一种热平衡调节装置及铝电解系统的制作方法

本公开涉及电解铝，具体地，涉及一种热平衡调节装置及铝电解系统。

背景技术：

1、铝电解是高耗能产业，如果能让铝电解大幅消纳新能源电，那么铝电解过程中的火电比例将大幅降低，进而降低电解铝过程中的碳排放。但是，新能源电通常是不稳定的，具有一定的波动性、季节性和随机性，电解槽输入波动的电流，槽内热平衡将会被打破。铝电解槽的自调热平衡能力存在限度，当电流波动过大时，会影响铝电解槽的正常生产，甚至会造成红炉、漏槽等工业事故。

技术实现思路

1、本公开实施例的目的在于提供一种热平衡调节装置及铝电解系统，以解决现有技术中存在的新能源电流波动较大影响铝电解槽正常生产的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种热平衡调节装置，包括第一热交换器、第二热交换器、第一风机、第二风机、第三风机、空气输出管道、空气循环管道和烟气输出管道，其中：所述第一热交换器用于设置在铝电解槽的侧部，所述第一热交换器设有第一腔体，所述第一腔体设有第一入口、第二入口、第一出口和第二出口，所述第一入口用于通入空气，所述第一出口与所述空气输出管道连接，所述第二出口和所述第二入口分别与所述空气循环管道的两端连接，所述第一风机与所述空气输出管道连接；所述第二热交换器设置于所述烟气输出管道和所述空气循环管道上，所述第二热交换器中相互交叉设置有烟气通道和空气通道，以分别与所述烟气输出管道和所述空气循环管道连通，所述烟气通道与所述第二风机连接，所述空气通道与所述第三风机连接，所述铝电解槽的盖板上设有第三出口，所述第三出口与所述烟气输出管道连接。

3、进一步地，所述第一热交换器包括第一壳体和散热翅片，所述第一壳体安装于所述铝电解槽的侧部，所述第一壳体围设形成所述第一腔体，所述散热翅片设置于所述第一腔体内，且对应于所述第一壳体与所述铝电解槽的连接位置设置。

4、进一步地，所述第一壳体的所述第一入口处设有单向阀。

5、进一步地，所述单向阀包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和所述第二挡板通过弹性件转动连接于所述第一入口处，所述弹性件用于驱动所述第一挡板和所述第二挡板封堵所述第一入口。

6、进一步地，所述第二热交换器包括第二壳体和热交换芯，所述第二壳体上设有第三入口、第四入口、第四出口和第五出口，所述热交换芯内设有所述烟气通道和所述空气通道，所述热交换芯安装于所述第二壳体内，所述第三入口和所述第四出口分别与所述烟气通道的两端连通，所述第四入口和所述第五出口分别与所述空气通道的两端连通，所述第三入口和所述第四出口与所述烟气输出管道连通，所述第四入口和所述第五出口与所述空气循环管道连通。

7、进一步地，所述热交换芯安装于所述第二壳体内，所述第二壳体中设有第二隔板以与所述第二壳体形成第二腔体、第三腔体、第四腔体和第五腔体，所述第二腔体和所述第四腔体分别与所述烟气通道的两端连通，所述第三入口和所述第四出口分别与所述第二腔体和所述第四腔体连通，所述第三腔体和所述第五腔体分别与所述空气通道的两端连通，所述第四入口和所述第五出口分别与所述第三腔体和所述第五腔体连通。

8、进一步地，所述热交换芯包括第一波浪板、第二波浪板和第一隔板，多个所述第一隔板间隔设置，每两个所述第一隔板之间设有一个第一波浪板或一个第二波浪板，所述第一波浪板与所述第二波浪板交替层叠设置，所述第一波浪板与所述第一隔板围设形成所述烟气通道，所述第二波浪板与所述第一隔板围设形成所述空气通道。

9、进一步地，所述第一波浪板和所述第二波浪板呈梯形波浪状。

10、进一步地，所述烟气通道与所述空气通道呈90度交叉设置。

11、本发明还提供了一种铝电解系统，包括铝电解槽及所述的热平衡调节装置。

12、本发明中的热平衡调节装置，第一热交换器设置在铝电解槽的侧部，通过第一入口向第一热交换器的第一腔体中通入空气，以与铝电解槽进行换热，换热后的空气可以通过第一出口以及空气输出管道，并通过第一风机控制空气流速，以及时可控地将热量带走，避免电流密度增加时铝电解槽温度攀升，对铝电解槽的侧部起到保温控温的作用；铝电解槽的盖板上通过第三出口与烟气输出管道连接，第一腔体中的空气还可以通过第二出口、空气循环管道以及第二入口，实现空气循环，同时，第二热交换器中交叉设置有烟气通道和空气通道，使得烟气输出管道中的烟气和空气循环管道中的空气在第二热交换器中交叉流动，并实现换热，利用了烟气余热来加热空气，使得第一热交换器中的空气升温，避免电流密度减小时铝电解槽的温度陡降，对铝电解槽的侧部起到保温控温的作用，并且实现了烟气的就近余热利用；本发明的热平衡调节装置可以帮助铝电解槽进行控温，尤其适用于采用了新能源电的铝电解槽，在新能源电的电流波动时，仍可以保证铝电解槽的温度在安全可控的范围内，实现工业铝电解工程对于新能源电的柔性消纳。

13、本发明的铝电解系统，具有上述的热平衡调节装置所具有的全部有益效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种热平衡调节装置，其特征在于，包括第一热交换器、第二热交换器、第一风机、第二风机、第三风机、空气输出管道、空气循环管道和烟气输出管道，其中：

2.根据权利要求1所述的热平衡调节装置，其特征在于，所述第一热交换器包括第一壳体和散热翅片，所述第一壳体安装于所述铝电解槽的侧部，所述第一壳体围设形成所述第一腔体，所述散热翅片设置于所述第一腔体内，且对应于所述第一壳体与所述铝电解槽的连接位置设置。

3.根据权利要求2所述的热平衡调节装置，其特征在于，所述第一壳体的所述第一入口处设有单向阀。

4.根据权利要求3所述的热平衡调节装置，其特征在于，所述单向阀包括第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和所述第二挡板通过弹性件转动连接于所述第一入口处，所述弹性件用于驱动所述第一挡板和所述第二挡板封堵所述第一入口。

5.根据权利要求1所述的热平衡调节装置，其特征在于，所述第二热交换器包括第二壳体和热交换芯，所述第二壳体上设有第三入口、第四入口、第四出口和第五出口，所述热交换芯内设有所述烟气通道和所述空气通道，所述热交换芯安装于所述第二壳体内，所述第三入口和所述第四出口分别与所述烟气通道的两端连通，所述第四入口和所述第五出口分别与所述空气通道的两端连通，所述第三入口和所述第四出口与所述烟气输出管道连通，所述第四入口和所述第五出口与所述空气循环管道连通。

6.根据权利要求5所述的热平衡调节装置，其特征在于，所述热交换芯安装于所述第二壳体内，所述第二壳体中设有第二隔板以与所述第二壳体形成第二腔体、第三腔体、第四腔体和第五腔体，所述第二腔体和所述第四腔体分别与所述烟气通道的两端连通，所述第三入口和所述第四出口分别与所述第二腔体和所述第四腔体连通，所述第三腔体和所述第五腔体分别与所述空气通道的两端连通，所述第四入口和所述第五出口分别与所述第三腔体和所述第五腔体连通。

7.根据权利要求5所述的热平衡调节装置，其特征在于，所述热交换芯包括第一波浪板、第二波浪板和第一隔板，多个所述第一隔板间隔设置，每两个所述第一隔板之间设有一个第一波浪板或一个第二波浪板，所述第一波浪板与所述第二波浪板交替层叠设置，所述第一波浪板与所述第一隔板围设形成所述烟气通道，所述第二波浪板与所述第一隔板围设形成所述空气通道。

8.根据权利要求7所述的热平衡调节装置，其特征在于，所述第一波浪板和所述第二波浪板呈梯形波浪状。

9.根据权利要求1所述的热平衡调节装置，其特征在于，所述烟气通道与所述空气通道呈90度交叉设置。

10.一种铝电解系统，其特征在于，包括铝电解槽及权利要求1至9任一项所述的热平衡调节装置。

技术总结本发明提供了一种热平衡调节装置及铝电解系统，热平衡调节装置包括第一热交换器、第二热交换器、第一风机、第二风机、第三风机、空气输出管道、空气循环管道和烟气输出管道，第一热交换器的第一入口用于通入空气，第一出口与空气输出管道连接，第二出口和第二入口分别与空气循环管道的两端连接，第一风机与空气输出管道连接；第二热交换器设置于烟气输出管道和空气循环管道上，其中相互交叉设置有烟气通道和空气通道，烟气通道与第二风机连接，空气通道与第三风机连接，盖板上的第三出口与烟气输出管道连接。本发明可以对铝电解槽的侧部起到保温控温的作用，实现了烟气的就近余热利用，实现了工业铝电解工程对于新能源电的柔性消纳。技术研发人员：杜善周,徐靓,黄涌波,高进,范培育,毛泽旭,魏江红,任慧受保护的技术使用者：神华准格尔能源有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17