一种用于电解槽大修渣高温处理时的废热利用装置的制作方法

本技术专利属于电解铝行业的电解槽大修渣的处理设备，具体涉及一种用于电解槽大修渣高温处理时的废热利用装置。

背景技术：

1、工业中铝是采用冰晶石-氧化铝电解质体系，在950℃~980℃的温度条件下电解生产，在铝电解生产过程中，会产生废阴极炭块、炭渣等固体废料。

2、废阴极炭块是指铝电解槽在经过一段时间的电解，出现槽底破损后，从破损的电解槽中取出的槽底阴极炭块和侧部炭块，其中也包括侧部炭块与底部阴极炭块之间的由捣固糊形成的炭块，以及阴极炭块之间的捣固糊在电解温度条件下形成的炭块。在铝电解生产过程中，少部分氟化钠也会被电化学还原为金属钠。在电解槽的整个使用周期内，电解质和金属钠会一直向炭质阴极材料中渗透。因此，在从破损槽刨出的铝电解废阴极炭块一般含有约30%左右的电解质和约10%左右的金属钠。目前我国电解铝厂所使用的电解槽的平均寿命在5年左右，以一个年产100万吨/年的电解铝厂为例，每年所产生的废阴极炭块约在1万吨左右，也就是说电解铝厂每生产100吨电解铝，就要产生1吨的废阴极炭块。而因为废阴极炭块还存在有大量的炭、电解质组分和炭的化合物组分，这些物质均是具有非常大的回收价值。

3、传统的回收处理方法有火法、高温水解法等，火法高温焙烧可以分解氰化物、固定可溶性氟化物为不可溶氟化物，主要添加辅助材料为石灰cao、粉煤灰、沥青、煤研石、有机粘结剂等，焙烧的温度一般在900℃~ 1200℃，化物在700℃以上分解为co和 n，氟化物生成caf等其他固定化合物，还可以添加b、mg、zn 等化合物。火法可以通过控制温度得到电解质，废阴极材料的热重分析表明，在500℃~ 800℃低温焙烧可以去除炭，在这个温度范围电解质成分不会高温反应或者挥发分解，但是为了分解氰化物，反应温度应该控制在700℃~800℃。

4、高温水解法与火法相似，在温度800℃以上通入水蒸气，水蒸气与废阴极中有些物质发生反应生成气体和固体残渣，气体中 hf 和 hcn 等有害气体用吸收液吸收。同时火法+高温水解法可以更有效去除氟化物，火法工艺过程需要处理焚烧废气，处理效果根据工艺条件不同而有很大差异。

5、上述的处理方法中，都需要在高温环境下进行，在大修渣处理完后，排出的废料之中还会存在大量的热能，常规处理方法就使直接到入废料池中给其自然散热，而此种方式会造成热能的大量浪费，目前在生产过程中，还未有对热处理后废料中的热能进行回收利用的装置。

6、因此，本文提出一种用于电解槽大修渣高温处理时的废热利用装置。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本实用新型通过以下技术方案实现的：一种用于电解槽大修渣高温处理时的废热利用装置，包括收集破碎炉、主动冷却系统，收集破碎炉上安装有主动冷却系统，所述的收集破碎炉还包括进料管、导热内腔、换热腔、保温外壳、破碎输送装置、出料管，进料管与导热内腔连通，导热内腔外侧设置有换热腔，换热腔外侧设置有保温外壳，导热内腔中安装有破碎输送装置；所述主动冷却系统还包括换热介质回路单元、用于控制换热介质流速的控制单元、用于将换热介质中的热能转换为电能的热电交换单元，换热介质回路单元通过控制单元与热电交换单元连接，所述的换热介质设置为无腐蚀性的液体，所述换热介质回路单元设置为与换热腔连通的换热管。

2、作为优选，所述的破碎输送装置还包括驱动电机、螺旋搅拌杆，驱动电机安装在收集破碎炉的右端，驱动电机的驱动端与螺旋搅拌杆连接，螺旋搅拌杆安装在导热内腔中。

3、作为优选，所述的换热介质设置为水。

4、作为优选，所述的控制单元还包括电磁阀、耐高温水泵、温度计，电磁阀、耐高温水泵、温度计安装在换热管的介质输入端与介质输出端。

5、作为优选，所述的热电交换单元还包括蒸汽发生器、汽轮发电机、冷凝器、输出管、输入管、蓄电池，蒸汽发生器连接换热管的介质输入端与介质输出端，蒸汽发生器还通过蒸汽输出管连接汽轮发电机，汽轮发电机与蓄电池电线连接，汽轮发电机还通过蒸汽输出管连接冷凝器，冷凝器通过冷凝输入管连接蒸汽发生器。

6、本实用新型的有益效果是：

7、该装置可将焙烧后废料中的热量传递到换热介质中，在由热电交换单元将换热介质中的热能转换为电能，电能还储存后为该装置提供电力，从而节约能源；同时由破碎输送装置在输送废料的同时对废料进行搅拌破碎，使废料结块中的热量能够被快速交换出来，可连续不间断对废料进行热交换处理，提高了工作效率。

技术特征：

1.一种用于电解槽大修渣高温处理时的废热利用装置，包括收集破碎炉、主动冷却系统，收集破碎炉上安装有主动冷却系统，其特征在于：所述的收集破碎炉还包括进料管、导热内腔、换热腔、保温外壳、破碎输送装置、出料管，进料管与导热内腔连通，导热内腔外侧设置有换热腔，换热腔外侧设置有保温外壳，导热内腔中安装有破碎输送装置；所述主动冷却系统还包括换热介质回路单元、用于控制换热介质流速的控制单元、用于将换热介质中的热能转换为电能的热电交换单元，换热介质回路单元通过控制单元与热电交换单元连接，所述的换热介质设置为无腐蚀性的液体，所述换热介质回路单元设置为与换热腔连通的换热管。

2.根据权利要求1所述的一种用于电解槽大修渣高温处理时的废热利用装置，其特征在于：所述的破碎输送装置还包括驱动电机、螺旋搅拌杆，驱动电机安装在收集破碎炉的右端，驱动电机的驱动端与螺旋搅拌杆连接，螺旋搅拌杆安装在导热内腔中。

3.根据权利要求1所述的一种用于电解槽大修渣高温处理时的废热利用装置，其特征在于：所述的换热介质设置为水。

4.根据权利要求1所述的一种用于电解槽大修渣高温处理时的废热利用装置，其特征在于：所述的控制单元还包括电磁阀、耐高温水泵、温度计，电磁阀、耐高温水泵、温度计安装在换热管的介质输入端与介质输出端。

5.根据权利要求1所述的一种用于电解槽大修渣高温处理时的废热利用装置，其特征在于：所述的热电交换单元还包括蒸汽发生器、汽轮发电机、冷凝器、输出管、输入管、蓄电池，蒸汽发生器连接换热管的介质输入端与介质输出端，蒸汽发生器还通过蒸汽输出管连接汽轮发电机，汽轮发电机与蓄电池电线连接，汽轮发电机还通过蒸汽输出管连接冷凝器，冷凝器通过冷凝输入管连接蒸汽发生器。

技术总结本技术设计公开了一种用于电解槽大修渣高温处理时的废热利用装置，包括收集破碎炉、主动冷却系统，收集破碎炉上安装有主动冷却系统，所述的收集破碎炉还包括进料管、导热内腔、换热腔、保温外壳、破碎输送装置、出料管；所述主动冷却系统还包括换热介质回路单元、用于控制换热介质流速的控制单元、用于将换热介质中的热能转换为电能的热电交换单元。本技术的功能是该装置可将焙烧后废料中的热量传递到换热介质中，在由热电交换单元将换热介质中的热能转换为电能，电能还储存后为该装置提供电力；同时由破碎输送装置在输送废料的同时对废料进行搅拌破碎，使废料结块中的热量能够被快速交换出来，提高了工作效率。技术研发人员：武明,郭耀晨,李江波,李文亮,王思隆,李荣俊,李兴永,周金猛受保护的技术使用者：云南德福环保有限公司技术研发日：20231109技术公布日：2024/7/9