[发明专利]用于铝电解槽系列的模块化母线系统

说明书

母线由阳极部分和阴极部分组成，所述阳极部分能够通过阳极总线连接电解槽系列中的阳极，所述阴极部分由具有柔性封包的阴极导杆组成，并且能够通过总线型模块连接至系列中下一电解槽的阳极部分，所述总线型模块包括在阴极壳的内侧和外侧的组装阴极母线、布置在电解槽底部的连接母线、布置在所述电解槽内侧的至少一个阳极提升管和外侧的至少一个阳极提升管。所述母线能够向两个相似的由一行电解槽组成的电解槽系列供应电流，所述系列在电源方面彼此独立地形成且具有相反的电流方向，并且包括位校正母线。

本发明涉及通过对在电解槽车间(电解罐车间)中并排布置的电解槽(罐)中的熔融冰晶石盐电解的方法来进行的铝熔炼。

母线系统是电解槽结构的导电元件，由阳极和阴极两部分组成。成行排列的电解槽通过由不同横截面的铝或铜母线制成的电流导体彼此耦连并且在电路中串联连接：一个电解槽的阴极母线连接至另一个电解槽的阳极母线。将组合成一个电路的一组电解槽称为电解槽系列(potline或cell line)。母线系统的阳极部分包括堆叠的柔性带(或柔性带堆叠体)，阳极提升管和阳极总线。电流从阳极总线传递到铝阳极导杆，然后传递到预焙碳(阳极)块。母线系统的阴极部分包括堆叠的柔性带(或柔性带堆叠体)，其将电流从电解槽底部的导杆排出到主(收集)阴极总线，然后到达阴极总线。

对于电解槽而言有许多已知的母线系统设计。母线系统使用基于计算机的数学模型(或模拟)针对特定电解槽设计进行开发，并且取决于电解槽类型、电解槽电流量、在电解罐车间(或电解槽车间)中以及在电解槽系列中的电解槽位置、相邻或邻近电解车间的可利用性、当地气候、原料供应商的偏远、产品消费者、以及电力、原材料和成品的成本。

在开发母线系统时，通常的做法是遵循以下条件：

-符合设计解决方案的安全规则(SR)和电气安全规范(ESC)；

-电解槽的母线系统和载流部分中的最佳电流密度；

-熔体上平衡的洛伦兹力，即熔体中的最佳电场和磁场；

-可以快速安全地从电路中断开(切断)和连接(切入)一个电解槽或一组电解槽，而不会在相邻(或邻接)电解槽中产生操作扰动，也不会破坏或减少电解槽系列电流量；

-俄罗斯的总线目前主要由А7Е级铝制成，А7Е级铝的电阻温度系数为0.004。这意味着当总线温度变化10℃时，其电阻变化4％，这也应该加以考虑。实际上，这只能粗略考虑，因为任何总线的温度不仅取决于流过其的电流密度(焦耳-伦兹定律)，而且主要取决于其热平衡，所述热平衡由母线形状、重量和材料、分子散热或从另一个热源加热、通过辐射散热或生热、对流热交换或冷源的影响所决定；

-在设计阴极和阳极母线系统时，期望在阴极导杆和阳极中具有更均匀的电流分布，以使金属中的平面电流最小化，该平面电流会对电解槽的磁流体动力学(MHD)稳定性产生不利影响，这导致其技术和经济绩效指标(TEPI)下降；

-在设计时，阳极母线系统的柔性带堆叠体应该以这样的方式计算，即它们在阳极梁(或机架)上下移动到限位开关期间不会受到机械损坏，并且将挡块限制在预设范围内；和

-带有母线系统的电解槽系列应可靠地与“接地”和阴极壳绝缘，以减少漏电。在那些接近漏电的地方，漏电不仅决定了用不到电解过程中的直接电流损失，而且还导致电解槽中熔体难以去除的MHD不稳定性。