專利名稱：一種惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置的制作方法
技術領域：
—種惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種電解槽的預熱啟動裝置，尤其涉及一種豎式惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置。
背景技術：
[0002]現行Hall-Herout鋁電解槽的電解溫度通常為940— 960°C，綜合電能消耗為13. 5kw-15. Okff · h / kg (Al)，電能效率低于50%;并產生大量溫室氣體，給環境造成極大的污染。以惰性陽極取代碳陽極，不僅節約陽極碳耗，同時還可以減少由當量CO2排放帶來的碳稅。采用惰性陽極后，不但不再有C02、C0和CFn的排放，而且陽極排放的是02，02還可以作為副產品。因此，對于高排放的電解鋁行業來說，采用惰性陽極的鋁電解工藝具有非常重要的意義。[0003]傳統槽的焙燒啟動過程主要是利用置于鋁電解槽陰、陽兩極間的發熱物質產生熱量，使電解槽陽極、陰極(含內襯)的溫度升高。鋁液焙燒法、焦粒焙燒法對陰極都有不同程度的損壞，對人造伸腿的焙燒較差，進而對槽壽命產生不利的影響。惰性陽極抗干擾性能差，焙燒過程中不能用惰性電極來發熱加熱電解質。顯然，傳統電解槽預熱啟動方法不適用于豎式結構惰性電極鋁電解槽的預熱啟動。[0004]專利200910043018. 9公布了一種陶瓷基惰性陽極鋁電解槽的焦粒焙燒啟動方法，該方法是在陽極表面鍍覆金屬化層，電解槽啟動操作時，在陽極和槽底炭塊之間鋪設石墨粉或冶金焦與煅后石油焦作為發熱層。該專利沿用了傳統預熱啟動方法，惰性電極在該啟動方法中參與發熱，在預熱過程中，電極極易受到損壞；該方法也不適用于豎式惰性電極鋁電解槽的預熱啟動。[0005]專利201020234516. X公布了一種惰性陽極鋁電解槽的預熱啟動設備，加熱裝置由一組或多組加熱電阻組成，每組所述加熱電阻由支母線、多個電加熱管、支撐架、隔熱保溫板、熱電偶組成，與交流母線連接。工業規模電解槽預熱需要很大的發熱功率，由于該專利采用交流電阻發熱，很難大型化，該加熱裝置不適用于大型工業化惰性電極鋁電解槽。[0006]專利201110221899. 6公布了一種預熱啟動方法，該專利提供的加熱裝置是在炭素或石墨電極上鉆孔，預埋加熱元件，先采用交流電加熱，待達到目標溫度后，向加熱裝置通直流電，然后逐一更換電極。該加熱裝置在預熱前期采用交流電流加熱，很難大型化，不適用于大型工業化惰性電極鋁電解槽；在預熱啟動后期采用直流加熱時，由于炭素或石墨的電解消耗，造成預熱裝置不能多次使用，增加成本。[0007]美國專利US6，537，438是在預熱啟動電解槽時，將陰極外涂保護層。保護層中最里層接觸炭陰極的為硼化鈦層，中間層為金屬鋁或合金，最外層為炭。采用氣體焙燒的方法，陽極為金屬陶瓷陽極。陽極的保護層來源于焙燒過程中的氧化作用使其表層氧化。該方法顯然沿用了傳統電解槽的焙燒啟動方法，方法復雜，操作難度大，亦不太適合豎式惰性電極鋁電解槽的預熱啟動。[0008]以上專利可以分為兩類，一類還是沿用了傳統預熱啟動技術，只是做了一些改進，3電極參與發熱，這對惰性電極會有很大的損害；另一類采用的是交流電阻預熱裝置，顯然在工業惰性電極電解槽的應用上，很難實現預熱設備大型化。實用新型內容[0009]本實用新型的目的就是針對現有技術存在的問題，提供一種惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置。[0010]上述目的是通過下述方案實現的[0011]一種惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置，其特征在于，所述預熱啟動裝置為直流電加熱裝置，該預熱啟動裝置包括一個或多個加熱組件，并且每個所述加熱組件包括導桿，承重鋼板，加熱電阻，支母線，并聯母線，耐蝕材料保護層；并且，所述加熱組件包含若干根所述導桿，所述導桿一端固定在所述承重鋼板上，另一端與所述加熱電阻連接，所述導桿由耐蝕材料保護層包裹；每個所述加熱組件包括進電端和出電端，所述導桿在所述承重鋼板以上的部分與所述支母線連接，所述進電端的支母線與陽極母線連接，所述出電端的支母線與陰極母線連接，所述支母線和導桿與承重鋼板絕緣。[0012]一種惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置，其特征在于所述加熱電阻是金屬、合金、石墨、炭素、導電陶瓷的一種或多種組合。[0013]一種惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置，其特征在于所述加熱材料的外形和電阻根據電解槽設計電壓和電流強度計算獲得。[0014]一種惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置，其特征在于所述耐蝕材料保護層是定型或不定型耐火耐蝕材料。[0015]一種惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置，其特征在于，所述耐火材料是剛玉、高綠陶瓷、高鋁澆注料、氮化物、碳化物中的一種或多種復合。[0016]一種惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置，其特征在于每個所述加熱組件有一塊或多塊加熱電阻；當加熱組件采用多塊加熱電阻時，每個加熱電阻具有獨立的進電端和出電端，可獨立發熱，每塊加熱電阻的電阻值相同或不同；并且所述加熱電阻的并聯或串聯狀態可調。[0017]一種惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置，其特征在于每個所述加熱組件進電端位置與正常運行時相對應陽極進電端位置相同；每個所述加熱組件出電端位置與正常運行時相對應陰極出電端位置相同。[0018]本實用新型的有益效果該裝置功率可調，可以大型化，可滿足工業規模惰性陽極鋁電解槽的預熱啟動要求，在換極之前，為電解槽建立熱平衡和規整的爐膛內型。
[0019]圖I為采用不銹鋼板發熱的加熱組件；[0020]圖2為圖I的側視圖；[0021]圖3為采用普通炭塊發熱的加熱組件；[0022]圖4為圖3的側視圖；[0023]圖5為采用兩組不銹鋼棒發熱的加熱組件[0024]圖6為圖5的側視圖。CN 202730257 U書明說3/4頁具體實施方式
[0025]本實用新型的惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置為直流電加熱裝置，該預熱啟動裝置包括一個或多個加熱組件，并且每個加熱組件包括導桿，承重鋼板，加熱電阻，支母線，并聯母線，耐蝕材料保護層；并且，加熱組件包含若干根導桿，導桿一端固定在所述承重鋼板上，另一端與加熱電阻連接，導桿由耐蝕材料保護層包裹；每個加熱組件包括進電端和出電端，導桿在承重鋼板以上的部分與支母線連接，進電端的支母線與陽極母線連接，出電端的支母線與陰極母線連接，支母線和導桿與承重鋼板絕緣。加熱電阻可以是金屬、合金、 石墨、炭素、導電陶瓷的一種或多種組合。[0026]加熱材料的電阻和外形計算方法如下[0027]首先確定預熱啟動裝置最大發熱功率[0028]^最大=W熱損+W電解質[0029]Waffl-電解槽熱量損失分攤功率熔化電解質分攤功率[0030]然后根據下列公式[0031]R=W**/(NI2)-預熱啟動裝置最大發熱功率；I-每個加熱組件分攤電流；N-每個電解槽的加熱組件數量[0033]電阻確定后，再通過公式R= P L/S (P -電阻率，L-長度，S-橫截面積)來確定加熱電阻的外形尺寸。[0034]耐蝕材料保護層可以是定型或不定型耐火耐蝕材料。耐火材料可以是剛玉、高綠陶瓷、高鋁澆注料、氮化物、碳化物中的一種或多種復合。每個加熱組件可以有一塊或多塊加熱電阻；當加熱組件采用多塊加熱電阻時，每個加熱電阻具有獨立的進電端和出電端，可獨立發熱，每塊加熱電阻的電阻值相同或不同；并且所述加熱電阻的并聯或串聯狀態可調， 用以調節功率。每個加熱組件進電端位置與正常運行時相對應陽極進電端位置相同；每個所述加熱組件出電端位置與正常運行時相對應陰極出電端位置相同。[0035]實施例I[0036]參見圖I和圖2，200KA惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置，包含100個加熱組件。 該加熱組件結構包括將導桿I 一端固定在承重鋼板2上，另一端與加熱電阻4連接，加熱電阻4為不銹鋼板。每個加熱組件承載2KA電流，電壓為3. 80V,不銹鋼板電阻為O. 0019歐姆，在不銹鋼板上有切割槽，使鋼板電阻達到設計發熱量的要求，可將電解質加熱到800°C。 進電端與出電端均有3根導桿，導桿I由耐蝕材料保護層3包裹。導桿在承重鋼板以上的部分與支母線連接，進電端支母線5與陽極母線連接，出電端支母線6與陰極母線連接;支母線、導桿與承重鋼板絕緣。每個加熱組件進電端位置與正常運行時相對應陽極進電端位置相同，每個加熱組件出電端位置與正常運行時相對應陰極出電端位置相同。[0037]實施例2[0038]參見圖3和圖4，300KA惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置，包含100個加熱組件。 該加熱組件結構包括將導桿I 一端固定在承重鋼板2上，另一端與加熱電阻7連接，加熱電阻7為普通炭塊。每個加熱組件承載3KA電流，電壓為3. 72V，故炭塊電阻為O. 00124歐姆，在炭塊上有切割槽，使炭塊電阻達到設計發熱量的要求，可將電解質加熱到820°C。導5桿I由耐蝕材料保護層3包裹。導桿在承重鋼板以上的部分與支母線連接，每個加熱組件有進電端支母線5和出電端支母線6 ;支母線、導桿與承重鋼板絕緣。每個加熱組件進電端位置與正常運行時相對應陽極進電端位置相同，每個加熱組件出電端位置與正常運行時相對應陰極出電端位置相同。[0039]實施例3[0040]參見圖5和圖6，300KA惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置，包含150個加熱組件。 該加熱組件包含兩個加熱電阻8，該加熱電阻為不銹鋼棒，鋼棒為S型，每個鋼棒的電阻為O.0036歐姆。導桿I 一端固定在承重鋼板2上，另一端與不銹鋼棒連接，導桿I由耐蝕材料保護層3包裹。導桿在承重鋼板以上的部分與支母線連接，每個加熱電阻都有進電端和出電端，可以獨立發熱。預熱初期，可用進電端并聯母線9將兩個發熱電阻的進電支母線連接，用出電端并聯母線10將兩個發熱電阻的出電支母線連接，此時兩個電阻處于并聯狀態發熱，加熱組件的電阻為O. 0018歐姆；需要增加發熱功率時，可將并聯母線9和10移去，只將其中一個發熱電阻與母線連接。[0041]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求1.一種惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置，其特征在于，所述預熱啟動裝置為直流電加熱裝置，該預熱啟動裝置包括一個或多個加熱組件，并且每個所述加熱組件包括導桿， 承重鋼板，加熱電阻，支母線，并聯母線，耐蝕材料保護層；并且，所述加熱組件包含若干根所述導桿，所述導桿一端固定在所述承重鋼板上，另一端與所述加熱電阻連接，所述導桿由耐蝕材料保護層包裹；每個所述加熱組件包括進電端和出電端，所述導桿在所述承重鋼板以上的部分與所述支母線連接，所述進電端的支母線與陽極母線連接，所述出電端的支母線與陰極母線連接，所述支母線和導桿與承重鋼板絕緣。
2.根據權利要求I所述的預熱啟動裝置，其特征在于所述加熱電阻是金屬、合金、石墨、炭素、導電陶瓷的一種或多種組合。
3.根據權利要求I所述的預熱啟動裝置，其特征在于所述加熱材料的外形和電阻根據電解槽設計電壓和電流強度計算獲得。
4.根據權利要求I所述的預熱啟動裝置，其特征在于所述耐蝕材料保護層是定型或不定型耐火耐蝕材料。
5.根據權利要求4所述的預熱啟動裝置，其特征在于，所述耐火材料是剛玉、高綠陶瓷、高鋁澆注料、氮化物、碳化物中的一種或多種復合。
6.根據權利要求I所述的預熱啟動裝置，其特征在于每個所述加熱組件有一塊或多塊加熱電阻；當加熱組件采用多塊加熱電阻時，每個加熱電阻具有獨立的進電端和出電端， 可獨立發熱，每塊加熱電阻的電阻值相同或不同；并且所述加熱電阻的并聯或串聯狀態可調。
7.根據權利要求I所述的預熱啟動裝置，其特征在于每個所述加熱組件進電端位置與正常運行時相對應陽極進電端位置相同；每個所述加熱組件出電端位置與正常運行時相對應陰極出電端位置相同。
專利摘要本實用新型公開了一種惰性電極鋁電解槽的預熱啟動裝置，該裝置由一個或多個加熱組件組成，每個加熱組件包括導桿，承重鋼板，加熱電阻，支母線，并聯母線，耐蝕材料保護層。導桿一端固定在承重鋼板上，另一端與加熱電阻連接，導桿由耐蝕材料保護層包裹。每個加熱組件包括進電端和出電端，導桿在承重鋼板以上的部分與支母線連接，進電端支母線與陽極母線連接，出電端支母線與陰極母線連接，支母線和導桿要與承重鋼板絕緣。該裝置功率可調，可以大型化，可滿足工業規模惰性陽極鋁電解槽的預熱啟動要求，在換極之前，為電解槽建立熱平衡和規整的爐膛內型。
文檔編號C25C3/06GK202730257SQ201220366230
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月27日 優先權日2012年7月27日
發明者楊建紅, 唐新平, 曹鵬, 包生重 申請人:中國鋁業股份有限公司