[發(fā)明專利]一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810031593.2
• 申請(qǐng)日: 2008-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN101615870A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖忠良;劉憲鋒;汪奕醒;廖振;劉丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南晟通科技集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): H02N11/00
• 分類號(hào): H02N11/00;C25C3/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所
• 代理人: 鄧建輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法。

背景技術(shù)

我國電解生產(chǎn)金屬鋁過程，大多采用預(yù)焙陽極鋁電解技術(shù)，電解溫度為950℃左右，鋁電解槽的平均電能利用率為48％左右，鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道約150℃的溫度，能量以廢熱的形式散發(fā)到環(huán)境中，造成巨大的能源浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境造成熱污染。到目前為止尚未有對(duì)該廢熱的工業(yè)利用的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在提供可將鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道上的熱能有效地利用及轉(zhuǎn)化的一種鋁電解槽風(fēng)管廢熱利用方法及裝置。

本發(fā)明的目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的。

鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道外壁上設(shè)有熱電模塊，熱電模塊的熱端通風(fēng)排氣管道外壁相連，熱電模塊的冷端通過冷卻裝置冷卻，通風(fēng)排氣管道中的熱能通過熱電模塊轉(zhuǎn)化為電能，并通過其引出端輸出。

熱電模塊的優(yōu)選的工作溫差為60～180℃，發(fā)出電壓3～4.5V，電流0.5～3A。

熱電模塊熱端工作溫度為優(yōu)選為150～200℃。冷端優(yōu)選的溫度為5～45℃。

熱電模塊的熱端用環(huán)氧樹脂固定于玻璃纖維布上，玻璃纖維布再包覆于通風(fēng)排氣管道外壁上。

所述的冷卻裝置包括風(fēng)冷或是通過循環(huán)導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻。

所述的循環(huán)導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻是將金屬管與熱電模塊冷端緊密接觸，金屬管沿通風(fēng)排氣管道軸向平行排列，金屬管內(nèi)通入導(dǎo)熱介質(zhì)。

所述的導(dǎo)熱介質(zhì)為水或阻燃絕緣油。導(dǎo)熱介質(zhì)為水時(shí)，所得40～50℃的水可作為供生活用水，阻燃絕緣油降溫后循環(huán)使用。

金屬管外部包覆絕熱材料，最外層用玻璃纖維布固定。

本發(fā)明所述的風(fēng)冷的方法是：熱管散熱器件設(shè)置在熱電模塊的冷端，鼓風(fēng)管連接鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)管噴氣口安裝在熱管散熱器件正對(duì)位置。

按所需輸出電壓串聯(lián)熱電模塊的輸出線，如需要輸出6～9V，則每兩個(gè)塊模塊串聯(lián)作為一個(gè)輸出單元，然后并聯(lián)增加其輸出電流。

熱電模塊采用串聯(lián)并聯(lián)方式達(dá)到所需直流電壓范圍，并聯(lián)方式達(dá)到所需電流。

熱電模塊的面積占管道面積的80％～95％。

輸出電壓采用市場(chǎng)成熟的穩(wěn)壓電路輸出穩(wěn)定電壓。

輸出電能可儲(chǔ)存于二次電池或直接用于鋁電解使用。

熱電模塊的工作原理：每塊熱電材料由幾十至幾百個(gè)熱電單元組成，如圖1所示，每個(gè)熱電單元由一個(gè)p型半導(dǎo)體和一個(gè)n型半導(dǎo)體組成，如圖2所示，冷端接低溫區(qū)，熱端接高溫區(qū)，冷端p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體通過導(dǎo)體連接，熱端接外電路，當(dāng)熱端與冷端存在溫差時(shí)，則熱端的p，n半導(dǎo)體外接引線向外輸出電能。由于單個(gè)熱電單元電壓較低，需要通過串聯(lián)提高其輸出電壓。

可用于本發(fā)明的方法裝置之一為：由可環(huán)繞包覆于鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道上的內(nèi)層玻璃纖維布層、熱電模塊層、金屬管層、絕熱材料層、外層玻璃纖維布層依次連接而成；熱電模塊層中的熱電模塊的熱端固定在內(nèi)層的玻璃纖維布上；金屬管層由數(shù)個(gè)通有導(dǎo)熱介質(zhì)的金屬管與熱電模塊的冷端緊密接觸，數(shù)個(gè)金屬管沿通風(fēng)排氣管道軸向平行排列。

可用于本發(fā)明的方法裝置之二為：鋁電解槽上部通風(fēng)排氣管道外壁上設(shè)有熱電模塊，熱電模塊的熱端與通風(fēng)排氣管道外壁相連，熱電模塊的冷端連接有熱管散熱器件，鼓風(fēng)管連接鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)管噴氣口安裝在熱管散熱器件正對(duì)位置。連接鼓風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)管，可以是多根鼓風(fēng)管圍繞通風(fēng)排氣管道，或一根鼓風(fēng)管呈螺線管型圍繞通風(fēng)排氣管道。

本發(fā)明的鋁電解槽風(fēng)管的廢熱利用方法可有效地鋁電解槽風(fēng)管內(nèi)的熱能進(jìn)行有效地利用，轉(zhuǎn)化為電能繼續(xù)用生產(chǎn)等其它環(huán)節(jié)中，是對(duì)能源的一種綜合有效地利用，特別是目前能源短缺，最大限度的節(jié)約和利用能源是各個(gè)企業(yè)都要面對(duì)和解決的問題，而本發(fā)明的方法正在就是這一方面的創(chuàng)新。

附圖說明

圖1為熱電模塊單元示意圖。

圖2為鋁電解槽上部的通風(fēng)排氣管道安裝熱電模塊及采用導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻的裝置的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

圖3為圖2裝置的安裝立體圖。

圖4為鋁電解槽上部的通風(fēng)排氣管道安裝熱電模塊及采用風(fēng)冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

圖示說明

1-內(nèi)層玻璃纖維布層，2-熱電模塊層，3-金屬管層，4-絕熱材料層，5-外層玻璃纖維布層，6-通風(fēng)排氣管道，7-熱管散熱器件，8-鼓風(fēng)管，9-鼓風(fēng)機(jī)。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。本發(fā)明可以按發(fā)明內(nèi)容所述的任一種方式實(shí)施。

實(shí)施例1