電解槽的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種電解槽，包括：槽殼、槽內襯和至少一組熱電偶，槽殼內限定有容納空間；槽內襯位于槽殼的底壁上，槽內襯包括由上至下分布的多層子內襯；熱電偶位于槽內襯內且與溫度顯示儀相連用于監測槽內襯的溫度。由此，本實用新型上述實施例的電解槽可以自動檢測槽內襯不同位置處的溫度，由此可以進一步提高槽內襯設計的合理性，縮小理論差距，提高電解槽質量。并且可以實時監測電解槽槽內襯的溫度，使其在合理溫度范圍內使用，以便進一步提高電解槽的使用壽命。
【專利說明】電解槽
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鋁電解【技術領域】，更具體地，涉及一種電解槽。
【背景技術】
[0002]鋁電解技術的發展是推動中國鋁工業快速發展的重要原因。20世紀70年代以前，主要以引進蘇聯的自焙槽生產技術為主，效率低、能耗高、操作落后且污染嚴重。80年代后，在引進國外先進技術的基礎上，經消化吸收和試驗研究，相繼研制開發出國內75?80kA、120kA、160kA、180 ?200kA、230 ?240kA、280kA、320kA、350kA 等小、中型的預焙陽極鋁電解槽設計與生產技術，徹底地解決了傳統自焙陽極鋁電解槽存在有害煙塵治理環保、機械化、自動化等技術難題，而且取得了鋁電解生產高效節能和節省投資等良好效果，并由此形成了國內鋁電解工業較為先進的預焙槽工藝裝備技術及完整的技術開發體系。至2008年，中國投運了世界第一條400kA鋁電解系列，目前500kA鋁電解系列也相繼投入產業化應用，600kA鋁電解槽正在研發。
[0003]大型預焙槽“高電壓”、“低效率”、“高電耗”和“短槽齡”的現象是制約我國鋁電解槽向大型化發展的技術瓶頸。為實現“高效率”、“低電耗”，低溫低電壓控制技術發展是必然趨勢，保溫型內襯的設計為該技術的實現奠定了基礎。然而，國內400kA以上大型槽平均壽命仍不超過1500天。因此，內襯結構設計的不合理是導致電解槽早期破損的主要因素。
實用新型內容
[0004]本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種具有自動監控溫度功能的電解槽。
[0005]根據本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種電解槽，包括:
[0006]槽殼，所述槽殼內限定有容納空間；
[0007]槽內襯，所述槽內襯位于所述槽殼的底壁上,所述槽內襯包括由上至下分布的多層子內襯；和
[0008]至少一組熱電偶，所述熱電偶位于所述槽內襯內且與溫度顯示儀相連用于監測所述槽內襯的溫度。
[0009]由此，本實用新型上述實施例的電解槽可以自動檢測槽內襯不同位置處的溫度，由此可以進一步提高槽內襯設計的合理性，縮小理論差距，提高電解槽質量。并且可以實時監測電解槽槽內襯的溫度，使其在合理溫度范圍內使用，以便進一步提高電解槽的使用壽命O
[0010]另外，根據本實用新型上述實施例的電解槽還可以具有如下附加的技術特征:
[0011]在本實用新型中，所述熱電偶包括多組，多組所述熱電偶間隔開設置在所述槽內襯內。由此可以對電解槽槽內襯的溫度進行有效地監測。
[0012]在本實用新型中，多組所述熱電偶沿縱向間隔開設置在多層所述子內襯的層內和/或層間。由此可以提高槽內襯設計的可靠性。
[0013]在本實用新型中，所述子內襯由上至下分別為陰極炭塊層、干式防滲料層、輕質蛭石保溫磚層、高強保溫磚層、硅酸鈣保溫板。
[0014]在本實用新型中，所述熱電偶為四組，四組所述熱電偶分別設置在所述陰極炭塊層和干式防滲料層之間，扎糊層與干式防滲料層之間，干式防滲料層和輕質蛭石保溫磚層之間，高強保溫磚層和硅酸鈣保溫板之間。由此可以有效地對槽內襯溫度進行有效監測。
[0015]在本實用新型中，設置在所述干式防滲料層內的所述熱電偶鄰近所述干式防滲料層的上表面。由此可以防止應力過大，造成熱電偶破壞。
[0016]在本實用新型中，設置在所述干式防滲料層內的所述熱電偶距離所述干式防滲料層的上表面2厘米。由此可以提高熱電偶的安全性，進而提高溫度監測的可靠性。
[0017]在本實用新型中，所述子內襯還包括:澆筑料層，所述澆筑料層設在所述干式防滲料層的上邊緣且位于所述陰極炭塊層的外周，所述澆筑料層與所述陰極炭塊層之間具有扎糊層，所述熱電偶位于所述扎糊層與所述干式防滲料層之間。由此可以有效地對槽內襯的溫度進行監測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是根據本實用新型一個實施例的電解槽的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0020]結合國內外鋁工業電解槽內襯設計技術，電解槽槽內襯材料主要包括陰極炭塊、槽底部保溫板、保溫磚、耐火磚、側部炭塊以及各種防滲料、澆筑料、扎糊等。電解槽內襯的主要作用:(I)承受負荷；(2)釋放應力；(3)保溫。通常電解槽槽內襯設計遵循“三等溫線”理念:(I)陰極炭塊下溫度約為900°C ； (2)保溫磚層溫度約為800°C ； (3)伸腿角處的溫度約為700°C。電解槽內襯結構按此理論計算設計。但是內襯結構實際設計的合理性與理論差異性無法進行評估，導致電解槽工作時槽內襯的溫度與理論溫度存在差異，增大了電解槽槽內襯的損耗速度，縮短了電解槽的使用壽命，增加了鋁電解工藝的能耗。
[0021]為此，本實用新型提出了一種電解槽，包括:槽殼，槽內襯和至少一組熱電偶，槽殼內限定有容納空間；槽內襯位于槽殼的底壁上,槽內襯包括由上至下分布的多層子內襯；熱電偶位于槽內襯內且與溫度顯示儀相連用于監測所述槽內襯的溫度。
[0022]由此，本實用新型上述實施例的電解槽可以自動檢測槽內襯不同位置處的溫度，可以對槽內襯設計的合理性進行監控，使得電解槽槽內襯的溫度在理論溫度值范圍內，以便進一步提高槽內襯設計的合理性，縮小理論差距，進而提高電解槽的質量。同時通過熱電偶可以實時監測電解槽工作室槽內襯不同位置的溫度，進而避免電解槽的不合理使用，提高電解槽的使用壽命，降低損耗速度，進而降低鋁電解工藝成本。
[0023]下面參考圖1詳細描述本實用新型上述實施例的電解槽。根據本實用新型實施例的電解槽包括:槽殼10、槽內襯和至少一組熱電偶。具體地，槽殼10內限定有容納空間；槽內襯位于槽殼的底壁上，槽內襯包括由上至下分布的多層子內襯；熱電偶位于槽內襯內且與溫度顯示儀40相連用于監測槽內襯的溫度。
[0024]根據本實用新型的具體實施例，熱電偶可以包括多組，多組熱電偶間隔開設置在槽內襯內。由此可以對槽內襯的不同位置的溫度進行監測,提高槽內襯設計的合理性。
[0025]根據本實用新型的具體實施例，多組熱電偶沿縱向間隔開設置在多層子內襯的層內和/或層間。由此可以監測子內襯層內或者層間的溫度，進而可以方便確定子內襯的材料或者厚度是否能夠使其達到理論溫度范圍。進而更加方便對子內襯進行調配，提高電解槽的質量。
[0026]根據本實用新型的具體實施例，如體I所示，子內襯由上至下分別為陰極炭塊層21、干式防滲料層22、輕質輕石保溫磚層23、聞強保溫磚層24、娃酸韓保溫板25。由此在電解槽工作時，具有上述結構的槽內襯可以使得個子內襯的溫度在理論溫度范圍內，進而可以提聞電解槽使用壽命。
[0027]如圖1所示，根據本實用新型上述實施例的電解槽可以具有四個熱電偶，分別為熱電偶31、32、33和34。其中，熱電偶31在扎糊層27和干式防滲料層22之間，熱電偶32設置在陰極炭塊層21和干式防滲料層22之間(為提高熱電偶的安全性，熱電偶安放位置距離所述干式防滲料層的上表面2厘米)，熱電偶33設置在干式防滲料層22和輕質蛭石保溫磚層23之間，熱電偶34設置在高強保溫磚層24和硅酸鈣保溫板25之間。由此分別對上述子內襯的層內或者層間的溫度進行監測。
[0028]根據本實用新型的具體實施例，陰極炭塊層21和干式防滲料層22之間的理論等溫線溫度范圍為900±5攝氏度；干式防滲料層22和輕質蛭石保溫磚層23之間的理論等溫線溫度范圍為800±5攝氏度；扎糊層27和干式防滲料層22之間的理論等溫線溫度范圍為700±5攝氏度;高強保溫磚層24和硅酸鈣保溫板25之間的理論等溫線溫度范圍為170±5攝氏度。
[0029]由此，本實用新型的發明人設計的電解槽具有四個等溫線的測定，由此可以更加準確地監測不同子內襯層的溫度。通過該測定溫度可以實時對電解槽的槽內襯材料或者厚度等進行優化和改進，以便更好地提高電解槽的質量。同時通過測定溫度還可以對電解槽的使用情況進行監測，避免其高負荷工作，進而降低電解槽的損耗效率，提高電解槽的使用壽命。
[0030]根據本實用新型的具體實施例，設置在干式防滲料層22內的熱電偶鄰近干式防滲料層22的上表面。由此可以防止應力過大造成熱電偶32破壞，優選地，熱電偶32埋在界面干式防滲料層22下距離上表面2厘米的部位。該處的理論等溫線溫度應為900±5攝氏度。
[0031]根據本實用新型的具體實施例，上述子內襯還包括:澆筑料層26，澆筑料層26設在干式防滲料層22的上邊緣且位于陰極炭塊層21的外周，澆筑料層26與陰極炭塊層21之間具有扎糊層27，熱電偶31位于扎糊層27與干式防滲料層22之間。該處的理論等溫線溫度應為700±5攝氏度。根據本實用新型的具體實施例，陰極炭塊層21與干式防滲料層22之間具有陰極鋼板28，該陰極鋼板28的一端與扎糊層27接觸。
[0032]根據本實用新型的具體實施例，通過在電解槽槽內襯內設置熱電偶，可以顯著提高電解槽的質量。根據本實用新型實施例的電解槽，其中，硅酸鈣保溫板25的厚度為65?85毫米，高強保溫磚層24厚度為65?70毫米，輕質蛭石保溫磚層23的厚度為65?70毫米，干式防滲料層22的厚度為170?190毫米。由此具有上述厚度的子內襯使得本實用新型上述實施例的電解槽的四個等溫線處的溫度均在理論范圍值內，由此可以顯著提高電解槽的使用壽命。
[0033]實施例1
[0034]如圖1所示，400kA電解槽內襯設計，槽底第一層是80mm硅酸鈣板；第二層是65mm高強保溫磚層；第三層是65mm輕質蛭石保溫磚層；第四層是180mm干式防滲料，邊部是一塊80mm娃酸韓板；第五層燒注料層高度287mm,側部耐火磚65mm,側部炭塊580 mm,人造伸腿高度290mm。
[0035]按照此設計方案在40臺電解槽開展試驗，電解槽投產啟動3個月達到穩定期測量:(I)干式防滲料層內(陰極炭塊底部)等溫線平均溫度898°C ； (2)干式防滲料層與保溫磚層等溫線平均溫度797°C;(3)扎糊層與干式防滲料層間(人造伸腿角處)等溫線平均溫度697°C ；(4)硅酸鈣板與保溫磚層等溫線平均溫度167°C。
[0036]由此，上述電解槽四個等溫線處的溫度均在理論溫度范圍值內，說明電解槽內襯結構設計合理，工藝加與優化，可以實現電解槽長壽命指標。
[0037]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0038]在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0039]在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0040]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必針對的是相同的實施例或示例。而且,描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
[0041]盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種電解槽，其特征在于，包括: 槽殼,所述槽殼內限定有容納空間； 槽內襯，所述槽內襯位于所述槽殼的底壁上，所述槽內襯包括由上至下分布的多層子內襯；和 至少一組熱電偶，所述熱電偶位于所述槽內襯內且與溫度顯示儀相連用于監測所述槽內襯的溫度。
2.根據權利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述熱電偶包括多組，多組所述熱電偶間隔開設置在所述槽內襯內。
3.根據權利要求2所述的電解槽，其特征在于，多組所述熱電偶沿縱向間隔開設置在多層所述子內襯的層內和/或層間。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的電解槽，其特征在于，所述子內襯由上至下分別為陰極炭塊層、干式防滲料層、輕質蛭石保溫磚層、高強保溫磚層、硅酸鈣保溫板。
5.根據權利要求4所述的電解槽，其特征在于，所述熱電偶為四組，四組所述熱電偶分別設置在所述陰極炭塊層和干式防滲料層之間，扎糊層與干式防滲料層之間，干式防滲料層和輕質蛭石保溫磚層之間，高強保溫磚層和硅酸鈣保溫板之間。
6.根據權利要求5所述的電解槽，其特征在于，設置在所述干式防滲料層內的所述熱電偶鄰近所述干式防滲料層的上表面。
7.根據權利要求6所述的電解槽，其特征在于，設置在所述干式防滲料層內的所述熱電偶距離所述干式防滲料層的上表面2厘米。
8.根據權利要求5所述的電解槽，其特征在于，所述子內襯還包括:澆筑料層，所述澆筑料層設在所述干式防滲料層的上邊緣且位于所述陰極炭塊層的外周，所述澆筑料層與所述陰極炭塊層之間具有扎糊層，所述熱電偶位于所述扎糊層與所述干式防滲料層之間。
【文檔編號】C25C3/20GK204097578SQ201420478276
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月22日 優先權日:2014年8月22日
【發明者】趙瑞敏, 李順華 申請人:云南云鋁涌鑫鋁業有限公司, 云南省鋁電解節能減排工程技術研究中心