CN201144292Y - 铝电解槽电流效率实时测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种铝电解槽电流效率实时测量装置，由顺次连接的采气装置、预处理装置和红外气体分析仪构成，红外气体分析仪还连接有PC处理机。采气装置采集能及时连续地从电解槽中取出气体；预处理装置对采集的气体分析进行预处理，得到洁净的待分析气体；红外气体分析仪对CO₂、CO的体积百分比含量快速连续地分析；PC处理机通过计算CO₂、CO的百分比含量转化为电解槽的瞬时电流效率。本实用新型构思新颖、设计合理，能够实时连续测量电解槽的瞬时电流效率，捕捉到的电流参数以秒计，对电流效率的监控完美可靠，使用过程中可以对零点气进行重新标定，使测量数据更为准确。

Description

铝电解槽电流效率实时测量装置

技术领域：

本实用新型涉及电解槽的参数测量装置，具体地说铝电解槽的电流参数测量装置。

背景技术：

对工业铝电解槽来说，精确地测定电解槽短时期内的电流效率是困难的，一般铝厂只是根据一段时间内的出铝量和槽内铝液的多少来计算出电解槽的电流效率，其计算公式为：

$\mathrm{CE}(\%)=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{M}_i-M_0+M_t}{0.3356\×{10}^{-3}\·I\·\mathrm{\Δt}}\×100\%$

式中n——电流效率计量期内出铝的次数；

——电流效率计量期内出铝量的总和，kg；M_O——开始计量电流效率时所盘存的槽内铝量，kg；Δ_t——电流效率计量期，h；M_t——Δ_t时间后的槽内盘存铝量，kg；I——电流，A。

由上式可以看出，电流I、时间Δ_t和

都是可以计量的，只有槽内铝量M_O和M_t需要盘存测量，因此测量出了M_O、M_t和出铝量，就可以计算电解槽在Δ_t时间内的电流效率了。目前，通常采用电解槽盘存法和化学测量CO₂法来测量电流效率。其中盘存法的工作原理是在盘存周期内的出铝量与盘存结束时电解槽内铝含量和减去开始盘存时槽内铝含量得出盘存周期内的电解槽产铝量。盘存周期内电解槽产铝量除于盘存周期内的电流量(根据电解槽状况需有一个修正系数)得出盘存周期内的平均电流效率，但盘存周期过长，一般最快一个月做一次，有时时间更长(长达九个月)，出铝量可以统计出来，测量(盘存)槽内铝液量受槽膛、阴极铝液面积、铝水平高低和炉底沉淀等诸多因素影响，造成盘存周期内产铝量数据不准确，在盘存周期内电流强度不稳定，这两个因素造成算出电流效率误差增大；化学测量CO₂法的工作过程是：化学测量二氧化碳一般采用奥氏分析器，使用奥氏分析器测量CO₂含量，在测量过程中需要人工上下移动取气瓶，不断改变取气管上的三通阀道通方向，抽取电解槽内气体，每次只能抽取少量气体，在保证抽取的气体稳定为电解槽内气体时，再通过改变另一个三通阀，通过化学试剂吸收样气中的CO₂，气体量管内的水柱会升高，当水柱不升高时CO₂被完全吸收，读出水柱度对应的刻度，得出CO₂的含量，在整个操作过程中需要大量的人工操作，得到一个测量数值时间长，一般得七到十分钟，在操作过程中，要人工判断抽取的气体是否为电解槽内气体，CO₂是否被完全吸收，因而对操作人员的操作水平要求也比较严格。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有铝电解槽电流效率的测量方法中盘存法测量周期太长；而化学测量CO₂法需要大量的人工操作，对操作人员的操作水平要求也比较严格，测量值不能连续，对瞬间电流效率变化无法捕捉等不足而提供一种铝电解槽电流效率实时测量装置，该装置建立在工业电解槽瞬时电流效率的阳极气体分析法基础上，用新型的NDIR红外气体分析仪来连续在线测量阳极气体中CO₂、CO气体的含量，进而实时连续测量电解槽的瞬时电流效率。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种铝电解槽电流效率实时测量装置，由顺次连接的采气装置、预处理装置和红外气体分析仪构成，红外气体分析仪还连接有PC处理机。采气装置采集能及时连续地从电解槽中取出气体；预处理装置对采集的气体分析进行预处理，得到洁净的待分析气体；红外气体分析仪对CO₂的体积百分比含量快速连续地分析；PC处理机通过计算CO₂的百分比含量转化为电解槽的瞬时电流效率。

采气装置的头端为倒喇叭筒状的采气头，采气头扣接在电解槽的火眼上，采气头通过气体输送管将采集到的混合气体输送至预处理装置。

采气头与电解槽的火眼之间采用氧化铝密封。

采气装置的头端为下端开口的集气管，集气管插接在电解槽的火眼中，集气管通过气体输送管将采集到的混合气体输送至预处理装置。

预处理装置由顺次连接的沉降除尘器、陶瓷过滤器、水浴除尘器、疏水过滤器、真空泵、支路流量计、多路气体混合器、电子除湿器、气体稳压装置、高精密膜式过滤器构成。其中，沉降除尘器用以除去从电解槽中取出的气体含有的部分水分和电解液及其他杂质；陶瓷过滤器除去通过沉降除尘器没有除掉的微小粉尘；水浴除尘器吸附样气中一些可以融于水的杂质和微小粉尘；疏水过滤器防止水浴过滤器中的水份进入真空泵，对真空泵产生影响；真空泵用以抽取电解槽中的气体；支路流量计控制各个支路的流量，在多路混合时，调节各路的混合比；多路气体混合器将多路从电解槽中抽取的气体混合在一起；电子除湿器用以除去样气中的水；气体稳压装置将需要分析的样气稳定在2.7kPa，保证进入分析仪的样气压力稳定；高精密膜式过滤器将前几级预处理中没有处理干净的水份和粉尘处理干净。

气体稳压装置与高精密膜式过滤器还设有干燥剂，用以通过干燥剂状态的改变可以看到电子除湿器的除水效果，吸附电子除湿器没除掉的微量水分。经过干燥剂一段气体会粉化，气体中就会又带有粉尘，经过高精密膜式过滤器滤除更微小的粉尘。

高精密膜式过滤器与红外气体分析仪之间还连接有标定气体瓶，用以标定红外气体分析仪，气体瓶内的标准气体通过支路流量计、高精密膜式过滤器后进入红外气体分析仪，对红外气体分析仪进行标定。

本实用新型能够达到的有益效果是：

1、本实用新型构思新颖、设计合理，能够实时连续测量电解槽的瞬时电流效率，捕捉到的电流参数以秒计，对电流效率的监控完美可靠。

2、本实用新型可以同时采集多个铝电解槽的电流效率，使用过程中可以对零点气进行重新标定，使测量数据更为可靠。

附图说明：

图1为本实用新型的连接原理图。

图2为本实用新型的连接关系图。

图3为本实用新型实施例的电流效率变化图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：

如图1、图2、图3所示：该铝电解槽电流效率实时测量装置，由顺次连接的采气装置10、预处理装置20和红外气体分析仪35构成，红外气体分析仪35还连接有PC处理机36。其中采气装置10采用头端为倒喇叭筒状的采气头13，采气头13扣接在电解槽的火眼上，采气头13通过气体输送管12将采集到的混合气体输送至预处理装置20，采气头13与电解槽的火眼之间采用氧化铝密封；采气装置10也可采用头端为下端开口的集气管11，集气管11插接在电解槽的火眼中，集气管11通过气体输送管12将采集到的混合气体输送至预处理装置20。预处理装置20由顺次连接的沉降除尘器21、陶瓷过滤器22、水浴除尘器23、疏水过滤器24、真空泵25、支路流量计26、多路气体混合器27、电子除湿器28、气体稳压装置29、干燥剂30、高精密膜式过滤器31构成。其中，沉降除尘器21用以除去从电解槽中取出的气体含有的部分水分和电解液及其他杂质；陶瓷过滤器22除去通过沉降除尘器21没有除掉的微小粉尘；水浴除尘器23吸附样气中一些可以融于水的杂质和微小粉尘；疏水过滤器24防止水浴过滤器23中的水份进入真空泵25，对真空泵25产生影响；真空泵25用以抽取电解槽中的气体；支路流量计26控制各个支路的流量，在多路混合时，调节各路的混合比；多路气体混合器27将多路从电解槽中抽取的气体混合在一起；电子除湿器28用以除去样气中的水；气体稳压装置29将需要分析的样气稳定在2.7kPa，保证进入红外气体分析仪35的样气压力稳定；干燥剂30用以吸附电子除湿器28没除掉的微量水分；高精密膜式过滤器31将前几级预处理中几乎经没有处理干净的水份和粉尘处理干净，同时经过干燥剂30一段气体会粉化，气体中就会又带有粉尘，经过高精密膜式过滤器31滤除更微小的粉尘，高精密膜式过滤器31通过红外气体分析仪35还连接有PC处理机36，PC处理机36将红外气体分析仪35采集的CO₂的百分比含量转化为电解槽的瞬时电流效率。系统运行一段时间后，为避免误差，需要重新标定气体，高精密膜式过滤器34还与连接有标定气体瓶32，经过标定的气体再次通过支路流量计33、高精密膜式过滤器34后进入红外气体分析仪35进行标定。

阳极效应是铝电解过程中发生在阳极上的一种特殊现象。在现在的工艺条件下，阳极效应洁净电解质的作用逐渐淡化，因此必须迅速处理以免影响电解槽的正常运行。在实际操作中，效应的熄灭也是非常迅速的，一般控制在1分钟内，有的甚至只有几十秒。而本实用新型就可以比较完美的捕捉到这一现象。采集数据如图3所示，效应发生后，电流效率成直线明显下降，在熄灭后迅速上升并恢复到正常状态，说明及时熄灭效应对电解槽的正常运行是极为有利的。

Claims (7)

1、一种铝电解槽电流效率实时测量装置，其特征在于：采气装置(10)、预处理装置(20)和红外气体分析仪(35)顺次连接而成，红外气体分析仪(35)还连接有PC处理机(36)，红外气体分析仪(35)分析CO₂、CO气体百分含量，PC处理机(36)计算后得到电解槽瞬时电流效率。

2、如权利要求1所述的铝电解槽电流效率实时测量装置，其特征在于：采气装置(10)的头端为倒喇叭筒状的采气头(13)，采气头(13)扣接在电解槽的火眼上，采气头(13)通过气体输送管(12)将采集到的混合气体输送至预处理装置(20)。

3、如权利要求2所述的铝电解槽电流效率实时测量装置，其特征在于：采气头(13)与电解槽的火眼之间采用氧化铝密封。

4、如权利要求1所述的铝电解槽电流效率实时测量装置，其特征在于：采气装置(10)的头端为下端开口的集气管(11)，集气管(11)插接在电解槽的火眼中，集气管(11)通过气体输送管(12)将采集到的混合气体输送至预处理装置(20)。

5、如权利要求3或4所述的铝电解槽电流效率实时测量装置，其特征在于：预处理装置(20)的沉降除尘器(21)、陶瓷过滤器(22)、水浴除尘器(23)、疏水过滤器(24)、真空泵(25)、支路流量计(26)、多路气体混合器(27)、电子除湿器(28)、气体稳压装置(29)、高精密膜式过滤器(31)顺次连接。

6、如权利要求5所述的铝电解槽电流效率实时测量装置，其特征在于：气体稳压装置(29)与高精密膜式过滤器(31)之间还设有干燥剂(30)。

7、如权利要求6所述的铝电解槽电流效率实时测量装置，其特征在于：高精密膜式过滤器(31)与红外气体分析仪(35)之间还连接有标定气体瓶(32)，经过标定的气体再次通过第二支路流量计(33)、第二高精密膜式过滤器(34)后进入红外气体分析仪(35)。

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