[发明专利]一种用于铝电解槽的热交换装置

说明书

一种用于铝电解槽的热交换装置，包括呈异形箱体结构的主体发电结构以及“S”型冷凝管、冷凝管架、正负极导线和低电压保温软管。主体发电结构由异形蒸汽箱、温差发电结构单元和异形冷凝液箱构成，并安装于铝电解槽槽壳的中上侧部。从异形冷凝液箱溢流至异形蒸汽箱的液体介质受热变成蒸汽进入“S”型冷凝管被冷凝为液体，并以重力自流的方式最终再流回异形蒸汽箱，进而完成介质循环。过程中铝电解槽槽壳中上侧部温度被降低，而温差发电结构单元将温差能转化为电能。将低电压保温软管与温差发电结构单元的正负极进行导线连接，低电压保温软管盘绕在铝电解槽槽壳底部，当通电发热后，即可对铝电解槽槽壳底部进行热量补偿实施保温。

技术领域

本发明涉及一种用于铝电解槽的热交换装置，即一种采用沸点在150~200℃的液体作为循环介质，利用温差发电结构单元进行发电，并对盘绕在铝电解槽槽壳底部的低电压保温软管进行供电的热交换装置。其主体发电结构安装于铝电解槽槽壳侧部相邻两个摇篮架之间，降低铝电解槽槽壳侧部温度的同时，对铝电解槽槽壳底部进行保温，属于铝电解设备技术领域。

背景技术

电解铝的生产过程是利用强大直流电在电解槽内的两极间进行流通，产生950℃~970℃高温所完成的电化学反应过程。在铝电解槽中，槽帮可以保护阴极内衬及侧部碳块不被电解质和铝液侵蚀，也可以对电解槽内电解质的温度和热平衡进行自我调节。以400kA大型预备阳极铝电解槽为例，其槽壳中上侧部温度在280度以上，因此，为保证铝电解槽槽壳中上侧部温度的稳定以便于形成较好的槽膛内形，需要对铝电解槽槽壳中上侧部进行散热处理。同时，对于铝电解槽底部散热面积过大而产生的较高热损失，对铝电解槽槽壳底部进行保温也是电解铝生产过程中需要考虑并解决的问题。

目前，为解决铝电解槽槽壳中上侧部散热问题以及对槽壳侧部热量进行回收，已有多种散热或热回收结构和装置被开发出来，如各种形式的散热板、风冷对流冷却装置、高低温热交换器及余热回收装置以及有机闪蒸循环余热发电装置等。

单纯的散热板均是以增大铝电解槽侧部散热面积为目的设计的不同的散热结构形式，或利于于安装和拆卸，或利于安装位置的调整。

风冷对流冷却、高低温热交换器及余热回收以及有机闪蒸循环余热发电等装置多为多单元较复杂结构，而且需要额外对装置中的泵、汽轮机等单元提供动力源。

发明内容

针对铝电解槽槽壳中上侧部需要散热、槽壳底部需要保温的问题，本发明提供一种用于铝电解槽的热交换装置，可以解决铝电解槽槽壳中上侧部需要散热的问题，同时可以避免槽壳中上侧部热量损失，将能量通过温差能转化为电能，带动低电压保温软管工作对铝电解槽槽壳底部进行保温。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

在铝电解槽槽壳相邻两个摇篮架之间，槽壳中上侧部安装一种热交换装置，该装置为外挂“S”型冷凝管、爬梯形管架、正负极导线及低电压保温软管的异形箱体结构，可通过该热交换装置的主体发电结构与铝电解槽槽壳中上侧部的贴合面直接焊接在铝电解槽槽壳中上侧部或者通过挂架螺栓紧固方式使贴合面紧压在铝电解槽槽壳的中上侧部来进行安装。该装置包括主体发电结构、“S”型冷凝管、冷凝管架、正负极导线及低电压保温软管，主体发电结构由异形蒸汽箱、温差发电结构单元、异形冷凝液箱构成。