[發明專利]一種超大容量鋁電解槽母線連接方法

在審

• 申請號: 201410295551.5
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN105220179A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 楊曉東;劉雅鋒;周東方;劉偉;胡紅武;王璇
• 申請（專利權）人: 沈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: 沈陽圣群專利事務所(普通合伙) 21221
• 代理人: 張立新

技術領域

本發明涉及一種母線連接方法，尤其涉及一種超大容量鋁電解槽母線連接方法。

背景技術

隨著現代鋁電解槽朝著大型化、節能化的方向不斷發展和進步，設計出優良母線結構，使本槽電流、相鄰槽電流、臨列電流等電流源產生的源磁場以及鐵磁材料磁化的磁場在本槽熔體區域相互抵消和平衡，優化磁場環境，提高電解槽的磁流體穩定性和操作穩定性是關鍵技術難題。

系列電流首先流入本槽立柱母線，經過陽極母線分配后，依次進入陽極、熔融電解質和鋁液，從陰極導出后，經陰極母線匯集后流入下游槽立柱母線。這些電流產生大的磁場，這些磁場與熔融電解質和鋁液中的電流一起形成了大的電磁力。

隨著數學模型的完善和計算能力的提高，針對各種端部與大面進電方式、槽底補償形式進行的計算研究發現，電解槽在電流變大、尺寸放大過程中，主要工作之一就是有效控制了垂直磁場B_z分布，取得了效果顯著，電流強度達到400kA級的電解槽技術逐步成熟起來。

電磁力的旋度是鋁液流動的動力，而旋度垂直分量對應于鋁液水平運動。當磁場垂直分量較小時，事實上鋁液流動主要取決于的大小。當電流進一步加大時，達到400~700kA，如果按照以往控制B_z的設計思路，會增加，鋁液流速隨之增加，與此同時增加的槽膛尺寸和長寬比會使鋁液流動更不均衡，對電解槽磁流體穩定性勢必造成破壞。

專利CN86103689A、CN101065517A公開了設置在電解槽端面的獨立的補償電路，用于修正垂直磁場在長軸方向的梯度。CN86103689A提到了水平磁場對稱性好壞對流速和界面變形的影響，但沒有認識到磁場梯度分布是決定因素，而CN101065517A提到了水平磁場會影響電解槽的不穩定，沒有進一步分析。由此判斷，現有技術沒有分析與鋁液水平運動之間的相互關系，沒有認識到磁場梯度分布是鋁液流動的決定因素。因而，在母線及磁場配置平衡時，未考慮像立柱母線這樣對垂直磁場與水平磁場、它們的梯度、鋁液流速影響都很大的因素。事實上，立柱母線的下部（豎直部分）主要產生水平方向的磁場分量，它的上部（彎曲部分）主要產生垂直方向的磁場分量。由于未考慮這部分因素，上游側母線在槽周圍和槽底配置不夠合理，或者槽端部補償電流不夠大，將導致水平磁場數值偏大且分布不均勻，垂直磁場在槽內不能有效相互抵消甚至出現同號疊加，最終增加端部補償電流、母線壓降，還浪費了母線。

發明內容

為了解決上述技術問題本發明提供一種超大容量鋁電解槽母線連接方法，目的是有效平衡消減垂直磁場，而且大幅降低的大小，從而降低鋁液流速，提高電解槽穩定性和電流效率，同時簡化母線設計、節省槽間距、節省材料。

為達上述目的本發明一種超大容量鋁電解槽母線連接方法，電解槽的進電側和出電側分別設有相同根數的陰極軟母線，槽底母線與最近一根本槽立柱母線之間的水平距離為兩根陰極軟母線之間的水平距離的0.5-1.5倍，在煙道端和出鋁端的兩根本槽立柱母線的兩側分別有一根槽底母線，這兩根槽底母線的水平距離最大為兩根陰極軟母線之間的水平距離的3倍，陰極母線在進電側大面繞行，經由槽底母線或槽側母線到達出電側后，終止于下游槽立柱母線的位置，形成面向電解槽短軸的“U”型。

本槽立柱母線通過進、出電兩側陰極母線、槽底母線或槽側母線，與相同位置的下游槽立柱母線之間直接短路。

槽底母線流入的電流最大為4根陰極軟母線的電流之和。

還包括設在電解槽上部且與系列電流反方向的獨立補償母線，或設在電解槽端部且與系列電流同方向的獨立補償母線。

本槽立柱母線和下游槽立柱母線在空間上等距離分布。

本槽立柱母線和下游槽立柱母線為6~7根。

電解槽工作電流在400~700kA。

本發明的優點效果：本發明與現有技術相比，在母線及磁場配置平衡時，綜合考慮本槽電流、相鄰槽電流、臨列電流源磁場以及鐵磁材料磁化的磁場，還重點消除了立柱母線產生磁場的不利影響，不但有效平衡消減垂直磁場，而且大幅降低的大小，優化磁場環境，達到降低鋁液流速，提高電解槽穩定性和電流效率的目的，同時帶來母線設計簡化、槽間距節省、材料節省方面的效益。

附圖說明

圖1是本發明的一種600kA電解槽母線配置示意圖。

圖2是本發明的獨立補償母線配置示意圖。