CN220851778U - 一种电解槽出液系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于有色冶炼领域，特别涉及一种电解槽出液系统。为了解决现有技术由于采用自动出铝包实现电解槽出液的运输，从而导致电解槽出液保温效果差、烟气热量的利用率低且电解槽不能连续出液的技术问题，本实用新型提供了一种电解槽出液系统，包括用于连通电解槽和铸造系统的输送管道，输送管道包括内管道和外管道，外管道套设在内管道外，并与内管道外壁形成用于运输烟气的烟道，内管道的内壁上设有用于直接承载电解槽出液的耐高温导热层，或者内管道为用于直接承载电解槽出液的耐高温导热管。本实用新型通过直接在内管道内运输电解槽出液，能够增强电解槽出液与烟气间的保温效果、提高烟气热量的利用率且使电解槽能够连续出液。

Description

一种电解槽出液系统

技术领域

本实用新型属于有色冶炼领域，特别涉及一种电解槽出液系统。

背景技术

国内外的炼铝方法的主流技术是大型预焙阳极铝电解槽电解法炼铝技术，在电解槽内，直流电通过阳极进入电解质中并对电解质进行电解，电解产生的铝液留存的电解质下方的熔池内，电解过程产生的高温烟气与低温空气混合后进入烟气净化系统。

在当前的铝电解生产中，电解产生的高温烟气的主要成分为二氧化碳和一氧化碳气体，其温度为920-950℃，而高温气体在与低温空气混合后体积约膨胀100倍，温度降低至100-130℃，利用价值较低、碳浓度低，导致进行碳捕集的难度增大。而如果不进行碳捕集，会向大气中排放大量二氧化碳和一氧化碳气体，一方面，会污染环境；另一方面，需要购买碳指标，增加了成本。

申请公布号为CN 106987864 A，申请公布日为2017.07.28的中国发明专利申请公开了一种铝电解高温烟气和铝包组合输送系统，包括分别输送高温烟气和铝包的输送管道，输送管道分为内外两层管道，内管道为铝包输送管道，外管道套设在内管道外，并与内管道外壁形成用于输送高温烟气的环形截面管腔，铝电解槽集气罩的烟气管与外管道连通，并通过外管道连接至烟气处理系统；内管道分别连接铝电解槽和熔铸车间，内管道内设有与铝电解槽下部的出铝口对接的出铝管，内管道内设有自动出铝包和铝包自动输送组件。

上述铝电解高温烟气和铝包组合输送系统虽然通过内、外管道使高温烟气与熔融铝液相互保温，能够减少铝电解的能耗，但上述高温烟气中也加入了适量的空气，导致高温烟气的温度为600-800℃，同时，自动出铝包需要在铝电解槽和熔铸车间内往返运动，一方面，铝液位于自动出铝包内，铝液与高温烟气进行相互保温的保温效果较差；另一方面，在自动出铝包从熔铸车间返回铝电解槽时，自动出铝包里面是空的，并不能与高温烟气进行相互保温，导致高温烟气的热量利用率低；再一方面，在自动出铝包往返的过程中，熔铸车间无法获得铝液，即电解槽无法连续出液。当然，在镁电解生产过程中也有类似问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电解槽出液系统，以解决现有技术中由于采用自动出铝包实现电解槽出液的运输，从而导致电解槽出液保温效果差、烟气热量的利用率低且电解槽不能连续出液的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的电解槽出液系统的技术方案是：

一种电解槽出液系统，包括用于连通电解槽和铸造系统的输送管道，所述输送管道包括内管道和外管道，所述外管道套设在内管道外，并与内管道外壁形成用于运输烟气的烟道，所述内管道的内壁上设有用于直接承载电解槽出液的耐高温导热层，或者内管道为用于直接承载电解槽出液的耐高温导热管。

有益效果为：本实用新型为改进型发明创造，通过在内管道内直接输送电解槽出液，能够使液体源源不断地从电解槽输送至铸造系统，相对于背景技术中的技术方案而言，一方面，液体与高温烟气间能够直接通过内管道或内管道与耐高温导热层交换热量，不需要通过自动出铝包，从而增强液体与高温烟气间的保温效果；另一方面，能够避免在自动出铝包从熔铸车间返回铝电解槽时，高温烟气不能与液体相互保温，从而提高高温烟气的热量利用率；再一方面，电解槽能够连续出液。综上所述，本实用新型通过直接在内管道内运输电解槽出液，能够增强电解槽出液与烟气间的保温效果、提高烟气热量的利用率且使电解槽能够连续出液。

更进一步地，电解槽出液系统还包括与烟道连通的排烟管和用于与排烟管进行热交换的余热利用热交换系统。

有益效果为：通过设置余热利用热交换系统，能够有效地利用高温烟气中的热量，将该部分热量输送到发电系统或供暖系统等系统中，从而将该部分热量利用起来。

更进一步地，所述烟道靠近铸造系统的一端与排烟管连通。

有益效果为：通过在烟道靠近铸造系统的一端设置排烟管，能够在液体从电解槽运送到铸造系统的过程中，使高温烟气一直对液体进行保温，提高高温烟气热量的利用率。

更进一步地，在排烟管位于余热利用热交换系统的下游处依次设有烟气净化系统和碳捕集系统。

有益效果为：与余热利用热交换系统经过热交换后的低温烟气输送到烟气净化系统中，利用氧化铝去除烟气中的氟化物，之后，经过净化后的烟气到达碳捕集系统，通过化学吸收法或物理吸收法等技术进行碳分离和捕集，能够有效地减少碳排放。同时，由于在整个过程中，利用余热利用热交换系统对高温烟气进行降温，而不是向高温烟气中充入大量空气，因此，烟气的体积较小、碳浓度高，进行碳捕集的难度较小。

更进一步地，所述输送管道包括配液管、用于连通铸造系统和配液管的出液总管和用于连通各个电解槽和配液管的出液支管。

有益效果为：通过设置配液管和出液总管，能够减少所有电解槽中液体从电解槽流入铸造系统中的总路程；通过配液管将液体混合，能够保证距铸造系统远近不一的电解槽中的液体进入铸造系统时的温度相同。

更进一步地，所述出液支管和/或出液总管上设有用于控制电解槽出液流量的控制阀。

有益效果为：通过控制阀，能够方便地控制液体的流量；通过位于出液支管上的控制阀，还可以使靠近铸造系统的电解槽中流出的液体增多，远离铸造系统的电解槽流出的液体减少，进而提高流入铸造系统的液体的温度。

更进一步地，所述外管道的外部设有保温层。

有益效果为：通过设置保温层，能够使输送管道内的热量尽可能少地散失到外界，从而使流入铸造系统的液体的温度变高。

更进一步地，电解槽出液系统还包括用于设置在电解槽上部并与阳极组密封连接的集气装置，所述集气装置用于与电解层的上表面之间形成与烟道连通的烟气通道。

有益效果为：通过设置集气装置和烟气通道，能够使不断产生的高温烟气在压力的作用下直接进入集气装置。由于高温烟气不需要跟空气混合，相对于背景技术中的技术方案而言，也就能够进一步地利用高温烟气的余热和更方便地进行碳捕集。

更进一步地，电解槽出液系统还包括安装在集气装置上的单向下料装置，所述集气装置和所述单向下料装置密封连接，所述单向下料装置上设有用于打开和闭合单向下料装置的单向阀。

有益效果为：通过设置单向阀，能够在补充原料时，直接将原料倒入单向下料装置中即可，在原料的压力的作用下，单向阀打开并能够使原料流入电解槽内；在全部原料流入电解槽内后，单向阀自动关闭，避免高温烟气溢出。一方面，不需要人手动控制阀门，操作简单；另一方面，在单向阀上方的原料逐渐减少时，单向阀的开度逐渐变小，从而能够有效地避免高温烟气溢出。

更进一步地，所述耐高温导热层为碳素层。

有益效果为：一方面，碳素层能够有效地避免高温液体腐蚀管道；另一方面，碳素层的导热性好，能够有效地增大液体与高温烟气间的换热速率。

附图说明

图1为本实用新型电解槽出液系统的具体实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型电解槽出液系统的具体实施例1中的铝电解槽与输送管道的剖视图；

图3为本实用新型电解槽出液系统的具体实施例1单向下料装置的结构示意图。

图中：1、铝电解槽；2、碳素层；3、铝液层；4、电解质层；5、集气装置；6、阳极组；7、烟气通道；8、单向下料装置；9、单向阀；10、出液支管；11、外管道；12、烟道；13、支撑板；14、出液支管控制阀；15、配液管；16、出液总管；17、出液总管控制阀；18、铸造系统；19、排烟管；20、余热利用热交换系统；21、烟气净化系统；22、碳捕集系统。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型所提供的电解槽出液系统的具体实施例1：

本实施例主要提供一种直接使电解槽出液在内管道内流动的电解槽出液系统，通过使电解槽出液直接在内管道内流动，而不是由自动出铝包运输，从而能够连续地运输电解槽出液、提高高温烟气热量的利用率和增强液体的保温效果。

如图1-3所示，以本具体实施例使用在铝电解槽出液系统中进行详细介绍。

本实用新型提供了一种电解槽出液系统，包括余热利用热交换系统20、烟气净化系统21、碳捕集系统22、连通电解槽1与铸造系统18的输送管道和排烟管19。输送管道分为用于输送铝液的内管道和外管道11，内管道的内壁上设有用于直接承载铝液的耐高温导热层。外管道11套设在内管道外，并与内管道外壁形成用于运输烟气的烟道12，在外管道11上设有保温层，排烟管19的一端与烟道12靠近铸造系统18的一端连通，排烟管19的另一端依次连接余热利用热交换系统20、烟气净化系统21和碳捕集系统22。在本实施例中，内管道和外管道11间通过支撑板13固定，耐高温导热层为碳素层，但在其他实施例中，内管道和外管道11间也可以通过支撑柱或其他方式固定，耐高温导热层也可由氮化硅结合碳化硅材料制成。

在本实施例中，电解槽1包括设置在电解槽1下部的碳素层2、位于碳素层2上方的铝液层3、位于铝液层3上方的电解质层4和一端浸没在电解质层4中的阳极组。电解槽出液系统包括用于设置在电解槽上部并与阳极组6密封连接的集气装置5，所述集气装置5用于与电解层的上表面之间形成与烟道12连通的烟气通道7。集气装置5与烟道12连通，铝液层3与内管道连通。

在电解铝时，不断产生高温烟气，由于烟气通道7为密闭通道，所以电解产生的高温烟气在压力的作用下，经过烟气通道7和集气装置5进入烟道12内；不断产生的铝液在烟气通道7处的高压气体的压力的作用下，从铝液层进入内管道中。由于在本实施例中的高温烟气不需要跟空气混合，所以能够保证烟气的温度在920-950℃的范围内，相对于背景技术中的技术方案而言，能够进一步地利用高温烟气的余热和更方便地进行碳捕集。

为了方便下料，电解槽1还包括设置在集气装置5上的单向下料装置8，集气装置5和单向下料装置8密封连接，单向下料装置8上设有用于打开和闭合单向下料装置8的单向阀9。通过设置单向阀9，能够在补充原料时，直接将原料倒入单向下料装置8中即可，在原料的压力的作用下，单向阀9打开并能够使原料流入电解槽1内；在全部原料流入电解槽1内后，单向阀9自动关闭，避免高温烟气溢出。一方面，不需要人手动控制阀门，操作简单；另一方面，在单向阀9上方的原料逐渐减少时，单向阀9的开度逐渐变小，从而能够有效地避免高温烟气溢出。

在本实施例中，高温烟气从烟道12运动到排烟管19后，首先经过余热利用热交换系统20，在余热利用热交换系统20中，可以充入冷介质与高温烟气进行充分地换热，之后将换热后得到的热介质输送到发电系统或供暖系统等系统中，从而将该部分热量利用起来。在本实施例中，该介质为水，但在其他实施例中，该介质也可以为盐水或空气等介质。

在本实施例中，高温烟气在经过余热利用热交换系统20降温后，依次经过烟气净化系统21和碳捕集系统22，其中，烟气经过系统通过氧化铝去除烟气中的氟化物，碳捕集系统22通过化学吸收法或物理吸收法等技术进行碳分离和捕集，这些技术均为现有技术，故不详细介绍。本实用新型的要点在于：高温烟气通过余热利用热交换系统20降温，而不是向高温烟气中充入大量空气进行降温，因此，烟气的体积较小、碳浓度高，进行碳捕集的难度较小。

在本实施例中，还可以将多个电解槽1通过输送管道并联起来，具体的，输送管道包括配液管15、用于连通铸造系统18和配液管15的出液总管16和用于连通各个电解槽和配液管15的出液支管10，出液总管16与配液管15在配液管15靠近铸造系统18的一侧连通，从而减少输送管道的总长度。在出液支管10和出液总管16上分别设有用于控制铝液流量的出液支管控制阀14和出液总管控制阀17。其中，出液支管10、配液管15和出液总管16均包括外管道11和内管道，出液支管10的外管道11的两端分别与集气装置5和配液管15的外管道连通，出液支管10的内管道的两端分别与铝液层和配液管15的内管道连通；配液管15的外管道还与出液总管的外管道连通，配液管15的内管道还与出液总管的内管道连通；出液总管16的外管道还与排烟管19连通，出液总管16的内管道还与铸造系统连通。

在使用本电解槽出液系统时，通过在内管道内直接输送铝液，能够使铝液源源不断地从电解槽1输送至铸造系统18，相对于背景技术中的技术方案而言，一方面，液体与高温烟气间能够直接通过内管道或内管道与耐高温导热层交换热量，不需要通过自动出铝包，从而增强液体与高温烟气间的保温效果；另一方面，能够避免在自动出铝包从熔铸车间返回铝电解槽时，高温烟气不能与液体相互保温，从而提高高温烟气的热量利用率；再一方面，电解槽能够连续出液。通过在内管道的内壁上设置耐高温导热层，一方面，能够避免铝液腐蚀管道内壁；另一方面，能够提高铝液与高温烟气间的换热效率，从而提高铝液和高温烟气间相互保温的能力。同时，进入集气装置5中的高温烟气的温度为920-950℃，通过在外管道11上设置保温层，并通过配液管15减少铝液流动的总距离或增加保温层的厚度，从而保证流入铸造系统18的铝液温度不低于800℃，进一步地，还可以通过出液支管控制阀14控制每个电解槽处铝液的流量，从而保证流入铸造系统18的铝液温度不低于800℃。

本实用新型所提供的电解槽出液系统的具体实施例2：

本实施例提供一种高温烟气和铝液的不同排出方式，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，未设置集气装置，铝液不是被高温烟气压出来的，在电解槽底部设置排液管，排液管的两端分别位于铝液层和内管道内，铝液在重力的作用下流入内管道中，而烟气则通过抽吸装置被排入烟道中。

本实用新型所提供的电解槽出液系统的具体实施例3：

本实施例提供一种不同的单向下料装置，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，单向下料装置中不包括单向阀，而是包括一个普通阀门。在加料时，通过人工或电脑控制阀门的开启和关闭。

本实用新型所提供的电解槽出液系统的具体实施例4：

本实施例提供一种不同的针对高温烟气的冷却方式，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，不包括余热利用热交换系统，而是包括一个常规的冷却系统，例如，向高温烟气中通入空气。

本实用新型所提供的电解槽出液系统的具体实施例5：

本实施例提供一种不同的铝液输送方式，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，每个电解槽通过单独的输送管道将铝液输送至铸造系统。

本实用新型所提供的电解槽出液系统的具体实施例6：

本实施例提供一种不进行保温的外管道，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，在外管道上不设有保温层，流入铸造系统的铝液的温度低于800℃。

本实用新型所提供的电解槽出液系统的具体实施例7：

本实施例提供一种控制阀的不同的设置方式，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，只在一个设置控制阀，且该控制阀设置在铸造系统内，从而控制铝液是否流入铸造系统。

本实用新型所提供的电解槽出液系统的具体实施例8：

本实施例提供一种不含烟气净化系统和碳捕集系统的电解槽出液系统，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，根据通过余热利用热交换系统后的烟气质量，不设置烟气净化系统和碳捕集系统。

本实用新型所提供的电解槽出液系统的具体实施例9：

本实施例提供一种排烟管与出液总管的不同连接方式，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，排烟管的与出液总管在出液总管远离铸造系统的一端连通。

本实用新型所提供的电解槽出液系统的具体实施例10：

本实施例提供一种不同的铝液承载方式，本实施例与具体实施例1的主要区别在于：在本实施例中，内管道为用于直接承载电解槽出液的耐高温导热管，具体的，该耐高温导热管可以用氮化硅结合碳化硅材料制成。

最后需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电解槽出液系统，包括用于连通电解槽和铸造系统的输送管道，所述输送管道包括内管道和外管道，所述外管道套设在内管道外，并与内管道外壁形成用于运输烟气的烟道，其特征在于，所述内管道的内壁上设有用于直接承载电解槽出液的耐高温导热层，或者内管道为用于直接承载电解槽出液的耐高温导热管。

2.如权利要求1所述的电解槽出液系统，其特征在于，电解槽出液系统还包括与烟道连通的排烟管和用于与排烟管进行热交换的余热利用热交换系统。

3.如权利要求2所述的电解槽出液系统，其特征在于，所述烟道靠近铸造系统的一端与排烟管连通。

4.如权利要求2所述的电解槽出液系统，其特征在于，在排烟管位于余热利用热交换系统的下游处依次设有烟气净化系统和碳捕集系统。

5.如权利要求1-4任意一项所述的电解槽出液系统，其特征在于，所述输送管道包括配液管、用于连通铸造系统和配液管的出液总管和用于连通各个电解槽和配液管的出液支管。

6.如权利要求5所述的电解槽出液系统，其特征在于，所述出液支管和/或出液总管上设有用于控制电解槽出液流量的控制阀。

7.如权利要求1-4任意一项所述的电解槽出液系统，其特征在于，所述外管道的外部设有保温层。

8.如权利要求1-4任意一项所述的电解槽出液系统，其特征在于，电解槽出液系统还包括用于设置在电解槽上部并与阳极组密封连接的集气装置，所述集气装置用于与电解层的上表面之间形成与烟道连通的烟气通道。

9.如权利要求8所述的电解槽出液系统，其特征在于，电解槽出液系统还包括安装在集气装置上的单向下料装置，所述集气装置和所述单向下料装置密封连接，所述单向下料装置上设有用于打开和闭合单向下料装置的单向阀。

10.如权利要求1-4任意一项所述的电解槽出液系统，其特征在于，所述耐高温导热层为碳素层。