[發明專利]一種電解槽磁場外補償裝置

在審

• 申請號: 201310377140.6
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN104419951A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 傅長宏
• 申請（專利權）人: 貴陽鋁鎂設計研究院有限公司
• 主分類號: C25C3/16
• 分類號: C25C3/16
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明涉及一種用于平衡電解槽磁場的外補償裝置，屬于電解鋁用設備領域。

背景技術

電解槽母線系統的作用是連接上臺電解槽陰極和下臺電解槽陽極，最終整個電解系列數百臺電解槽通過母線系統串聯在一起，強大的直流電經由母線導入每臺電解槽為電化學反應提供能量。

通上電以后，母線周圍會產生強烈的磁場（B），這些強烈的磁場和電解槽熔體中的電流（J）相互作用，在熔體區產生電磁力（F=JxB）。水平方向電磁力分布及大小決定了電解槽中熔體的流動形態及流速，垂直方向電磁力分布及大小決定了電解槽中熔體界面的變形。總之電解槽內磁場的分布及大小會很大程度地影響到電解槽穩定性，從而影響電流效率以及噸鋁能耗等指標。因此電解槽內合理的磁場分布是保證電解槽穩定高效運行的基礎。

電解槽內合理磁場分布可通過兩種方式獲得，一是采用槽周圍母線自平衡方式，即是利用配置在電解槽側部或底部的母線產生的磁場來平衡電流通過電解槽時產生的磁場，當然母線產生的磁場也需要相互平衡，同時母線的配置還要考慮上下游電解槽以及相鄰列的影響，要達到以上這些要求，槽周圍母線配置會非常復雜，母線用量也會很大，有時候還會導致槽間距被迫加大；另一種是采用外補償方式，即是在電解槽兩側分別施加一個外加電流，利用外加電流產生的磁場補償電解槽內磁場，使槽內磁場分布合理，為電解槽實現高效低耗的運行提供可靠的保障。采用這種方式可使得槽周圍母線配置相對簡單，并且母線用量也可以減少，母線系統的電耗損失也可以減少，當然外加母線上的能量空耗是該方式的一大缺點。

通常的外補償方式是采用兩套整流機組，分布在電解槽煙道端和出鋁端提供兩個不一樣的補償電流以實現電解槽兩個端頭對于磁場補償強度的不同需要。為了補償相鄰列對電解槽的影響，往往煙道端的補償電流大些。這種補償方式需要兩套整流機組分別提供不同的電流強度，并且必須根據電流強度配套相應的整流機組，由此造成整流機組選擇受限并且投資成本偏大，以至于該種補償方式的運用受到較大的限制。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種電解槽磁場外補償裝置，用于降低傳統外補償方式的投資，提高補償裝置配置的靈活性，在確保電解槽穩定高效生產的同時簡化電解槽周圍母線的配置。

本發明采用的技術方案是：一種電解槽磁場外補償裝置，包括電解槽，煙道端整流機組和出鋁端整流機組，煙道端整流機組引出的煙道端環繞母線、出鋁端整流機組引出的出鋁端環繞母線分別沿著電解槽煙道端和出鋁端形成閉合回路。本發明的電解槽磁場外補償裝置，包括兩套整流機組、環繞母線、母線支架等。整流機組將交流電變成直流電后由環繞母線接入電解車間電解槽兩側，進入電解車間電流大小是一定的，但補償電流的大小可以由環繞母線繞行電解槽系列的圈數決定，補償電流強度隨著繞行電解系列圈數的增加而成倍數增加。根據電解槽磁場平衡的要求，煙道端環繞母線和出鋁端環繞母線繞電解車間一圈提供的補償電流與整流機組提供的直流電一致，繞行兩圈補償電流是整流機組提供的直流電的一倍，以此類推，確保補償電流能夠達到電解槽磁場平衡的要求。

環繞母線距離電解槽煙道端或出鋁端的距離可以相同也可以不同，不同的距離也可以做為調整不同補償電流強度的一個變量參數，距離越近補償強度越大。

環繞母線的繞行線路與電解槽的排布平行，且盡可能呈矩形回路，即與電解槽平行的環繞母線盡可能為直線，因為這樣方便計算補償電流的強度，而且補償更均勻。

處于不同環繞圈的環繞母線既可以上下排布，也可以在同一平面內逐圈向內（或外）環繞。簡單的說就是從上向下依次為第一圈，第二圈，第三圈等，或者從外向里（從里向外）依次為第一圈，第二圈，第三圈等。

煙道端環繞母線和出鋁端環繞母線所形成的閉合回路圈數多于一圈。電解槽煙道端和出鋁端補償電流強度大小由煙道端環繞母線和出鋁端環繞母線繞行電解槽的圈數決定。因此，不同的環繞圈數方便調節不同的補償電流強度。

煙道端環繞母線和出鋁端環繞母線所形成的閉合回路圈數不同。當煙道端的補償電流需要更大些時，可以采用煙道端環繞母線圈數大于出鋁端環繞母線圈數的方式。當然，也可以通過煙道端整流機組和出鋁端整流機組分別將交流電變成不同直流電，然后再經煙道端環繞母線和出鋁端環繞母線分別將不同補償電流導入電解車間（分別沿著電解槽煙道端和出鋁端），具體哪種方式更好可根據設備情況和使用條件來決定。

煙道端環繞母線和出鋁端環繞母線直徑不同。這也是一種差異化電解槽煙道端和出鋁端補償電流強度的方法。

環繞母線為鋁含量99.5%～99.7%的鋁母線。這里的鋁含量指的是質量百分數。