一种铝电解槽温度调控系统、方法及装置与流程

本公开涉及电解铝，具体地，涉及一种铝电解槽温度调控系统、方法及装置。

背景技术：

1、风电、水电和太阳能电等绿色能源相比于火电具有周期性、波动性等特点，而在铝电解槽的热量平衡问题中，电能波动是铝电解槽中焦耳热变化的主要因素，因此这类新能源电应用在铝电解工程中可能会导致电解槽热平衡被打破，导致铝电解槽热场调控困难。

技术实现思路

1、本公开实施例的目的在于提供一种铝电解槽温度调控系统、方法及装置，以解决现有技术中存在的新能源电应用于铝电解工程中导致热场调控困难的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铝电解槽温度调控系统，包括侧部热交换器、气体调控装置、外部热交换器、电解槽热场推断装置以及槽控机，所述侧部热交换器安装于铝电解槽的侧部，所述侧部热交换器设有相互连通的第一入口和第一出口，所述外部热交换器设有相互连通的第二入口和第二出口以及相互连通的第三入口和第三出口，所述气体调控装置设有相互连通的第四入口、第五入口、第六入口、第七入口和第四出口，所述铝电解槽的顶部通过第一烟气管道分别与所述第二入口和所述第四入口连接，所述第一入口通过第一换热管道与所述第四出口连接，所述第一出口通过第二换热管道分别与所述第三入口和所述第五入口连接，所述第二出口通过第二烟气管道与所述第六入口连接，所述第三出口通过第三换热管道与所述第七入口连接，所述电解槽热场推断装置用于计算所述铝电解槽的热场分布信息并发送至所述槽控机，所述槽控机用于控制所述第四入口、所述第六入口和所述第七入口之间的进气比例。

3、进一步地，所述第一烟气管道包括第一主管道、第一支管道和第二支管道，所述第一支管道和所述第二支管道连接于所述第一主管道，并分别与所述第二入口和所述第四入口连接。

4、进一步地，所述第一入口和所述第一出口上分别设有第一测温装置和第二测温装置，所述第一入口和所述第一出口处分别设有第四阀和第五阀，所述第四入口、所述第六入口和所述第七入口上分别设有第一阀、第二阀和第三阀。

5、进一步地，所述第一烟气管道上设有脱尘装置，所述脱尘装置包括设置于所述第一烟气管道中的除尘布袋和酸性气体脱除装置。

6、进一步地，所述侧部热交换器为热管热交换器，所述热管热交换器上设有多个散热翅片，所述散热翅片为铝片，所述热管为铜管，所述热管内填充有液态碱金属。

7、本发明第二方面提供了一种铝电解槽温度调控方法，用于所述的铝电解槽温度调控系统，包括：基于所述第一入口的第一温度值和所述第一出口的第二温度值，计算所述铝电解槽的热场分布信息；基于所述热场分布信息，判断所述铝电解槽的调温目标；将所述调温目标发送至所述槽控机，通过所述槽控机基于所述调温目标控制所述第四入口、所述第六入口和所述第七入口之间的进气比例。

8、进一步地，在所述槽控机基于所述调温目标控制所述第四入口、所述第六入口和所述第七入口之间的进气比例中，当所述调温目标为升温时，所述槽控机控制所述第四入口的进气比例增加，和/或，所述第六入口的进气比例减少，和/或，所述第七入口的进气比例减少。

9、进一步地，在所述槽控机基于所述调温目标控制所述第四入口、所述第六入口和所述第七入口之间的进气比例中，当所述调温目标为降温时，所述槽控机控制所述第四入口的进气比例减少，和/或，所述第六入口的进气比例增加，和/或，所述第七入口的进气比例增加。

10、进一步地，还包括：当所述调温目标为保持温度不变时，所述槽控机控制所述第一入口和所述第一出口关闭。

11、本发明第三方面提供了一种铝电解槽温度调控装置，用于所述的铝电解槽温度调控系统，包括：计算模块，用于基于所述第一入口的第一温度值和所述第一出口的第二温度值，计算所述铝电解槽的热场分布信息；判断模块，用于基于所述热场分布信息，判断所述铝电解槽的调温目标；进气控制模块，用于将所述调温目标发送至所述槽控机，通过所述槽控机基于所述调温目标控制所述第四入口、所述第六入口和所述第七入口之间的进气比例。

12、本发明中的铝电解槽温度调控系统，侧部热交换器中与铝电解槽侧部进行热交换后的一部分换热气体通过第二换热管道直接进入气体调控装置中，与其他气体混合而调整温度；另一部分换热气体通过第二换热管道进入外部热交换器，使得换热气体与外界进行热交换进而降低温度，再通过第三换热管道进入气体调控装置中参与气体混合；铝电解槽顶部的一部分烟气通过第一烟气管道直接进入气体调控装置中参与气体混合，进而调整温度；另一部分烟气通过第一烟气管道进入外部热交换器中，高温的烟气与外界进行热交换进而降低温度，再通过第二烟气管道进入气体调控装置中参与气体混合，进而调整温度；槽控机根据电解槽热场推断装置发送的热场分布信息，来控制气体调控装置的第四入口、第六入口和第七入口之间的进气比例，使得不同温度的烟气和空气按照相应比例混合，达到了根据热场变化来调整参与侧部换热的气体温度的目的，混合后的气体通过第一换热管道进入侧部热交换器中与铝电解槽的侧部进行热交换，从而可以实时调控铝电解槽的热场，有利于在铝电解槽的电流波动较大时进行热调控，使得铝电解槽可以消纳新能源电；另外，本发明中将铝电解槽的烟气与参与热交换的气体进行混合来调整气体温度，实现了烟气余热利用，使得铝电解槽运行更加稳定可控的同时，也更加低碳节能。

13、本发明的铝电解槽温度调控方法以及铝电解槽温度调控装置，具有上述的铝电解槽温度调控系统所具有的全部有益效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种铝电解槽温度调控系统，其特征在于，包括侧部热交换器、气体调控装置、外部热交换器、电解槽热场推断装置以及槽控机，所述侧部热交换器安装于铝电解槽的侧部，所述侧部热交换器设有相互连通的第一入口和第一出口，所述外部热交换器设有相互连通的第二入口和第二出口以及相互连通的第三入口和第三出口，所述气体调控装置设有相互连通的第四入口、第五入口、第六入口、第七入口和第四出口，所述铝电解槽的顶部通过第一烟气管道分别与所述第二入口和所述第四入口连接，所述第一入口通过第一换热管道与所述第四出口连接，所述第一出口通过第二换热管道分别与所述第三入口和所述第五入口连接，所述第二出口通过第二烟气管道与所述第六入口连接，所述第三出口通过第三换热管道与所述第七入口连接，所述电解槽热场推断装置用于计算所述铝电解槽的热场分布信息并发送至所述槽控机，所述槽控机用于控制所述第四入口、所述第六入口和所述第七入口之间的进气比例。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽温度调控系统，其特征在于，所述第一烟气管道包括第一主管道、第一支管道和第二支管道，所述第一支管道和所述第二支管道连接于所述第一主管道，并分别与所述第二入口和所述第四入口连接。

3.根据权利要求1所述的铝电解槽温度调控系统，其特征在于，所述第一入口和所述第一出口上分别设有第一测温装置和第二测温装置，所述第一入口和所述第一出口处分别设有第四阀和第五阀，所述第四入口、所述第六入口和所述第七入口上分别设有第一阀、第二阀和第三阀。

4.根据权利要求1所述的铝电解槽温度调控系统，其特征在于，所述第一烟气管道上设有脱尘装置，所述脱尘装置包括设置于所述第一烟气管道中的除尘布袋和酸性气体脱除装置。

5.根据权利要求1所述的铝电解槽温度调控系统，其特征在于，所述侧部热交换器为热管热交换器，所述热管热交换器上设有多个散热翅片，所述散热翅片为铝片，所述热管为铜管，所述热管内填充有液态碱金属。

6.一种铝电解槽温度调控方法，用于权利要求1-5中任一项所述的铝电解槽温度调控系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的铝电解槽温度调控方法，其特征在于，在所述槽控机基于所述调温目标控制所述第四入口、所述第六入口和所述第七入口之间的进气比例中，当所述调温目标为升温时，所述槽控机控制所述第四入口的进气比例增加，和/或，所述第六入口的进气比例减少，和/或，所述第七入口的进气比例减少。

8.根据权利要求6所述的铝电解槽温度调控方法，其特征在于，在所述槽控机基于所述调温目标控制所述第四入口、所述第六入口和所述第七入口之间的进气比例中，当所述调温目标为降温时，所述槽控机控制所述第四入口的进气比例减少，和/或，所述第六入口的进气比例增加，和/或，所述第七入口的进气比例增加。

9.根据权利要求6所述的铝电解槽温度调控方法，其特征在于，还包括：

10.一种铝电解槽温度调控装置，用于权利要求1-5中任一项所述的铝电解槽温度调控系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供了一种铝电解槽温度调控系统、方法及装置，铝电解槽温度调控系统包括侧部热交换器、气体调控装置、外部热交换器和槽控机，侧部热交换器安装于铝电解槽的侧部，铝电解槽的顶部通过第一烟气管道分别与第二入口和第四入口连接，第一入口通过第一换热管道与第四出口连接，第一出口通过第二换热管道分别与第三入口和第五入口连接，第二出口通过第二烟气管道与第六入口连接，第三出口通过第三换热管道与第七入口连接，槽控机控制第四入口、第六入口和第七入口之间的进气比例。本发明可以实时调控铝电解槽的热场，使得铝电解槽可以消纳电流波动较大的新能源电，并且实现了烟气余热利用，使铝电解槽更加低碳节能。技术研发人员：黄涌波,石建川,索占滨,张铁强,郭玉龙,韩硕,甄鹏,张红亮,陈灿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