CN215713428U - 一种辅助下料结构以及铝电解槽高温烟气收集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于铝电解槽技术领域，具体涉及一种辅助下料结构以及铝电解槽高温烟气收集装置；辅助下料结构包括下料孔、氧化铝导流罩和外框架；铝电解槽高温烟气收集装置包括辅助下料结构、保温结构、集气排烟系统和升降系统；所述保温结构设置在所述外框架的内部以及下料孔、氧化铝导流罩的外部；所述集气排烟系统包括烟气通道和高温烟气排烟管，所述烟气通道设置于电解质与外框架、阳极覆盖料的底面之间，所述高温烟气排烟管与烟气通道相连通；所述升降系统设置在所述外框架的上方，并与外框架连接。本实用新型提高烟气余热回收利用温度和二氧化碳捕集效率，使用辅助下料结构替代现有技术中以压缩空气为动力的打壳装置，实现节能降耗。

Description

一种辅助下料结构以及铝电解槽高温烟气收集装置

技术领域

本实用新型属于铝电解槽技术领域，具体涉及一种辅助下料结构以及铝电解槽高温烟气收集装置。

背景技术

铝电解槽的基本生产过程是直流电通炭素阳极进入到电解质中，在炭素阳极与冰晶石电解质熔体的界面发生电化学反应，将溶解在冰晶石电解质熔体中的氧化铝电解成液态铝，并沉积在电解槽底部，炭素阳极不断消耗并释放出C0₂气体。

如图1至图3所示，铝电解生产时，碳素阳极电解产生的C0₂气体从阳极底部排出，并经下料及排气口排出。当前的铝电解槽上部结构中两列碳素阳极组的外侧，设置有多组集气罩板；内侧设置有集气烟道和排烟管，排烟管与烟气净化系统引风机连接。引风机工作时在电解槽集气罩板围成的空腔产生负压，把电解产生的C0₂气体、氟化物气体抽出来进入净化系统。在抽气过程中，由于集气罩板之间，集气罩板与槽上部结构及阳极导杆之间均有较大空隙，抽气时外部的空气混入电解烟气，造成排出烟气量较大。排烟量增大导致以下问题，一是排烟风机功率大，以年产23万吨的400kA铝电解系列为例，三套烟气净化装置，共9个700kW的风机，能耗大；二是950℃烟气排出混入空气后烟气温度较低只有110~150℃，余热利用困难；三是C0₂气体混入空气后浓度降低了70倍，浓度变低，对应碳捕集难度增大。

铝电解槽上部结构含有钢板组合件、炭素阳极组、打壳装置、加料装置等。炭素阳极组分两列对称布置，两列阳极之间有中缝。在铝电解生产过程中，两列炭素阳极组上覆盖有冰晶石、氧化铝混合保温料。多组打壳装置、加料装置在阳极中缝上方。每隔一定时间，由通过压缩空气作为动力的打壳装置，在下方炭素阳极中缝处打通一个下料孔，随后加料装置把原料氧化铝加入到电解质中。

以年产23万吨的400kA铝电解系列为例，空压站每年需把约1.26亿立方米空气经一台850kW压缩机组提供给打壳装置，每年电费约400万元，并且铝电解系列约约使用钢材200000kg。另外炭素阳极中缝上覆盖的混合保温料很容易结成大块，在日常更换残阳极的过程中，大量的氧化铝及块状混合保温料会落入电解槽内形成炉底沉淀。再有，在正常生产中，由于炭素中缝覆盖料结块较厚，打壳装置打通下料孔时时，常常会出现打不开现象，工人打捞很困难，打捞时会搅动铝液，使电流产生波动，增加铝的二次反应，如果处理不及时就会有阳极效应发生，造成生产减产，并排放出大量的污染气体。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种辅助下料结构以及铝电解槽高温烟气收集装置，提高烟气余热回收利用温度和二氧化碳捕集效率，使用辅助下料结构替代现有技术中以压缩空气为动力的打壳装置，实现节能降耗，降低企业生产成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

本实用新型提供了一种辅助下料结构，包括下料孔、氧化铝导流罩和外框架；所述下料孔竖向设置在外框架的中部，位置和数量与下料器相匹配；所述下料孔的上方连接有氧化铝导流罩；所述下料孔的中上部设置有密封挡板，所述密封挡板的一侧与下料孔的内壁铰接，所述密封挡板的上表面通过弹簧连接到下料孔的上方孔壁上。

进一步地，所述密封挡板的一侧与下料孔的内壁通过合页或者销轴铰接。

进一步地，所述氧化铝导流罩为上开口直径大于下开口直径的圆锥形。

本实用新型还提供了一种铝电解槽高温烟气收集装置，包括如上述的辅助下料结构、保温结构、集气排烟系统和升降系统；所述保温结构设置在所述外框架的内部以及下料孔、氧化铝导流罩的外部；所述集气排烟系统包括烟气通道和高温烟气排烟管，所述烟气通道设置于电解质与外框架、阳极覆盖料的底面之间，所述高温烟气排烟管与烟气通道相连通；所述升降系统设置在所述外框架的上方，并与外框架连接。

进一步地，所述保温结构包括上部的空气保温层和下部的耐高温保温材料。

进一步地，所述耐高温保温材料为氧化铝颗粒、玻璃纤维板/毡、纳米纤维板/毡或者硅藻土保温砖。

进一步地，所述集气排烟系统的烟气通道包括沿着炭素阳极长度方向的烟气通道一和沿着炭素阳极宽度方向的烟气通道二，所述烟气通道一与烟气通道二相连通。

进一步地，所述升降系统包括丝杆和电机，所述电机安装在铝电解槽上部结构上，所述电机通过联轴器与丝杆的上端连接，所述丝杆的下端与外框架通过螺纹连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型去除目前铝电解槽生产中使用的打壳装置和与打壳装置配套的空压机，打壳装置包括打壳气缸、锤杆、锤头及附属部件，使用辅助下料结构替代也能实现向电解质中加入原料氧化铝，节省了材料费和电费，为企业大大降低了生产成本。

2、本实用新型的辅助下料结构还解决了目前铝电解槽中部大块的保温料会落入铝电解槽内形成炉底沉淀问题，因而可以简化生产工艺条件，大幅度提高生产效率，并减少排放污染气体的几率。

3、为了解决现有技术中集气罩与槽上部结构及阳极导杆之间有较大空隙，容易混入外部空气，本实用新型的铝电解槽高温烟气收集装置形成密闭的烟气通道，避免烟气通道与外界空气接触，这样排烟量降低了70倍，一方面，排烟风机功率大大降低，降低了投资成本和能耗；另一方面，二氧化碳浓度增加，更容易捕集碳；再者，烟气温度可由传统的110℃～150℃提高到600℃～800℃，提升了余热利用率。

附图说明

图1是传统的辅助下料结构以及铝电解槽高温烟气收集装置的主视图；

图2 是图1的A-A剖视图；

图3是图1的俯视图；

图1至图3中序号所代表的含义为：

101.电解质，102.空隙，103.密封罩，104.集气罩，105.下料/排气孔，106.阳极覆盖料，107.炭素阳极，108.排烟管，109.下料器，110.打壳气缸，111.进气孔。

图4是本实用新型实施例的辅助下料结构以及铝电解槽高温烟气收集装置的主视图；

图5是图4的A-A剖视图；

图6是本实用新型实施例的下料孔的内部结构放大图。

图4-图6中序号所代表的含义为：

201.下料孔，202.氧化铝导流罩，203.外框架，204.密封挡板，205.弹簧，206.销轴，207.空气保温层，208.耐高温保温材料，209.烟气通道一，210.烟气通道二，211.高温烟气排烟管，212.丝杆，213.电机。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图4至图6所示，本实施例的辅助下料结构，包括下料孔201、氧化铝导流罩202和外框架203，所述下料孔201竖向设置在外框架203的中部，上下贯通，位置和数量与铝电解槽下料器相匹配；所述下料孔201的上方连接有氧化铝导流罩202；所述下料孔201的中上部设置有密封挡板204，所述密封挡板204的一侧与下料孔201的内壁通过合页或者销轴206铰接，所述密封挡板204的上表面通过弹簧205连接到下料孔201的上方孔壁上，其中弹簧205的规格、型号以及安装位置要通过计算密封挡板204的重量和每次下料的重量获得，以确保每次下料后密封挡板204可以打开，放料后在弹簧205的作用下自动闭合。

优选的，所述氧化铝导流罩202为上开口直径大于下开口直径的圆锥形或其他形状，上方开口大小以可以完全接收下料器所释放的氧化铝为准。

如图4和图5所示，本实施例还提出一种铝电解槽高温烟气收集装置，包括上述的辅助下料结构、保温结构、集气排烟系统和升降系统；所述保温结构设置在所述外框架203的内部以及下料孔201、氧化铝导流罩202的外部；所述集气排烟系统包括烟气通道和高温烟气排烟管211，所述烟气通道设置于电解质与外框架203、阳极覆盖料的底面之间，所述高温烟气排烟管211与烟气通道相连通；所述升降系统设置在所述外框架203的上方，并与外框架203连接，升降系统带动外框架203实现升降。

具体的，所述保温结构包括上部的空气保温层207和下部的耐高温保温材料208，耐高温保温材料208可为氧化铝颗粒、玻璃纤维板/毡、纳米纤维板/毡或者硅藻土保温砖等。在外框架203的端头侧上部有微小的导气孔。

所述集气排烟系统的烟气通道包括沿着炭素阳极长度方向的烟气通道一209和沿着炭素阳极宽度方向的烟气通道二210，所述烟气通道一209与烟气通道二210相连通。

所述升降系统包括丝杆212和电机213，所述电机213安装在铝电解槽上部结构上，所述电机213通过联轴器与丝杆212的上端连接，所述丝杆212的下端与外框架203通过螺纹连接。每套装置可以配套两套或者多套升降系统。

工作原理如下：

炭素阳极产生的二氧化碳混合气体经过烟气通道一209和烟气通道二210通过高温烟气排烟管211排入烟气净化系统，在排入烟气净化系统前，高温烟气必须进行余热回收，变成低温烟气。通过电机213调节外框架203底部与电解质距离，即调整烟气通道一209和烟气通道二210的高度，其目的主要是防止下面的电解质浸蚀和逐渐堆积在下料孔201使其堵塞。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的 “一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种辅助下料结构，其特征在于，包括下料孔、氧化铝导流罩和外框架；所述下料孔竖向设置在外框架的中部，位置和数量与下料器相匹配；所述下料孔的上方连接有氧化铝导流罩；所述下料孔的中上部设置有密封挡板，所述密封挡板的一侧与下料孔的内壁铰接，所述密封挡板的上表面通过弹簧连接到下料孔的上方孔壁上。

2.根据权利要求1所述的辅助下料结构，其特征在于，所述密封挡板的一侧与下料孔的内壁通过合页或者销轴铰接。

3.根据权利要求1所述的辅助下料结构，其特征在于，所述氧化铝导流罩为上开口直径大于下开口直径的圆锥形。

4.一种铝电解槽高温烟气收集装置，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的辅助下料结构、保温结构、集气排烟系统和升降系统；所述保温结构设置在所述外框架的内部以及下料孔、氧化铝导流罩的外部；所述集气排烟系统包括烟气通道和高温烟气排烟管，所述烟气通道设置于电解质与外框架、阳极覆盖料的底面之间，所述高温烟气排烟管与烟气通道相连通；所述升降系统设置在所述外框架的上方，并与外框架连接。

5.根据权利要求4所述的铝电解槽高温烟气收集装置，其特征在于，所述保温结构包括上部的空气保温层和下部的耐高温保温材料。

6.根据权利要求5所述的铝电解槽高温烟气收集装置，其特征在于，所述耐高温保温材料为氧化铝颗粒、玻璃纤维板/毡、纳米纤维板/毡或者硅藻土保温砖。

7.根据权利要求4所述的铝电解槽高温烟气收集装置，其特征在于，所述集气排烟系统的烟气通道包括沿着炭素阳极长度方向的烟气通道一和沿着炭素阳极宽度方向的烟气通道二，所述烟气通道一与烟气通道二相连通。

8.根据权利要求4所述的铝电解槽高温烟气收集装置，其特征在于，所述升降系统包括丝杆和电机，所述电机安装在铝电解槽上部结构上，所述电机通过联轴器与丝杆的上端连接，所述丝杆的下端与外框架通过螺纹连接。

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