[發明專利]一種鋁電解煙氣余熱發電的方法

在審

• 申請號: 201711281610.3
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108233772A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 張芬萍;蔣楊;張亞楠;汪艷芳;柴登鵬
• 申請（專利權）人: 中國鋁業股份有限公司
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 李迎春;李子健

一種鋁電解煙氣余熱發電的方法，涉及一種鋁電解生產過程的余熱利用方法。其特征在于其回收利用過程是在鋁電解煙氣煙管上安裝溫差發電模塊，溫差發電模塊將鋁電解煙氣的熱能轉換為電能輸出利用。本發明的方法，利用半導體溫差發電技術實現鋁電解高溫煙氣余熱發電回收，將回收電能用于鋁電解系統，一方面實現了余熱再利用，降低了高溫煙氣對鋁電解高溫煙氣凈化系統的影響，另一方面實現了煙氣的余熱發電，為鋁電解工業進一步節能降耗提供了新的出路，其系統結構簡單，不改變鋁電解煙氣系統的原有結構，容易實現，安裝和維護簡單，且工作時無污染、無機械傳動、壽命長。

技術領域

一種鋁電解煙氣余熱發電的方法，涉及一種鋁電解生產過程的余熱利用方法。

背景技術

預焙陽極鋁電解的基本原理是冰晶石-氧化鋁電解質熔體在強大的直流電作用下在陰陽兩極間發生電化學反應，電解質中的鋁離子得到電子在陰極上析出得鋁液，氧離子在陽極上放電生成一氧化碳、二氧化碳混合氣體。理論上完全反應時生產噸鋁所產生的二氧化碳是其3/4，但是槽內的碳素材料尤其是碳陽極在生產過程中會存在燃燒、氧化，另外，在鋁電解過程中還存在有氟化物揮發或生成，再加上因槽內負壓造成的氧化鋁、碳粒等細小顆粒物進入煙氣，生產噸鋁一般可產生煙氣1.5噸左右。

鋁電解過程一般在920-960℃左右高溫下進行，煙氣經過集氣系統離開電解槽進入凈化系統，帶走的熱量約占總散失能量的20%-30%，從煙管中排出時其溫度一般在150℃左右，最高可達200℃以上。

隨著槽容量增加，煙氣流量及散熱量增加，而大型、超大型電解槽已經成為當今鋁電解工業的主體，降低煙氣帶走的熱量或者實現煙氣散熱回收將會是節能降耗的新出路。另一方面，高溫煙氣對凈化系統尤其是袋式除塵器的影響很大，直接影響凈化系統的運行成本及凈化效率。在工業上為了降低煙氣的溫度，一般通過吸入大量的空氣對煙氣進行稀釋降溫處理，但同時也增加了煙氣處理量及風機的能耗。而通過回收煙氣的熱量可以降低進入凈化系統煙氣的溫度，同時降低凈化系統的運行成本。加之，電解煙氣已經脫離電解過程，電解煙氣余熱的回收對于電解過程幾乎不存在影響。因此，回收利用鋁電解煙氣的余熱將是鋁電解工業節能降耗的新出路。

發明內容

本發明的目的就是針對上述已有技術存在的不足，提供一種能將鋁電解煙氣所帶的熱量轉化為電能有效利用，并將產生的電能返回用電系統，達到余熱再利用和節能降耗的目的鋁電解煙氣余熱發電的方法。

為達到以上目的，本發明采用以下技術方案。

一種鋁電解槽煙氣余熱回收利用的方法，其特征在于其回收利用過程是在鋁電解煙氣煙管上安裝溫差發電模塊，溫差發電模塊將鋁電解煙氣的熱能轉換為電能輸出利用。

本發明的一種鋁電解槽煙氣余熱回收利用的方法，其特征在于溫差發電模塊將鋁電解煙氣的熱能轉換的電能，通過穩壓電路模塊、蓄電池及充電保護模塊、逆變器和負載電路，進行利用。

本發明的一種鋁電解槽煙氣余熱回收利用的方法，其特征在于所述的溫差發電模塊中的半導體熱端緊貼在鋁電解煙氣煙管管壁上吸收熱量，與其冷端之間產生持續的溫差，產生持續的電能，溫差發電模塊連接穩壓電路，后接入蓄電池，蓄電池中的電能輸出負載電路。

本發明的一種鋁電解槽煙氣余熱回收利用的方法，其特征在于所述的半導體溫差模塊半導體發電片的熱端面緊貼在導熱貼膜上，所述的導熱貼膜緊貼在鋁電解槽煙氣管外表面；所述的半導體溫差模塊半導體發電片冷端面連接有肋片散熱器，利用空氣對流散熱。

本發明的一種鋁電解槽煙氣余熱回收利用的方法，其特征在于所述的半導體溫差模塊在鋁電解槽煙氣管表面分為若干組，組內的半導體溫差模塊為并聯方式、串聯方式或陣列方式相互連接，后接入穩壓電路。

本發明的一種鋁電解槽煙氣余熱回收利用的方法，其特征在于所述的蓄電池連接有逆變器，將直流轉變為交流，接入負載電路。