[發明專利]鋁電解槽廢熱利用方法

有效

• 申請號: 200810031497.8
• 申請日: 2008-06-16
• 公開（公告）號: CN101610046A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 肖忠良;劉憲鋒;汪奕醒;龔克成;劉丹
• 申請（專利權）人: 湖南晟通科技集團有限公司
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;G05D23/19;C25C3/06;C25C3/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種鋁電解槽廢熱利用方法。

背景技術

我國電解生產金屬鋁過程，大多采用預焙陽極鋁電解技術，電解溫度為950℃左右，鋁電解槽的平均電能利用率為48％左右，鋁電解槽側壁溫度約300℃，槽底溫度約90℃，有一半以上的能量以廢熱的形式散發到環境中，造成巨大的能源浪費，且對環境造成熱污染。由于廢熱利用對電解槽本身的溫度場分布和維持電解生產過程的能量平衡的影響的復雜性，到目前為止還沒有在不影響電解槽正常的電解工作過程中，并能有效地運用到生產實踐中的，對電解槽廢熱有效轉化為電能的報道。

發明內容

本發明的所要解決的技術問題是提供一種鋁電解槽廢熱利用方法，該方法能在維持電解槽正常的電解溫度和熱平衡的基礎上，利用廢熱產生電能。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：

一種鋁電解槽廢熱利用方法，鋁電解槽外壁設有熱電模塊，熱電模塊的高溫端通過鋁電解槽外壁獲取熱能，熱電模塊低溫端接有可控制熱能輸出的冷卻裝置，在保持鋁電解槽正常的電解溫度的情況下，將鋁電解槽散發的多余的熱能轉化成電能。

安裝于鋁電解槽側壁的熱電模塊高溫端工作溫度為200～500℃，安裝于電解槽底部的熱電模塊低溫端工作溫度為50～150℃。

熱電模塊高溫端和低溫端的工作溫差為60～100℃，

通過冷卻裝置控制熱電模塊低溫端的冷卻溫度，調節鋁電解槽的散熱量，從而維持鋁電解槽側壁的溫度為200～400℃，鋁電解槽底部的溫度為70～110℃。

熱電模塊發出的電壓為

V＝S.(T_高-T_低)

其中，S為熱電模塊的Seebeck系數，T_高、T_低分別為熱電模塊高溫端、低溫端的溫度。

電解槽通過熱電模塊散發熱量為

Q_放＝cm(T_高-T_低)

其中，c為介質的比熱，m為流過的導熱介質的質量，從上式可知，調節流過的導熱介質的流量，即可調節散出的熱量，從而維持電解槽溫度在所控制的范圍。

所述的熱電模塊低溫端連接的冷卻裝置采用在金屬管內循環通入導熱介質進行冷卻。所述的導熱介質為阻燃絕緣油或水。所述冷卻裝置的采用方式為：固定在鋁電解槽外壁的溫度傳感器輸出溫度信號到控制器，控制器通過控制調節閥來調節金屬管內導熱介質的流量冷卻熱電模塊的低溫端，從而維持鋁電解槽外壁的溫度。

所述的熱電模塊低溫端也可以采用如下冷卻裝置冷卻：熱管散熱器件設置在所述熱電模塊的低溫端，鼓風管連接鼓風機，鼓風管噴嘴安裝在熱管散熱器件正對位置；由固定在鋁電解槽外壁的溫度傳感器輸出的溫度信號，控制器通過控制鼓風機的轉速調節由噴嘴噴出的冷卻空氣，從而冷卻熱電模塊低溫端來維持鋁電解槽的外壁溫度。

所述的熱電模塊為多個，以串聯或并聯或串聯及并聯相結合的方式相互連接。

所述的熱電模塊輸出的電能經穩流或穩壓處理后，輸出到電池或負載。

本發明所具有的有益效果有：

本發明通過對電解槽廢熱的利用，能降低鋁電解過程的能源消耗，能提高鋁電解能量利用率0.5～5％，由于電解鋁是高耗能過程，因此能降低能源消耗，其意義尤為重大?，F有的一些廢熱利用并沒有考慮到鋁電解槽的正常工作狀態下熱平衡的要求，且廢熱利用過程中，會對電解槽產生復雜的影響，很可能使正常的生產過程無法進行。本發明充分考慮了鋁電解槽工作溫度，熱平衡條件的要求，將熱電模塊和冷卻裝置巧妙地結合，引入了鋁電解槽熱平衡控制系統，有利于電解槽電解溫度的控制，尤其是側部，底部溫度的控制，本發明由于引入了鋁電解槽熱平衡控制系統，在利用熱能產生電能的過程不會對原有的鋁電解過程產生任何不良影響。

附圖說明

圖1為本發明的總體結構框圖；

圖2為熱電單元示意圖；(1-導熱陶瓷，2-導電銅片組成)

圖3為熱電模塊示意圖；(3-熱電單元)

圖4為本發明的實施例的具體結構圖(4-熱電模塊，5-金屬管，6-溫度傳感器，7-鋁電解槽)；

圖5為本發明的實施例的冷卻裝置的自動控制示意圖；

圖6為本發明熱電模塊風冷裝置示意圖。(8-熱管散熱器件，9-鼓風管，10-鼓風機，11-噴嘴)

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作說明，而不是對本發明的進一步限定。