CN201770785U - 电加热焙烧预热电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电加热焙烧预热电解槽，包括槽体及固定在槽体底部的阴极碳块和阴极碳块周边的人造伸腿，以及在槽体内升、降的阳极，其特征在于在阳极下方、阳极间的中缝空腔、阳极与槽体间的边部空腔内活动设置电加热件，以通过电加热件完成电解槽的焙烧预热。不仅焙烧温度均匀，能量利用率高，电耗低，还能实现升温速度的自动控制，大幅度改善焙烧效果，降低劳动强度及焙烧成本，简化操作，实现低碳焙烧，另外，还可降低电解质含炭量，杜绝启动槽发生含炭事故，使焙烧槽提前转入正常生产，对今后改善电解槽焙烧方法，提高能源和资源利用率，将产生较为深远的影响，具有广阔的推广应用前景。

Description

电加热焙烧预热电解槽

技术领域

本实用新型涉及一种电解槽，尤其涉及一种电加热焙烧预热电解槽，属于电解技术领域。

技术背景

2009年哥本哈根气候变化会议的召开，首次向世人提出一种以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式——“低碳经济”。如今，发展“低碳经济”已成为世界各国的共识，倡导低碳消费已成为人们新的生活方式。在我国，生态环保，可持续发展成为当前的经济发展的主题，尤其要全面推行节能减排，必须大力开发低碳技术。在工业生产中，可从提高能源利用率，开发清洁能源，追求绿色GDP等方面，实施节能减排。这当中，如何在铝电解生产过程中加快实施节能减排，是电解生产企业所面临的一项具有重大意义的课题。目前的铝电解生产环节有：铝电解槽焙烧预热，启动，电解生产控制等，其中铝电解槽的焙烧预热是铝电解生产过程中的一个重要环节，它通过焙烧、加热升温的方式，来烘干电解槽阴极内衬及预焙阳极，使焙烧温度接近或达到正常生产温度，这样做可以解决下列问题：第一，防止内衬中的水份及灰份在高温下快速排出而使阴极内衬造成漏洞或裂纹；第二，可提高阴极和阳极温度，以防止阴极工作面因存在较大温差而产生热应力后，对阴极炭块造成损伤；第三，使阴极炭块间的底糊及周围糊烧结焦化，以粘接阴极炭块和侧部炭块而使之构成一个整体；第四，为启动铝电解槽创造良好的工作条件。因此，焙烧预热效果的好坏将直接影响到铝电解槽的启动效果，而启动效果不但影响电解槽的生产运行稳定性及生产指标，而且在很大程度上影响到电解槽的使用寿命、劳动强度及对生态环境的保护。

目前，电解槽常用的焙烧预热方法有：铝液焙烧法、焦粒焙烧法、石墨粉焙烧法、燃气焙烧法、固体铝焙烧法以及环流焙烧法。其中铝液焙烧法及固体铝焙烧法已逐渐被国内外淘汰；石墨粉预热法应用并不广泛；燃气焙烧法技术仍处于进一步完善中；焦粒焙烧法是目前普遍采用的一种焙烧预热方法，但存在劳动强度大、焙烧效果不理想等缺陷；环流焙烧法是当前综合利用比较先进、技术比较成熟、在当前条件及状态下较为理想的焙烧预热方法，它包括装槽步骤和通电焙烧步骤，使电解槽焙烧升温至启动要求的温度。其中，在装槽步骤中，首先在阴极炭块表面铺设一层15mm左右的焦粒，检查合格后在焦粒层上装阳极炭块，之后再用铁板将极缝、中缝及边部盖好，再在其上铺一定厚度的电解质粉末。采用这种焙烧方式预热启动时，由于高温电解质进入焙烧槽直接与阴极炭块接触，对阴极炭块造成较大的热冲击，很容易造成阴极炭块层状剥离，其次仍采用焦粒做发热电阻，需要进行焦粒铺设、软连接及分流片的安装，劳动强度大、成本高、操作环境差。

发明内容

为克服现有技术存在的上述不足，提高电解槽焙烧效果，实现低碳焙烧，降低劳动强度及生产成本，改善作业环境，本实用新型提供一种电加热焙烧预热电解槽。

本实用新型通过下列技术方案完成：一种电加热焙烧预热电解槽，包括槽体及固定在槽体底部的阴极碳块和阴极碳块周边的人造伸腿，以及能在槽体内升、降的阳极，其特征在于在阳极下方、阳极间的中缝空腔、阳极与槽体间的边部空腔内活动设置电加热件，以通过电加热件完成电解槽的焙烧预热。

所述电热件设为中空的直形或/和L形棒，电阻丝置于棒的中空处，并引出棒外与电源或电控装置电联结，以直接接通电源使电阻丝通电加热，或者通过电控装置自动控制电阻丝通电加热，从而向外提供热能。

所述L形电加热棒的竖直端设有其下方设水平撑杆的手柄，水平端的中空处设有电阻丝，电阻丝引出棒外与电源或电控装置电联结，以形成水平加热端，其中竖直端通过水平撑杆悬置于阳极上，而水平加热端位于阳极下方。

所述L形电加热棒通过挂杆活动置于阳极下方，所述直形电加热棒通过挂杆活动置于阳极间的中缝空腔、阳极与槽体间的边部空腔内。

所述挂杆为一竖直杆，其下端设有套环，上端设有手柄，手柄下部设有水平撑杆，以便通过水平撑杆使挂杆竖直悬置于阳极上，再通过竖直挂杆下端的套环固定电加热棒于阳极底部、阳极间的中缝空腔内、阳极与槽体间的边部空腔内。

所述槽体内阴极碳块及阴极碳块周边的人造伸腿顶部设置冰晶石层。

所述槽体内阳极间的中缝空腔上端以及阳极与槽体间的边缝空腔上端均设有铁板，铁板及阳极上设有电解质粉末层。

用本实用新型提供的电加热焙烧预热电解槽进行清洁焙烧预热的方法经过下列步骤：

A、在洁净的槽体内位于阴极碳块及阴极碳块周边的人造伸腿顶部铺设冰晶石层；

B、通过L形电加热棒的竖直端的手柄及手柄下部的水平撑杆，将L形电加热棒的竖直端悬置于阳极上，而L形电加热棒的水平加热端穿过竖直挂杆下端的套环，并通过竖直挂杆上端水平撑杆置于阳极上，而固定L形电加热棒水平加热端于阳极下方，如此安装，使多根L形电加热棒的水平加热端分布于阳极下方；直形电加热棒的两端分别置于竖直挂杆下端的套环内，而竖直挂杆上端通过水平撑杆置于空腔上部，如此安装，使多根直形电加热棒分布于阳极间的中缝空腔及阳极与槽体间的边缝空腔内；并将电加热棒内的电阻丝引出与电源或电控装置电联结；

C、在阳极间的中缝空腔及阳极与槽体间的边缝空腔上端安装铁板，并使铁板与槽体保持绝缘；

D、在铁板及阳极上铺设电解质粉末；

E、接通外电源使电加热棒通电，按碳素糊料升温曲线、升温速度自动控制焙烧预热至电解槽内温度达900～950℃；

F、向电解槽内投入温度为950～1000℃的电解质后，接通电解槽抬电压，启动电解槽工作，以进行正常电解生产。

所述步骤A中冰晶石层铺设厚度为1.5～2.5cm，具体厚度视电解生产要求而确定。

所述步骤B中的L形电加热棒水平加热端与阴极碳块及阳极分别保持20～30mm的距离。

所述步骤B的L形和直形电加热棒为不锈钢管。

所述步骤D的电解质粉末层厚度以能防止空气进入电解槽为宜，优选2～3cm，电解质材料为正常生产所产生的电解质粉末。

本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果：

(1)由于采用外电源对活动设于槽内的电加热棒进行加热，能够严格按照碳素糊料升温曲线、升温速度进行自动控制。

(2)利用电加热棒替代以焦粒作为发热电阻对电解槽进行加热，不仅能实现密闭式启动电解槽，改善操作环境，而且可实现低碳焙烧，降低焙烧成本。

(3)采用电加热棒对电解槽进行焙烧预热，无需铺设焦粒，无需安装或拆除软连接和分流片，无需打捞炭渣，无需在焙烧期间对阳极电流分布及阴极电流分布进行测量，大幅度简化操作，降低劳动强度。

(4)采用电加热棒对电解槽进行焙烧预热，并在启动电解槽后，可大幅度降低电解质含炭量，这样既可杜绝启动时的含炭事故，又有利于电解槽提前转入正常生产。

(5)由于在阴极炭块及人造伸腿表面设置一层冰晶石，能在焙烧预热期间缓冲高温电解质对阴极内衬的冲击，而且能对人造伸腿进行有效焙烧，大幅度改善焙烧效果。

(6)在铁板上铺设全电解质粉末层，一则可防止空气氧化阴极内衬及阳极，二则通过预热电解质粉末可节约能源，最为重要的是用全电解质粉末替代冰晶石，由于电解质价格远低于冰晶石价格，因此，可大幅度降低焙烧启动成本。

(7)本实用新型适宜所有预焙槽的焙烧预热，特别适用于大型曲面阴极预焙槽的焙烧预热，不仅能使焙烧温度均匀，能量利用率高，电耗低，还能实现升温速度的自动控制，大幅度改善焙烧效果，降低劳动强度及焙烧成本，简化操作，实现低碳焙烧，另外，还可降低电解质含炭量，杜绝启动槽发生含炭事故，使焙烧槽提前转入正常生产，对今后改善电解槽焙烧方法，提高能源和资源利用率，将产生较为深远的影响，具有广阔的推广应用前景。

附图说明

图1为本实用新型电解槽结构示意图；

图2为图1的断面结构图；

图3为L形电加热管及固定其的挂杆结构图；

图4为直形电加热管及固定其的挂杆结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的电加热焙烧预热电解槽做进一步说明。

实施例1

本实用新型提供的电加热焙烧预热电解槽，包括槽体1及固定在槽体1底部的阴极碳块2和阴极碳块2周边的人造伸腿8，以及能在槽体1内升、降的阳极4，在阳极4下方、阳极4间的中缝空腔14、阳极4与槽体1间的边部空腔11内活动设置电加热件，所述电热件为中空的直形不锈钢管9和中空的L形不锈钢管5，电阻丝15置于不锈钢管内，并引出管外与现有技术的常规电控装置电联结，其中，电加热不锈钢管的具体设置是：L形不锈钢管5的竖直端53设有手柄51，手柄51下部设有水平撑杆52，通过水平撑杆52使该竖直端53置于阳极4上，水平端54内设电阻丝15，以形成水平加热端，水平端54通过挂杆6活动置于阳极4下方，所述挂杆6为一竖直杆，其下端设有套环61，上端设有手柄63，手柄63下部设有水平撑杆62，以通过水平撑杆62使挂杆6置于另一阳极4上，L形不锈钢管5的水平加热端54置于套环61中，如此安装，即在阳极4下方分布多根加热用L形不锈钢管5，如图1、图2、图3。直形电加热不锈钢管9内的电阻丝15引出与现有技术的常规电控装置电联结，而其两端分别置于竖直挂杆6下端的套环61内，而竖直挂杆6上端通过水平撑杆62置于空腔11、14上部，如此安装，使多根直形电加热不锈钢管9分布于阳极4间的中缝空腔14及阳极4与槽体1间的边缝空腔11内，如图1、图2、图4。

在槽体1内阴极碳块2及阴极碳块2周边的人造伸腿8顶部设置厚度为2.5cm的冰晶石层3，在槽体1内阳极4间的中缝空腔14上端和阳极2与槽体1间的边缝空腔11上端均设有铁板12，铁板12及阳极4上设有厚度为2cm的电解质粉末层13，如图1、图2。

用本实用新型提供的电加热焙烧预热电解槽进行清洁焙烧预热的方法经过下列步骤：

A、在槽体1内的阴极炭块2上方安装阳极4，并保证阳极4与水平母线接触良好，小盒卡具呈上紧状态；

B、将阳极4抬起，在阴极炭块2及人造伸腿8表面铺20mm厚的冰晶石3；

C、按实施例1在阴极炭块2与阳极4之间安装多根L形电加热不锈钢管5，装好后适当降低阳极4的高度，并确保L形电加热不锈钢管5与阴极炭块2及阳极4之间保持30mm的距离；再按实施例1在电解槽中缝空腔14及边缝空腔11内安装多根直形电加热不锈钢管9；

D、在阳极4间的中缝空腔上部、阳极4与电解槽1间的边缝空腔11上部，分别安装铁板12，并保证与槽体1绝缘；

E、在铁板12及阳极4上铺设一层20mm厚度的电解质粉末13；

F、检查装槽合格后，接通外电源，按碳素糊料升温曲线、升温速度自动控制焙烧预热至电解槽内温度达900～950℃，完成电解槽的焙烧预热，之后，向电解槽内投入温度为950～1000℃的电解质后，接通电解槽抬电压，启动电解槽工作，以进行正常电解生产。

Claims (7)

1.一种电加热焙烧预热电解槽，包括槽体及固定在槽体底部的阴极碳块和阴极碳块周边的人造伸腿，以及在槽体内升、降的阳极，其特征在于在阳极下方、阳极间的中缝空腔、阳极与槽体间的边部空腔内活动设置电加热件，以通过电加热件完成电解槽的焙烧预热。

2.根据权利要求1所述的电加热焙烧预热电解槽，其特征在于所述电热件设为中空的直形或/和L形棒，电阻丝置于棒的中空处，并引出棒外与电源或电控装置电联结，以直接接通电源使电阻丝通电加热，或者通过电控装置自动控制电阻丝通电加热，从而向外提供热能。

3.根据权利要求2所述的电加热焙烧预热电解槽，其特征在于所述L形电加热棒的竖直端设有其下方设水平撑杆的手柄，水平端的中空处设有电阻丝，电阻丝引出棒外与电源或电控装置电联结，以形成水平加热端，其中竖直端通过水平撑杆悬置于阳极上，而水平加热端位于阳极下方。

4.根据权利要求2所述的电加热焙烧预热电解槽，其特征在于所述L形电加热棒通过挂杆活动置于阳极下方，所述直形电加热棒通过挂杆活动置于阳极间的中缝空腔、阳极与槽体间的边部空腔内。

5.根据权利要求4所述的电加热焙烧预热电解槽，其特征在于所述挂杆为一竖直杆，其下端设有套环，上端设有手柄，手柄下部设有水平撑杆，以便通过水平撑杆使挂杆竖直悬置于阳极上，再通过竖直挂杆下端的套环固定电加热棒于阳极底部、阳极间的中缝空腔内、阳极与槽体间的边部空腔内。

6.根据权利要求1所述的电加热焙烧预热电解槽，其特征在于所述槽体内阴极碳块及阴极碳块周边的人造伸腿顶部设置冰晶石层。

7.根据权利要求1所述的电加热焙烧预热电解槽，其特征在于所述槽体内阳极间的中缝空腔上端以及阳极与槽体间的边缝空腔上端均设有铁板，铁板及阳极上设有电解质粉末层。

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