂变化物理场条件(如磁场、流速场)的炉帮，保证电解槽取得稳定高效的生产运行指标；另一方面又可使电解槽能够在一定范围内的可变电流下进行弹性生产，及时消纳、适应外部供电容量的变化，满足低碳、节能、环保的社会发展需求。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明的安装位置示意图。
具体实施方式：
本发明的实施例：铝电解槽槽壳热平衡调节系统，铝电解槽槽壳热平衡调节系统，在铝电解槽的槽壳1的不同位置布置热平衡调节匣子3，热平衡调节匣子3通过无线传输模块4与中央热平衡管理计算机系统9实现无线连接，中央热平衡管理计算机系统连接阀值执行机构5，阀值执行机构5与热平衡调节匣子3连接，中央热平衡管理计算机系统9连接冷源或热源接口8；在中央热平衡管理系统9连接阈值报警装置6。
本实施例中，热平衡调节匣子3的组成包括温度检测传感器和气流调节机构，气流调节机构为方形窗口，在窗口上能流通气流的面积大小可被阀值执行机构5调节，并且冷源或热源接口8能接入该窗口，使冷源或者热源通过热平衡调节匣子3的气流调节机构进入槽内。阈值报警装置6为显示屏报警。
铝电解槽槽壳热平衡调节方法，在铝电解槽的槽壳1的每组摇篮架2之间布置热平衡调节匣子3(全槽布置若干的热平衡调节匣子3的调整周期，可根据电解铝工艺生产的需要进行灵活设置)，热平衡调节匣子3实时采集电解槽内的热平衡数据，并通过无线传输模块4将热平衡数据实时上传到中央热平衡管理计算机系统中，热平衡数据在中央热平衡管理计算机系统经过计算处理后，将对热平衡调节匣子3进行调整的方案决策发送至阀值执行结构5中，通过阀值执行结构5控制平衡调节匣子3的阀值；并且中央热管理计算机系统会自动定时比对各处槽壳的监测温度数据与专家数据库中控制目标数据值的偏差，偏差值达到控制目标则维持现状，偏差值无法达到控制目标，中央热平衡管理计算机系统则调用外加冷源或热源接口8的装置进行介入。
当在枯水期，电力容量紧张，电解槽面临限电状态，不必再以传统的机械式停槽启槽方式来进行应对从而造成巨大损失，电解槽直接可以在一定范围内以降电流的状态进行生产，此时中央热平衡管理系统9既可将热平衡调节匣子3的阀值调到极致以减少热支出，又可再增加外部热源的介入接口8，减少热支出，保障电解槽能正常安全生产。
当在丰水期，电力容量富余，则电解槽直接可以在一定范围内以升电流的状态进行生产，此时中央热管理系统既可将热平衡调节匣子的阀值调到极致以增大热支出，另又可再增加外部冷源的介入接口，增加热支出，保障电解槽能正常安全生产。
在中央热平衡管理系统9中设有温度分布安全阈值，发现上传数据超出安全阈值后或数据异常时，阈值报警装置6立即报警提醒人工干预进行解决
当在枯水期，电力容量紧张，电解槽面临限电状态，采用本发明的方案，不必再以传统的机械式停槽启槽方式来进行应对从而造成巨大损失，电解槽直接可以在一定范围内以降电流的状态进行生产，此时中央热管理计算机系统9既可将热平衡调节匣子3的阀值调到极致以减少热支出，又可再增加外部热源的介入接口8，减少热支出，保障电解槽能正常安全生产。
当在丰水期，电力容量富余，则电解槽直接可以在一定范围内以升电流的状态进行生产，此时中央热管理计算机系统9既可将热平衡调节匣子3的阀值调到极致以增大热支出，另又可再增加外部冷源的介入接口8，增加热支出，保障电解槽能正常安全生产。
Claims (6)
1.一种铝电解槽槽壳热平衡调节方法，其特征在于：在铝电解槽的槽壳的不同位置布置热平衡调节匣子，热平衡调节匣子实时采集电解槽内的热平衡数据，并通过无线传输模块将热平衡数据实时上传到中央热平衡管理计算机系统中，热平衡数据在中央热平衡管理计算机系统经过计算处理后，将反馈信息发送至阀值执行机构中，通过阀值执行结构控制平衡调节匣子的阀值；并且中央热管理计算机系统将自动定时比对各处槽壳的监测温度数据与预设目标数据值的偏差，偏差值达到控制目标则维持现状，偏差值无法达到控制目标，中央热平衡管理计算机系统则调用外加冷源或热源接口的装置进行介入。
2.根据权利要求1所述的铝电解槽槽壳热平衡调节方法，其特征在于：在中央热平衡管理系统中设有温度分布安全阈值，发现上传数据超出安全阈值后或数据异常时，立即报警提醒人工干预进行解决。
3.一种用于实现如权利要求1所述的方法的系统，其特征在于：在铝电解槽的槽壳(1)的不同位置布置热平衡调节匣子(3)，热平衡调节匣子(3)通过无线传输模块(4)与中央热平衡管理计算机系统(9)实现无线连接，中央热平衡管理计算机系统(9)连接阀值执行机构(5)，阀值执行机构(5)与热平衡调节匣子(3)连接，中央热平衡管理计算机系统(9)连接冷源或热源接口(8)。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：在中央热平衡管理系统(9)连接阈值报警装置(6)。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：热平衡调节匣子(3)包括温度检测机构和气流调节机构，其中，气流调节机构设置为圆形、方形孔式或旋转叶片式结构，能动态调整进出风量的结构形式，并且能接通冷源或热源接口(8)。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述的阈值报警装置(6)为显示屏、喇叭或者蜂鸣器。
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| CN202211729906.8A CN116254576A (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 一种铝电解槽槽壳热平衡调节方法及系统 |
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| CN (1) | CN116254576A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117344353A (zh) * | 2023-09-15 | 2024-01-05 | 赛富能科技(深圳)有限公司 | 一种电解槽温度分布自适应调节系统及方法 |
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2022
- 2022-12-30 CN CN202211729906.8A patent/CN116254576A/zh active Pending
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