CN220057059U - 一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，涉及铝电解技术领域，能够对铝电解槽生产过程进行动态能量平衡的调节，以适应清洁能源的供电波动。铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，包括：铝电解槽；监测模块，分别与所述铝电解槽的下料装置、电能检测装置和温度检控装置电连接；物料平衡调节模块，与所述下料装置电连接；能量平衡调节模块，与所述温度检控装置电连接；总控制模块，分别与所述监测模块、所述物料平衡调节模块和所述能量平衡调节模块连接。

Description

一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统

技术领域

本申请涉及铝电解技术领域，尤其涉及一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统。

背景技术

目前，现代铝工业是用电大户，铝电解系列一般配置有几百台电解槽，需要供给较高的用电负荷。目前我国电解铝生产用电力能源严重依赖煤电，随着能源结构优化进程的推进，降低火电消纳，增加清洁能源使用比例，是未来电解铝行业发展的有效途径。

然而，清洁能源的开发利用方式主要有水力发电、风能利用、太阳能转化等，但水力发电受季节的影响较大，风力发电及太阳能发电波动较大、可调节性差，当前清洁能源发电技术还无法实现真正的调控并网。因此，大型铝电解系列若直接采用清洁能源供电，则供电侧会频繁发生负荷波动，容易破坏电解槽的能量平衡，会影响系列生产的稳定运行。

实用新型内容

本申请实施例提供一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统及控制方法，能够对铝电解槽生产过程进行动态能量平衡的调节，以适应清洁能源的供电波动。

本申请实施例的第一方面，提供一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，包括：

铝电解槽；

监测模块，分别与所述铝电解槽的下料装置、电能检测装置和温度检控装置电连接；

物料平衡调节模块，与所述下料装置电连接；

能量平衡调节模块，与所述温度检控装置电连接；

总控制模块，分别与所述监测模块、所述物料平衡调节模块和所述能量平衡调节模块连接。

在一些实施方式中，所述下料装置包括氧化铝下料器和氟化铝下料器；

所述温度检控装置包括热流计、烟气流量控制装置、侧部余热控制装置、阳极保温装置和槽盖板密封装置；

所述电能检测装置包括所述铝电解槽的进电侧电流电压采集器和出电测电流电压采集器。

在一些实施方式中，所述热流计用于基于采集所述铝电解槽的目标表面的热流密度反馈散热功率分布情况，所述目标表面为以所述铝电解槽的摇篮架所在的底边为横坐标，以所述铝电解槽的阴极和阳极连线为纵坐标组成的平面。

在一些实施方式中，所述烟气流量控制装置包括烟气温度在线监测装置和排烟支管调节阀，所述烟气温度在线监测装置和所述排烟支管调节阀均设置在所述铝电解槽的烟道的排烟支管上；

所述烟气温度在线监测装置与所述监测模块电连接，所述排烟支管调节阀与所述能量平衡调节模块电连接。

在一些实施方式中，所述侧部余热控制装置包括多个热交换装置，所述热交换装置设置在所述铝电解槽的摇篮架之间的侧壁槽壳上；

每个所述热交换装置的进口和出口中的一者通过调节泵与第一循环总管路并联，每个所述热交换装置的进口和出口中的另一者与第二循环总管路并联，所述第一循环总管路和所述第二循环总管路用于连通于热交换循环系统。

在一些实施方式中，在所述热交换装置处于散热状态的情况下，所述第一循环总管路连通于所述热交换循环系统的冷端，所述第二循环总管路连通于所述热交换循环系统的热端；

在所述热交换装置处于保温状态的情况下，所述第一循环总管路连通于所述热交换循环系统的热端，所述第二循环总管路连通于所述热交换循环系统的冷端。

在一些实施方式中，不同的所述热交换装置的所述调节泵是相互独立控制的。

在一些实施方式中，所述阳极保温装置包括第一层耐蚀耐高温板、第二层隔热耐温板或毡以及第三层绝热保温毡；

所述第一耐蚀耐高温板贴覆于所述铝电解槽的阳极的表面，所述第二层隔热耐温板或毡位于所述第一层耐蚀耐高温板和所述第三层绝热保温毡之间。

在一些实施方式中，所述第二层隔热耐温板或毡的厚度是可调的。

在一些实施方式中，所述第三层绝热保温毡是可移动的。

在一些实施方式中，所述槽盖板密封装置包括盖板间密封毡条和盖板保温层；

所述盖板保温层包括隔热层和反射层，所述隔热层设置于槽盖板的上表面，所述反射层设置于所述隔热层远离槽盖板的一侧表面。

本申请实施例的第二方面，提供一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控方法，应用于如第一方面所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，所述方法包括：

通过监测模块，获取电能检测装置采集的铝电解槽的进电侧电流和电压，并核准所述铝电解槽的发热功率的波动情况；

基于所述发热功率的波动情况，通过物料平衡调节模块调节下料装置的下料速率，以及通过能量平衡调节模块调节温度检控装置。

在一些实施方式中，所述基于所述发热功率的波动情况，通过物料平衡调节模块调节下料装置的下料速率，以及通过能量平衡调节模块调节温度检控装置，包括：

在所述发热功率增加第一阈值的情况下，通过所述物料平衡调节模块控制缩短所述下料装置的下料时间间隔；和/或，

通过所述能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制增大排烟支管调节阀的开度；和/或，

通过所述能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制第一循环总管路连通于热交换循环系统的冷端，以及第二循环总管路连通于所述热交换循环系统的热端；和/或，

通过所述能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制移除阳极保温装置的第三层绝热保温毡；

在所述发热功率下降第二阈值的情况下，通过所述物料平衡调节模块控制延长所述下料装置的下料时间间隔；和/或，

通过所述能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制减小所述排烟支管调节阀的开度；和/或，

通过所述能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制所述第一循环总管路连通于所述热交换循环系统的热端，所述第二循环总管路连通于所述热交换循环系统的冷端；和/或，

通过所述能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制所述阳极保温装置的所述第三层绝热保温毡覆盖于第二层隔热耐温板或毡上。

本申请实施例提供的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，总控制模块能够实时监控铝电解槽输入能量，即体系发热功率的变化，当供电电流在一定范围内波动时，物料平衡调节模块自动调整氧化铝、氟化铝等入料的消耗速率，能量平衡调节模块可以自动调整铝电解槽体系各区域的散热功率比例分配，快速建立变电流情况下动态的能量平衡与物料平衡，在可控范围最优满足铝电解柔性生产的需求，实现电解槽在供电负荷波动下的稳定运行，能够适应清洁能源的供电波动，不影响铝电解正常生产。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统的示意性结构框图；

图2为本申请实施例提供的一种铝电解槽的示意性局部侧视图；

图3为本申请实施例提供的一种铝电解槽的示意性局部主视图；

图4为本申请实施例提供的一种铝电解槽的阳极保温装置的示意性结构图；

图5为本申请实施例提供的一种铝电解槽的槽盖板密封装置的示意性结构图；

图6为本申请实施例提供的一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控方法的示意性流程图。

具体实施方式

为了更好的理解本说明书实施例提供的技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本说明书实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本说明书实施例以及实施例中的具体特征是对本说明书实施例技术方案的详细的说明，而不是对本说明书技术方案的限定，在不冲突的情况下，本说明书实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“两个以上”包括两个或大于两个的情况。

目前，预焙电解槽能量平衡对于铝电解系列的稳定运行至关重要，电解槽只有输入能量与支出能量相匹配才能维持稳定，电解生产才能保持平稳运行。铝电解槽，特别是大型槽是一个热容量大、滞后性很强的电化学反应系统，一旦发生热槽或冷槽，短时间内是无法恢复到原来的平衡状态，而且恢复期能耗、物耗会大幅增加，还间接影响槽寿命等指标，如若发生病槽后处理不当会造成漏炉、停槽等事故。

现代铝工业是用电大户，铝电解系列一般配置有几百台电解槽，需要供给较高的用电负荷。目前我国电解铝生产用电力能源严重依赖煤电，电解铝的能源结构中煤电占比高达88％，随着能源结构优化进程的推进，降低火电消纳，增加清洁能源使用比例，是未来电解铝行业发展的有效途径。

然而，清洁能源的开发利用方式主要有水力发电、风能利用、太阳能转化等，但水力发电受季节的影响较大，风力发电及太阳能发电波动较大、可调节性差，当前清洁能源发电技术还无法实现真正的调控并网。因此现代大型铝电解系列若直接采用清洁能源供电，则供电侧会频繁发生负荷波动，极易破坏电解槽的能量平衡，严重影响系列生产的稳定运行。

有鉴于此，本申请实施例提供一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统及控制方法，能够对铝电解槽生产过程进行动态能量平衡的调节，以适应清洁能源的供电波动。

本申请实施例提供一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，图1为本申请实施例提供的一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统的示意性结构框图。如图1所示，本申请实施例提供的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，包括：铝电解槽100，铝电解槽100包括铝电解槽的下料装置110、电能检测装置120和温度检控装置130。监测模块200分别与铝电解槽100的下料装置110、电能检测装置120和温度检控装置130电连接；物料平衡调节模块300与下料装置110电连接；能量平衡调节模块400与温度检控装置130电连接。总控制模块500分别与监测模块200、物料平衡调节模块300和能量平衡调节模块400连接。

本申请实施例提供的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，总控制模块能够实时监控铝电解槽输入能量，即体系发热功率的变化，当供电电流在一定范围内波动时，物料平衡调节模块自动调整氧化铝、氟化铝等入料的消耗速率，能量平衡调节模块可以自动调整铝电解槽体系各区域的散热功率比例分配，快速建立变电流情况下动态的能量平衡与物料平衡，在可控范围最优满足铝电解柔性生产的需求，实现率电解槽在供电负荷波动下的稳定运行，能够适应清洁能源的供电波动，不影响铝电解正常生产。

在一些实施方式中，示例性的，图2为本申请实施例提供的一种铝电解槽的示意性局部侧视图；图3为本申请实施例提供的一种铝电解槽的示意性局部主视图；图4为本申请实施例提供的一种铝电解槽的阳极保温装置的示意性结构图；

图5为本申请实施例提供的一种铝电解槽的槽盖板密封装置的示意性结构图。结合图1-图5，下料装置110包括氧化铝下料器和氟化铝下料器，氧化铝和氟化铝是铝电解槽的反应物料。物料平衡调节模块可以调节氧化铝、氟化铝消耗速率调节，在变电流情况下物料平衡调节模块根据铝电解槽电流效率、物料单耗、下料器容量等参数，自动调整氧化铝、氟化铝下料速率，将氧化铝、氟化铝按照不同的时间间隔加入到电解槽，满足变电流铝电解的柔性生产过程。

温度检控装置包括热流计、烟气流量控制装置、侧部余热控制装置、阳极保温装置和槽盖板密封装置；电能检测装置包括铝电解槽的进电侧电流电压采集器和出电测电流电压采集器。热流计用于基于采集铝电解槽的目标表面的热流密度反馈散热功率分布情况，目标表面为以铝电解槽的摇篮架71所在的底边为横坐标，以铝电解槽的阴极2和阳极1连线为纵坐标组成的平面。示例性的，在铝电解槽体系表面以摇篮架71位置为横轴坐标点，以铝电解槽阴、阳极区域为纵坐标轴，对铝电解槽体系表面划分网格进行能量平衡模拟仿真，采用热流计测试铝电解槽阴、阳极各区域网格表面热流密度，定量反馈铝电解槽各区域的散热功率分布比例。

烟气流量控制装置包括烟气温度在线监测装置31和排烟支管调节阀32，烟气温度在线监测装置31和排烟支管调节阀32均设置在铝电解槽的烟道的排烟支管3上；烟气温度在线监测装置31与监测模块200电连接，排烟支管调节阀32与能量平衡调节模块400电连接。实时监测烟气温度和流量的变化，通过无线或有线方式传送给能量平衡调节模块，实时监控电解槽烟气通过烟道带走的热量。烟气流量控制模块通过电解槽排烟支管调节阀调整烟气流量，控制烟气带走的热量，维持电解槽能量平衡。

侧部余热控制装置包括多个热交换装置5，热交换装置5设置在铝电解槽的摇篮架71之间的侧壁槽壳7上；每个热交换装置5的进口和出口中的一者通过调节泵51与第一循环总管路52并联，每个热交换装置5的进口和出口中的另一者与第二循环总管路53并联，第一循环总管路52和第二循环总管路53用于连通于热交换循环系统54。

示例性的，总控制模块可以在铝电解槽的进电侧和出电侧采集体系电压信号，实时监控铝电解槽输入能量的变化，即可以监控到铝电解槽的发热功率的变化，用电设备会在运行过程中发热，在变电流情况下按照变动的发热功率及物料消耗速率，根据能量平衡仿真及测试反馈量，相应调整物料平衡调节模块、能量平衡调节模块，以快速建立动态的能量平衡与物料平衡。

示例性的，在热交换装置5处于散热状态的情况下，第一循环总管路52连通于热交换循环系统54的冷端，第二循环总管路53连通于热交换循环系统54的热端；在热交换装置5处于保温状态的情况下，第一循环总管路52连通于热交换循环系统54的热端，第二循环总管路53连通于热交换循环系统54的冷端。不同的热交换装置5的调节泵51是相互独立控制的，可以调节对应槽壳侧壁的散热量。

在一些实施方式中，参考图4，阳极保温装置包括第一层耐蚀耐高温板12、第二层隔热耐温板或毡13以及第三层绝热保温毡14，需要说明的是，第二层可以是板，也可以是毡。第一耐蚀耐高温板12贴覆于铝电解槽的阳极1的表面，第二层隔热耐温板或毡13位于第一层耐蚀耐高温板12和第三层绝热保温毡14之间。第二层隔热耐温板或毡13的厚度是可调的；第三层绝热保温毡14是可移动的，第三层绝热保温毡14是可以移开或覆盖上的。通过调整第二层隔热耐温板或毡13的厚度，以调节阳极1表面的散热量，保持电解槽的能量平衡。

在一些实施方式中，参考图5，槽盖板密封装置包括盖板间密封毡条41和盖板保温层；盖板保温层包括隔热层和反射层，隔热层设置于槽盖板4的上表面，反射层设置于隔热层远离槽盖板4的一侧表面。槽盖板4之间衔接密封在盖板边缘骨架上设置凹槽42，将柔性的密封毡条41嵌入凹槽42内，密封毡条41采用耐高温、耐腐蚀致密材料，通过密封毡条41之间的柔性接触达到有效密封。槽盖板4表面保温涂层包括隔热涂层和热反射涂层，隔热涂层涂敷于基体槽盖板表面，热反射涂层涂敷于隔热涂层上。

本申请实施例提供的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，在变电流情况下能量平衡调节模块根据铝电解槽的热工特征分布及需求，结合各温度检控模块的热流量反馈，最优调整各区域的散热功率比例分配。

本申请实施例的第二方面，提供一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控方法，应用于如第一方面所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，图6为本申请实施例提供的一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控方法的示意性流程图。如图6所示，铝电解槽柔性生产能量平衡调控方法包括：

S601：通过监测模块，获取电能检测装置采集的铝电解槽的进电侧电流和电压，并核准铝电解槽的发热功率的波动情况。

S602：基于发热功率的波动情况，通过物料平衡调节模块调节下料装置的下料速率，以及通过能量平衡调节模块调节温度检控装置。

步骤S602，可以包括：

在发热功率增加第一阈值的情况下，通过物料平衡调节模块控制缩短下料装置的下料时间间隔。

步骤S602，可以包括：

通过能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制增大排烟支管调节阀的开度。

步骤S602，可以包括：

通过能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制第一循环总管路连通于热交换循环系统的冷端，以及第二循环总管路连通于热交换循环系统的热端。

步骤S602，可以包括：

通过能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制移除阳极保温装置的第三层绝热保温毡。

步骤S602，可以包括：

在发热功率下降第二阈值的情况下，通过物料平衡调节模块控制延长下料装置的下料时间间隔。

通过能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制减小排烟支管调节阀的开度。

步骤S602，可以包括：

通过能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制第一循环总管路连通于热交换循环系统的热端，第二循环总管路连通于热交换循环系统的冷端。

步骤S602，可以包括：

通过能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制阳极保温装置的第三层绝热保温毡覆盖于第二层隔热耐温板上。

需要说明的是，可以根据具体的发热功率以及散热功率的分布，进行不同位置的散热或保温调节，在发热功率过高的情况下，散热调节步骤可以更多。第一阈值和第二阈值可以根据铝电解槽的柔性生产具体平衡需求进行设定。例如第一阈值可以是20kW，第二阈值可以是25kW，只是示意性的，不作为具体限定。

示例性的，在铝电解槽稳定的状态下，输入铝电解槽的体系能量与支出铝电解过程的电化学反应能和电解槽体系散热损失的能量相平衡。工业铝电解采用炭阳极生产高温的熔融铝，当阳极产物为纯CO₂气体时，铝电解的理论能耗为6.32kWh/kg。目前大型铝电解槽的综合能耗虽已接近13kWh/kg，但与理论值相比差距还是很大，因此铝电解槽的热工效率较低，约有50％的能量从电解槽体系表面散热损失。在系列电流变化的情况下，输入电解槽的能量随之变化，若铝电解槽体系表面的散热不匹配，则铝电解槽会转入热行程或冷行程，如槽温过高或偏低等情况，严重时会发生热槽或冷槽等异常槽况，给电解生产带来不良影响。铝电解槽能量平衡体系是实现能量平衡调控的对象，铝电解槽能量平衡体系选取在电解槽和空间环境之间形成的封闭界面上。铝电解槽体系散热能量在界面上的静态分布与动态变化是铝电解槽槽况波动的外在显现，目前大型铝电解槽体系表面各区域散热功率的范围为：单位以电压(V)表示，阳极区烟气散热量0.28V-0.50V占比20-30％，槽盖板散热量0.38V-0.60V占比20-35％，阴极区侧部散热量0.4V-0.65V占比25-40％。其中，阳极表面散热包含在体系内，其间接影响烟气和槽盖板的散热量。

示例性的，铝电解槽的输入能量是调节电解槽能量平衡的前提，铝电解槽控制模块在电解槽体系的进电侧阳极导杆11处和出电侧阴极2的钢棒处采集体系电压信号，实时监控电解槽输入能量的变化，即用于体系发热功率的变化。

示例性的，在强化电流10％的情况下，即进电侧的电流值增大10％的波动情况下，在阳极电流密度和母线电流密度允许的安全范围内，铝电解槽运行电流达到550kA。在极距保持不变的情况下，总控制模块500采集体系电压为3.455v，核准体系发热功率增加82.0kW。在第一阈值为20kW的情况下，82kW超出20kW，则可以进行加强散热的调节。

总控制模块500及时干预物料平衡调节模块300，物料平衡调节模块300自动调整氧化铝、氟化铝消耗速率，缩短氧化铝、氟化铝下料时间间隔，增加氧化铝消耗总量，满足强化电流下铝电解槽的正常运行。

总控制模块500及时干预能量平衡调节模块400，能量平衡调节模块400参照铝电解槽的热工特性，通过调整烟气流量控制装置、侧部余热控制装置，增加体系的散热功率。

在强化电流10％的情况下，阳极保温装置采用两层耐蚀耐温板，即第一层耐蚀耐高温板12，第二层隔热耐温板或毡13，以增加阳极上部散热，可以移除第三层绝热保温毡14。

在线调整电解槽烟气通过烟道带走的热量，通过电解槽排烟支管调节阀32调整烟气流量，增加烟气带走热量52.0kW，烟气流量散热调整为199.5kW，占总散热的20.4％,满足电解槽上部烟气的热工特性。

侧部余热控制装置的热交换装置5，其进口通过调节泵51并联设置于第一循环总管路52上，其出口直接并联设置于第二循环总管路53上。第一循环总管路52连通于热交换循环系统54的冷端，第二循环总管路53连通于热交换循环系统的54热端；热交换装置5通过调节泵51增加电解槽侧部换热功率30.0kW，侧部熔体区散热调整为218.3kW，占总散热的22.4％，满足电解槽侧部熔体区的热工特性。

在强化电流10％的情况下，能量平衡调节模块按照增加的发热功率，调整烟气流量控控制装置、侧部余热控制装置相应的散热比例，快速建立变电流情况下电解槽的动态能量平衡，在可控范围内实现铝电解柔性生产运行。

示例性的，在降低电流20％的情况下，铝电解槽运行电流调整到400kA。在极距保持不变的情况下总控制模块采集体系电压为2.513v，体系发热功率减少120.0kW。

总控制模块及时干预物料平衡调节模块，物料平衡调节模块自动调整氧化铝、氟化铝消耗速率，延长氧化铝、氟化铝下料时间间隔，减少氧化铝消耗总量，满足降低电流下铝电解槽的正常运行。

总控制模块及时干预能量平衡调节模块，能量平衡调节模块参照铝电解槽的热工特性，通过调整侧部余热控制装置、烟气流量控制装置的散热量，降低体系的散热功率。

在降低电流20％的情况下，阳极保温装置采用三层耐蚀耐温板毡，第一层为耐蚀耐高温板12，第二层为隔热耐温板或毡13，第三层为绝热保温毡14，以加强阳极上部保温，降低阳极表面的散热量。

烟气流量控制装置，在线调整铝电解槽烟气通过烟道带走的热量，通过电解槽排烟支管调节阀32调整烟气流量，降低烟气带走热量70.0kW，烟气流量散热调整为78.2kW，占总散热的10.1％，大大减少电解槽上部的散热量。

侧部余热控制装置的热交换装置5，其进口通过调节泵51并联设置于第一循环总管路52上，其出口直接并联设置于第二循环总管路53上。第一循环总管路52连通于热交换循环系统54的热端，第二循环总管路53连通于热交换循环系统54的冷端；热交换装置5通过调节泵51降低铝电解槽侧部换热功率50.0kW，侧部熔体区散热调整为138.3kW，占总散热的17.8％。通过热交换循环系统的热端补偿，加强电解槽侧部熔体区保温，维持电解槽正常炉帮厚度。

在降低电流20％的情况下，能量平衡调节模块按照减少的发热功率，调整烟气流量控制装置、侧部余热控制装置相应的散热比例，快速建立变电流情况下电解槽的动态能量平衡，在可控范围内实现铝电解柔性生产运行。

以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

铝电解槽能量平衡状态随物料平衡状态的变化而变化，在变电流情况下物料平衡调节模块自动调整氧化铝、氟化铝消耗速率，将氧化铝、氟化铝按变动的时间间隔加入到电解槽，满足变电流下铝电解柔性生产运行。

铝电解槽体系各区域的合理散热是电解槽稳定运行的基础，能量平衡仿真及测试对电解槽体系表面进行网格划分，定量反馈电解槽各区域的散热功率分布特征。在变电流情况下能量平衡调节模块依据电解槽的热工特征分布，根据各模块的热流量反馈，动态调整电解槽各区域的散热功率分布，维持电解槽的平稳运行。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

尽管已描述了本说明书的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本说明书范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本说明书进行各种改动和变型而不脱离本说明书的精神和范围。这样，倘若本说明书的这些修改和变型属于本说明书权利要求及其等同技术的范围之内，则本说明书也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，包括：

铝电解槽；

监测模块，分别与所述铝电解槽的下料装置、电能检测装置和温度检控装置电连接；

物料平衡调节模块，与所述下料装置电连接；

能量平衡调节模块，与所述温度检控装置电连接；

总控制模块，分别与所述监测模块、所述物料平衡调节模块和所述能量平衡调节模块连接。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

所述下料装置包括氧化铝下料器和氟化铝下料器；

所述温度检控装置包括热流计、烟气流量控制装置、侧部余热控制装置、阳极保温装置和槽盖板密封装置；

所述电能检测装置包括所述铝电解槽的进电侧电流电压采集器和出电测电流电压采集器。

3.根据权利要求2所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

所述热流计用于基于采集所述铝电解槽的目标表面的热流密度反馈散热功率分布情况，所述目标表面为以所述铝电解槽的摇篮架所在的底边为横坐标，以所述铝电解槽的阴极和阳极连线为纵坐标组成的平面。

4.根据权利要求2所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

所述烟气流量控制装置包括烟气温度在线监测装置和排烟支管调节阀，所述烟气温度在线监测装置和所述排烟支管调节阀均设置在所述铝电解槽的烟道的排烟支管上；

所述烟气温度在线监测装置与所述监测模块电连接，所述排烟支管调节阀与所述能量平衡调节模块电连接。

5.根据权利要求2所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

所述侧部余热控制装置包括多个热交换装置，所述热交换装置设置在所述铝电解槽的摇篮架之间的侧壁槽壳上；

每个所述热交换装置的进口和出口中的一者通过调节泵与第一循环总管路并联，每个所述热交换装置的进口和出口中的另一者与第二循环总管路并联，所述第一循环总管路和所述第二循环总管路用于连通于热交换循环系统。

6.根据权利要求5所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

在所述热交换装置处于散热状态的情况下，所述第一循环总管路连通于所述热交换循环系统的冷端，所述第二循环总管路连通于所述热交换循环系统的热端；

在所述热交换装置处于保温状态的情况下，所述第一循环总管路连通于所述热交换循环系统的热端，所述第二循环总管路连通于所述热交换循环系统的冷端。

7.根据权利要求6所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

不同的所述热交换装置的所述调节泵是相互独立控制的。

8.根据权利要求2所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

所述阳极保温装置包括第一层耐蚀耐高温板、第二层隔热耐温板或毡以及第三层绝热保温毡；

所述第一层耐蚀耐高温板贴覆于所述铝电解槽的阳极的表面，所述第二层隔热耐温板或毡位于所述第一层耐蚀耐高温板和所述第三层绝热保温毡之间；

所述第二层隔热耐温板或毡的厚度是可调的。

9.根据权利要求8所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

所述第三层绝热保温毡是可移动的。

10.根据权利要求2所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

所述槽盖板密封装置包括盖板间密封毡条和盖板保温层；

所述盖板保温层包括隔热层和反射层，所述隔热层设置于槽盖板的上表面，所述反射层设置于所述隔热层远离槽盖板的一侧表面。