[发明专利]底部出电的铝电解槽母线结构及其配置方法

说明书

本发明公开了一种底部出电的铝电解槽母线结构及其配置方法，包括立柱母线、阳极母线、联络母线、阳极组、阴极组、阴极钢棒、槽底母线、短路母线、电解槽壳体以及槽两端外部的补偿母线。槽内电流由立柱母线依次流经阳极母线、联络母线、阳极组、电解质层、铝液层和阴极组后汇集在阴极钢棒后从槽底穿出，再通过槽底阴极母线流入下游槽立柱母线。由于阴、阳极以熔体层呈近似上下对称布置，能够大幅度减少铝液层水平电流；阴极电流呈分散多点设置，且直接连接下游槽立柱母线，大大减小了槽内垂直磁场波谷峰值；设置专用端部补偿母线补偿槽内垂直磁场，布置灵活，电流大小可控，可保证获得最终理想磁场分布。整体设计有利于槽侧部余热回收系统安装。

技术领域

本发明涉及铝电解技术领域，特别是涉及底部出电的铝电解槽母线结构及其配置方法。

背景技术

当前，我国铝电解技术发展较快，电解槽容量由最初160kA猛增到600kA。根据工业和信息化部的工信数据统计，我国2019年的电解铝产量为3504万吨，占全球铝产量55%左右。

铝电解槽是电解铝生产的主体设备,一个生产系列一般由数百台电解槽串联形成。传统的电解槽在工作时，电流由立柱母线上部经阳极碳块组向下，依次通过电解质层、铝液层到达阴极炭块组；流经阴极炭块电流通过镶嵌在底部的阴极钢棒向两侧分流，最终汇入槽外的阴极母线上。电流在阴极碳块组向两侧槽外流出时，会在铝液层形成较大的水平电流，这种水平电流与磁场会加剧铝液层的流动和波动，从而造成铝电解生产的效率降低、能耗增加。

其次，为了节约占地，200～360台的串联电解槽的间距在设计时要求尽可能的小。而传统铝电解槽侧部出电结构，其导电母线系统在电解槽周围侧部狭小空间中配置，也是造成当前铝电解行业电解槽侧部余热回收困难主要原因之一。

另外，传统的侧部出电铝电解槽为了补偿电解槽端部铝液层内磁场，如申请号为CN201010158476.X的专利文献公开了一种铝电解槽母线配置方法，在阴极侧部出电后多组汇集在一起，并分别绕行到槽底部及槽的两端部后接入下游槽立柱母线。母线绕行距离长，导致母线电压降增大，母线电耗增加。同时，由于与各组阴极连接的阴极母线长度不一，电压和电流分布不易达到均匀分布，从而导致各组阴极电流分布差异，也会形成槽内铝液层沿电解槽长轴方向的水平电流，水平电流与垂直磁场相互作用导致铝液流速增大，电流效率降低。

综上所述，急需一种克服传统的电解槽侧部出电母线结构及其配置方法，解决以上诸多问题，来实现铝电解槽安全生产。

发明内容

本发明为解决上述问题，提出了一种底部出电的铝电解槽母线结构及其配置方法，设计新颖、结构简单，不但能够减少铝液层的水平电流，而且，槽底母线与立柱母线一一对应，多组分散配置，结构统一，同时设置独立的外部（位于底部和端部）补偿母线，以获得理想的磁场补偿效果。此外，还有利于铝电解槽侧部余热回收系统安装。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

底部出电的铝电解槽母线结构，包括电解槽壳体和位于电解槽壳体进电侧的立柱母线，所述电解槽壳体内设置有上下对应的阳极组和阴极组，电解槽壳体底部设置有与所述立柱母线对应的槽底母线；

沿电解槽壳体宽度方向，两组所述阳极组对应一组阴极组，阳极组的导杆分别连接有阳极母线，两根所述阳极母线之间通过联络母线连通；立柱母线接入进电侧的阳极母线；

所述阴极组底部嵌设有两组阴极钢棒，所述阴极钢棒的一端穿过电解槽壳体底部后与所述槽底母线相连；

槽底母线的一端经电解槽壳体出电侧引出后往出电侧连接至下游电解槽的立柱母线，槽底母线的另一端由电解槽壳体向进电侧延伸，并通过短路母线与电解槽壳体进电侧的立柱母线相连；

还包括位于铝电解槽底部及外部两端的两根或多根补偿母线，所述补偿母线与电解槽之间采用绝缘方式进行隔离。

进一步地，所述阴极钢棒呈丁字形结构，其包括横部和竖部；阴极钢棒的横部嵌设在阴极组底部，阴极钢棒的竖部与所述槽底母线之间通过软母线进行连接。