CN205011850U - 铝电解槽热平衡控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铝电解槽热平衡控制装置，属于电解铝技术领域。该装置包括蒸汽发电装置和设置在所述铝电解槽外壳上的热交换器，所述热交换器通过水汽散热，所述热交换器上设有用于控制水汽流速的散热控制装置，所述热交换器的输出端与蒸汽发电装置的输入端连通；所述铝电解槽的外侧设有保温层，所述保温层完全包敷热交换器。该装置可以使电解铝设备能够进行电力调峰，从而可以使电解铝产业功能升级为电能储蓄终端，起到为电网配套调峰的大型蓄电池作用，使电网利用率得以大幅提高。

Description

铝电解槽热平衡控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种铝电解槽热平衡控制装置，属于电解铝技术领域。

背景技术

煤炭作为我国的主体能源，占一次能源消费总量的70%左右。2012年我国煤电装机规模已达7.58亿千瓦，占总装机的66.2%；煤电发电量3.68万亿千瓦时，占总发电量的73.9%。我国丰富的煤炭资源禀赋决定了我国将在较长时间段内保持以煤电为主的电源结构。

我国以火电为主的电网结构就决定了我国是“刚性”结构，导致风电、光伏发电不能并网的大规模弃风、弃光现象。若核电再发展3亿千瓦，电网将可能“崩溃”。因为煤电为主的电源结构不能深度调峰，所以我国大区电网存在电源分布不合理，造成电源结构（基、腰、峰荷电源）性矛盾，即电网严重缺乏调峰电源。多年来我国一直迫使超临界和超超临界60万-100万千瓦机组参与一定范围的调峰，低谷时压到50%亚临界运行，使低碳机组高碳运行。随着城市化、工业化，电网每年增长的用电负荷，其峰谷差将超过50%。

而随着产业结构的调整，用电结构发生了根本性的变化，用电-供电关系发生变化，导致电网峰谷差日益增大。一般发展中国家的峰谷比是1:0.63，发达国家的峰谷比为1:0.25，而中国各跨省电力系统的负荷峰谷差一般约为最大负荷的30%～40%。

由于我国的当前国情及多种多样原因的制约导致我国不能像发达国家一样大规模利用调峰用智能电站（抽水蓄能电站、燃气电厂、燃油电厂等）弥补峰谷差，即便预测出用电功率值，能够用到调峰用智能电站，其能源转换效率也仅为75%，有25%的能源被白白浪费。因此我国面临的调峰任务和压力正日趋严峻。

另外，电解铝是耗电大户，但电解铝设备虽然具有高耗能的特性，但其可适用电网剧烈波动，电流范围可在额定电流的20%-100%范围内波动进行生产，此时的电流波动只影响电解铝产量，而不影响电解铝产品品质，因此可以通过对现有电解铝设备的改造对电网进行调峰。

发明内容

本实用新型的目的在于：提出一种可以使电解铝设备能够进行电力调峰的铝电解槽热平衡控制装置，从而可以大幅提高电网利用率。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种铝电解槽热平衡控制装置，包括蒸汽发电装置和设置在所述铝电解槽外壳上的热交换器，所述热交换器通过水汽散热，所述热交换器上设有用于控制水汽流速的散热控制装置，所述热交换器的输出端与蒸汽发电装置的输入端连通；所述铝电解槽的外侧设有保温层，所述保温层完全包敷热交换器。

因为电解铝设备可适用电网剧烈波动，电解铝电流范围可在额定电流的20%-100%范围内波动进行生产，电流波动只影响电解铝产量，而不影响电解铝产品品质，因此本实用新型对传统的铝电解槽进行改进，增加保温层，并通过散热控制装置对电解槽释放的热量进行调节控制，既能保证铝电解槽工作在大电流时能够及时排放热量，防止铝电解槽过热爆炸，又能保证铝电解槽工作在小电流时对铝电解槽进行保温，防止铝电解槽过冷凝固。

上述技术方案的改进是：所述保温层的外侧设有钢壳。进一步地，所述保温层优选采用保温砖制成。

上述技术方案的进一步改进是：所述热交换器与电解槽之间设有碳化硅砖层。碳化硅砖层具有极好的耐火性，可以起到保护热交换器的作用。

本实用新型带来的有益效果是：1）本实用新型的热平衡控制装置通过对铝电解槽的散热进行调控，可以实现对电解铝设备的供电量进行调整，使其适应发电侧的发电量，相当于对电网进行调峰。与常规电网调峰装置，本实用新型利用电解铝装置调峰属于主动调峰，通过改变自身运行条件达到适用电网波动供电的目的，调峰过程中未造成能量的损失。

2）采用本实用新型技术方案的电解铝企业同比于其他企业来说其生产成本大幅降低，发电厂高效运行，可实现提高煤炭利用效率，提高发电企业和电网效益，因此不但提高了电解铝产业的经济性，而且解决了电网调峰难题，实现双赢。

3）本实用新型通过将电解铝产业功能升级为电能储蓄终端，起到为电网配套调峰的大型蓄电池作用，将电网利用率从约30%提高到50-60%。

4）本实用新型将热交换器的输出端与蒸汽发电装置相连，可以利用蒸汽发电装置进行发电，充分利用铝电解槽释放的余热，提高资源利用率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型实施例中的结构示意图。

具体实施方式

实施例

本实施例的铝电解槽热平衡控制装置，如图1所示，铝电解槽1的侧壁外壳上设有通过水汽散热的热交换器2，电解槽1外侧设有保温层3，保温层3完全包敷热交换器2；热交换器2上设有用于水汽流速的散热控制装置（图中未示出），热交换器2的输出端与蒸汽发电装置的输入端连通（图中未示出）。本实施例中保温层3采用保温砖制成。散热控制装置可选用变频电机驱动的流体泵，通过改变电机的频率调整水汽的流速；也可以直接控制阀门开启的大小控制流速。当然只要能够控制水汽流速的现有装置均可选用。

为了使电解槽1牢固可靠，本实施例中保温层3的外侧可加设钢壳4，使保温层3嵌入到钢壳4中。

为了保护热交换器2，本实施例中热交换器2与电解槽3的外侧壁之间可增设碳化硅砖层5。

目前国内正在运行的电解铝厂多数在亏损，亏损面目前高达90％以上，正在努力维持现金流。本实施例通过对现有的铝电解槽进行改进，可智能调节产能，将生产集中在低价位电价时段，降低用电成本，盈亏点可达9000元/吨—9500元/吨，扭亏为“暴利”。这样，电解铝厂没有自建电厂的投入，用电成本却低于自建电厂，而且适应并利用阶梯电价，将以电价优势淘汰行业里落后产能。

本实用新型不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种铝电解槽热平衡控制装置，其特征在于：包括蒸汽发电装置和设置在所述铝电解槽外壳上的热交换器，所述热交换器通过水汽散热，所述热交换器上设有用于控制水汽流速的散热控制装置，所述热交换器的输出端与蒸汽发电装置的输入端连通；所述铝电解槽的外侧设有保温层，所述保温层完全包敷热交换器。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽热平衡控制装置，其特征在于：所述保温层的外侧设有钢壳。

3.根据权利要求1所述的铝电解槽热平衡控制装置，其特征在于：所述保温层由保温砖制成。

4.根据权利要求1所述的铝电解槽热平衡控制装置，其特征在于：所述热交换器与电解槽的外壳之间设有碳化硅砖。