本發(fā)明屬于鋁電解槽結(jié)構(gòu)，具體涉及一種可控鋁電解槽陽極覆蓋密封系統(tǒng)及其應(yīng)用的鋁電解槽。

背景技術(shù)：

目前，鋁電解作業(yè)中，電解槽陽極上部普遍采用覆蓋一層覆蓋料，以減少電解槽的熱量散失，煙氣外漏。這種方式主要存在如下問題：

在換極作業(yè)中，由于覆蓋料固結(jié)成塊，需要用天車的氣錘機械破碎才能進行后續(xù)作業(yè)，耗時耗力；換極完成后，需要操作工重新在上方覆蓋上覆蓋料，人工操作難以保證電解槽的保溫效果；同時，破碎的覆蓋料會進入電解質(zhì)中，影響電解槽的穩(wěn)定性；陽極上方的覆蓋料，在換極后的一段時間，通氣性提高，使陽極過多消耗于空氣反應(yīng)，降低了陽極的電解壽命。為防止覆蓋料與電解質(zhì)結(jié)殼影響氧化鋁溶解進入電解質(zhì)，需要在上部桁架中安裝打殼裝置，每次下料需要打殼，限制了下料效果。鋁電解生產(chǎn)中，覆蓋料大幅度增加了電解質(zhì)物料循環(huán)量，儲存及運送增加生產(chǎn)成本。而覆蓋料也極大的限制了對鋁電解下料方式、煙氣收集、保溫控制及余熱利用。

本申請人提交的申請?zhí)枮?01610490099.7的專利文件公開了一種可控鋁電解槽陽極覆蓋密封結(jié)構(gòu)，采用的是結(jié)構(gòu)框架配合密封板整體罩裝在鋁電解槽上方的形式，將鋁電解槽內(nèi)部的所有陽極炭塊同一罩裝在一個密封結(jié)構(gòu)內(nèi)，這種方式對于單個的陽極炭塊保護仍有不到位的問題，并且不利于單個陽極炭塊的換極操作。

另外，鋁電解槽的煙氣收集方式主要是為了上部覆蓋料結(jié)殼以及相關(guān)的電解操作設(shè)計。其采用的方式是通過上部集氣罩和槽蓋板的組合，這種煙氣收集方式最大的缺點在于收集煙氣效率低，煙氣中混雜了大量的空氣，煙氣從槽蓋板處泄露進入環(huán)境，引起車間工作惡化和環(huán)境污染問題，對電解廠的抽風(fēng)系統(tǒng)帶來更大負擔(dān)，增大成本。此外，由于煙氣中混雜了大量空氣，煙氣的預(yù)熱利用也交困難。受限于傳統(tǒng)鋁電解槽的陽極覆蓋料，傳統(tǒng)的煙氣收集難以進行關(guān)鍵性改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有的鋁電解槽陽極覆蓋料存在的上述缺陷，提供一種可控鋁電解槽陽極覆蓋密封系統(tǒng)及其應(yīng)用的鋁電解槽。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種可控鋁電解槽陽極覆蓋密封系統(tǒng)，包括支撐框架和若干陽極包覆單元，所述支撐框架罩裝在鋁電解槽槽殼上方，所述支撐框架的側(cè)面與鋁電解槽槽殼側(cè)面通過側(cè)部擋板密封固定，所述陽極包覆單元為罩殼結(jié)構(gòu)，嵌裝在支撐框架的頂部，將陽極炭塊的上部分進行包覆，并對支撐框架頂部形成密封。

進一步的，所述支撐框架通過焊接固定在鋁電解槽槽殼上方，完全覆蓋鋁電解槽，支撐框架的頂部高度不低于鋁電解槽內(nèi)設(shè)置的陽極炭塊高度。

進一步的，所述陽極包覆單元的罩殼結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間與陽極炭塊匹配，底部設(shè)有供陽極炭塊穿過的陽極炭塊孔，頂部設(shè)有供陽極導(dǎo)桿通過的陽極導(dǎo)桿孔。

進一步的，所述支撐框架平行于大面的中線兩側(cè)對稱布置有兩組中縫擋板，將支撐框架內(nèi)部分隔為對稱的兩組陽極炭塊布置空間。

進一步的，所述陽極包覆單元的陽極炭塊孔和陽極導(dǎo)桿孔一端向外側(cè)延伸開口，該開口所在的罩殼側(cè)邊設(shè)置中縫擋板插銷，所述中縫擋板插銷與中縫擋板上的設(shè)置的中縫擋板插孔插裝，通過陽極包覆單元的罩殼結(jié)構(gòu)與中縫擋板圍成相對于陽極炭塊密封的空間。

進一步的，所述陽極包覆單元頂部還覆蓋設(shè)有陽極導(dǎo)桿孔蓋板。

進一步的，所述陽極包覆單元的兩側(cè)以及支撐框架的頂部框架之間設(shè)有相互配合的定位臺階。

本發(fā)明還公開了一種鋁電解槽，所述鋁電解槽上方設(shè)有權(quán)利要求4-6中的可控鋁電解槽陽極覆蓋密封系統(tǒng)以及煙氣收集系統(tǒng)；

所述煙氣收集系統(tǒng)包括若干組煙氣管道和煙氣收集室，所述煙氣收集室密封罩裝在中縫擋板之間的支撐框架上，通過中縫擋板之間的通道與鋁電解槽內(nèi)部連通，所述煙氣收集室通過煙氣管道與煙氣處理系統(tǒng)連接。

進一步的，所述煙氣收集室包括可拼裝的收集室長邊側(cè)擋板、收集室短邊側(cè)擋板和收集室頂部擋板，其中收集室長邊側(cè)擋板的側(cè)邊和收集室短邊側(cè)擋板的側(cè)邊之間設(shè)置相互配合的連接螺柱和連接孔進行固定拼裝，所述收集室長邊側(cè)擋板的頂邊以及收集室短邊側(cè)擋板的頂邊分別與收集室頂部擋板的側(cè)邊之間設(shè)置相互配合的連接螺柱和連接孔進行固定拼裝，所述煙氣收集室的底部形成收集室底部通道孔，與鋁電解槽內(nèi)部對接，在收集室頂部擋板上設(shè)有煙氣收集管道連接孔，與煙氣管道通過法蘭固定連接。

優(yōu)選的，所述支撐框架采用不銹鋼框架，表面涂設(shè)鋁鎂尖晶石結(jié)構(gòu)層，所述支撐框架的側(cè)部擋板以及煙氣收集室的擋板均采用三層復(fù)合板材，由內(nèi)至外分別為鋁鎂尖晶石材質(zhì)的內(nèi)襯層、不銹鋼材質(zhì)的支撐層和保溫材質(zhì)的保溫層。

本發(fā)明采用上述方案可替代目前鋁電解槽普遍采用的覆蓋料，為電解槽提供穩(wěn)定且良好的保溫效果，提高煙氣收集效率，保護環(huán)境的同時降低收集煙氣的電成本。另外，避免了換極作業(yè)中破碎覆蓋料的操作，可單獨對陽極炭塊進行更換，降低了勞動強度和生產(chǎn)成本，減少換極作業(yè)的時間，并且避免了覆蓋料進入到鋁電解槽內(nèi)的電解質(zhì)中，提高電解槽生產(chǎn)穩(wěn)定性；由于取代了覆蓋料，覆蓋料積壓及循環(huán)成本也可以減少；可以移除打殼下料裝置，精簡鋁電解槽的生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)；為新型下料、煙氣收集等集成設(shè)計提供了良好的基礎(chǔ)。

本發(fā)明與現(xiàn)采用的覆蓋料方式相比，可明顯降低勞動強度和生產(chǎn)成本，提高電解過程控制水平，有助于連續(xù)穩(wěn)定高效的生產(chǎn)，并且煙氣收集效率高，保護環(huán)境，對于提升鋁電解槽的煙氣收集效率，降低成本，保護環(huán)境具有重要意義，此外，由于煙氣收集效率提高，也可對煙氣余熱進行更好的利用。

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。

附圖說明

圖1為實施例中的一種可控鋁電解槽陽極覆蓋密封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實施例中的支撐框架的具體示意圖。

圖3a為實施例中的陽極包覆單元頂面示意圖。

圖3b為實施例中的陽極包覆單元底面示意圖。

圖4a為實施例中的陽極包覆單元頂部和陽極導(dǎo)桿之間的裝配示意圖。

圖4b為實施例中的陽極包覆單元底部和陽極炭塊之間的裝配示意圖。

圖5為實施例中的支撐框架和煙氣收集系統(tǒng)的裝配示意圖。

圖6a為實施例中的煙氣收集系統(tǒng)的頂部示意圖。

圖6b為實施例中的煙氣收集系統(tǒng)的底部示意圖。

圖7為實施例中的煙氣收集系統(tǒng)的分解示意圖。

圖8為實施例中的煙氣收集室的側(cè)板板材結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號：

11-陽極包覆單元，111-陽極導(dǎo)桿孔，112-陽極炭塊孔，113-中縫擋板插銷，114-定位臺階，12-支撐框架，121-定位臺階，13-大面?zhèn)炔繐醢澹?4-小面?zhèn)炔繐醢澹?5-中縫擋板，151-中縫擋板插孔，16-陽極導(dǎo)桿孔蓋板，

2-煙氣收集系統(tǒng)，21-煙氣管道，211-煙氣管道連接法蘭，22-煙氣收集室，221-收集室長邊側(cè)擋板，222-收集室短邊側(cè)擋板，223-收集室頂部擋板，2231-煙氣管道連接孔，224-連接螺柱，225-連接孔，226-收集室底部通道孔，2201-內(nèi)襯層，2202-支撐層，2203-保溫層，

8-陽極炭塊，81-陽極導(dǎo)桿。

具體實施方式

實施例

參見圖1，圖示中的可控鋁電解槽陽極覆蓋密封系統(tǒng)包括支撐框架12以及若干陽極包覆單元11(圖示中為了展現(xiàn)支撐框架內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅表示其中的一個陽極包覆單元)，其中，支撐框架12為若干不銹鋼桿件焊接形成的罩裝在鋁電解槽上方的框架結(jié)構(gòu)，在支撐框架12的側(cè)面與鋁電解槽槽殼的側(cè)面之間通過側(cè)部擋板密封固定，支撐框架12的頂部由若干平行分布的不銹鋼桿件焊接形成，陽極炭塊8分布在支撐框架12頂部的間隙之間，連接的陽極導(dǎo)桿81從支撐框架12的間隙之間伸出與陽極母線連接，陽極包覆單元11罩裝在陽極炭塊8上，同時嵌裝在支撐框架的頂部，將陽極炭塊8的上部分進行包覆，并對支撐框架12的頂部形成密封。

具體結(jié)合圖1和圖2，在支撐框架12的側(cè)面分別焊接固定有大面?zhèn)炔繐醢?3和小面?zhèn)炔繐醢?4，并在支撐框架12的內(nèi)部沿平行于大面的中心線平行對稱設(shè)置兩組中縫擋板15，其中，大面處的支撐框架12下半側(cè)與大面?zhèn)炔繐醢?3固定，小面處的支撐框架12側(cè)面完全與小面?zhèn)炔繐醢?4密封固定，即小面?zhèn)炔繐醢?4的高度與支撐框架12的頂面平齊，大面?zhèn)炔繐醢?4的高度低于支撐框架12的頂面，留出的高度差通過陽極包覆單元的罩殼側(cè)面填補，完成對支撐框架12側(cè)面整體的密封設(shè)置。中縫擋板15將支撐框架12內(nèi)部分為對稱的兩組陽極炭塊布置空間，鋁電解槽內(nèi)的陽極對稱分布在中縫擋板15的兩側(cè)。

支撐框架12焊接固定在電解槽槽殼上方，完全覆蓋鋁電解槽的槽殼上方。支撐框架12的高度為0.8-1.5米，根據(jù)下料等其他具體部分調(diào)整，支撐框架12的頂面高度要不能低于放置在鋁電解槽內(nèi)部的陽極炭塊的高度，保證完全覆蓋陽極上方。陽極炭塊放8入鋁電解槽后，陽極炭塊的內(nèi)側(cè)緊靠中縫擋板15，陽極包覆單元11從大面?zhèn)炔繐醢迳戏絺?cè)插嵌入支撐框架12的頂部，在外側(cè)包裹住陽極炭塊8的上部，使煙氣無法進入陽極包覆單元的罩殼內(nèi)，同時保證了該系統(tǒng)的密封性。

結(jié)合參見圖3a和圖3b，本實施例中的陽極包覆單元11為一罩殼結(jié)構(gòu)，通過不銹鋼板材拼裝設(shè)置，陽極包覆單元11的罩殼內(nèi)部空間與陽極炭塊8匹配，在陽極包覆單元11的底部設(shè)有供陽極炭塊穿過的陽極炭塊孔112，在陽極包覆單元11的頂部設(shè)有供陽極導(dǎo)桿81穿過的陽極導(dǎo)桿孔111，保證陽極炭塊8和陽極導(dǎo)桿81的正常安裝。

在陽極包覆單元11靠近中縫擋板15的一側(cè)面開口，并且將陽極導(dǎo)桿孔111和陽極炭塊孔112向該側(cè)面延伸至開口，便于在安裝陽極包覆單元11時，通過開口將陽極包覆單元罩裝在陽極炭塊上。在設(shè)置開口的陽極包覆單元側(cè)邊上設(shè)有中縫擋板插銷113，在中縫擋板15上設(shè)有對應(yīng)的中縫擋板插孔151，在將陽極包覆單元11從外向內(nèi)罩裝在陽極炭塊上后，將中縫擋板插銷113和中縫擋板插孔151插裝，通過陽極包覆單元11的罩殼結(jié)構(gòu)與中縫擋板15圍成相對于陽極炭塊8上部的密封空間，中縫擋板15在安裝時應(yīng)保證其與陽極炭塊8之間相距0.1-0.3cm。

在陽極包覆單元11的兩側(cè)和支撐框架12框架之間分別設(shè)有導(dǎo)向和支撐的定位臺階114、121，陽極包覆單元11的頂面整體略寬于支撐框架頂部的間隙，保證陽極包覆單元不會掉入電解槽中，同時在陽極包覆單元11與支撐框架12嵌裝后，還能保持支撐框架12頂部的平整。

如圖4a和4b所示，在將陽極包覆單元11包覆罩裝在陽極炭塊8上后，頂部的陽極導(dǎo)桿孔111仍有部分開口，外部空氣會通過該處混入鋁電解槽內(nèi)，本實施例在此蓋設(shè)陽極導(dǎo)桿孔蓋板16，將露出的陽極導(dǎo)桿孔111封閉。

陽極包覆單元11在陽極炭塊8放入鋁電解槽后，從支撐框架12的大面?zhèn)惹恫迦朊芊庀到y(tǒng)，陽極炭塊8底部通過陽極炭塊孔112伸入電解槽中參與電解反應(yīng)，陽極導(dǎo)桿81通過陽極導(dǎo)桿孔111與陽極母線相連，陽極包覆單元11與中縫擋板15共同包裹住陽極炭塊上部，陽極包覆單元11的底部與中縫擋板15共同構(gòu)成的空間內(nèi)壁與距陽極炭塊8之間保持0.1-0.4cm的間隙，保證陽極可上下移動，并且煙氣難以進入陽極包覆結(jié)構(gòu)中，保護鋼爪，隨后將陽極導(dǎo)桿孔蓋板16覆蓋在陽極導(dǎo)桿孔111。陽極包覆單元11應(yīng)保證陽極炭塊8在消耗至最低高度時，其底部陽極炭塊孔112與陽極炭塊8之間仍保持良好密封，陽極包覆單元11的高度應(yīng)根據(jù)不同電解槽所使用的陽極炭塊尺寸確定。

在對鋁電解槽大修換極時，首先將支撐框架固定在鋁電解槽槽殼上，分別固定小面?zhèn)炔繐醢?、大面?zhèn)炔繐醢搴椭锌p擋板，檢查穩(wěn)定性及承重能力。然后，安裝陽極炭塊，將陽極包覆單元插入密封系統(tǒng)中，覆蓋上陽極導(dǎo)桿孔蓋板。檢查陽極炭塊與包覆結(jié)構(gòu)單元、中縫擋板之間的距離，將中縫擋板之間的通道封閉后測試密封、保溫效果良好后可正常使用。

本實施例中的中縫擋板15之間的支撐框架12頂部，可采用蓋板覆蓋，也可安裝鋁電解槽的煙氣收集系統(tǒng)、下料系統(tǒng)。

本實施例以設(shè)置有上述可控鋁電解槽陽極覆蓋密封系統(tǒng)的鋁電解槽為例，對在支撐框架12上設(shè)置煙氣收集系統(tǒng)2進行說明。

結(jié)合參見圖5、圖6a和圖6b，本實施例中的煙氣收集系統(tǒng)2包括若干組煙氣管道21和煙氣收集室22，其中煙氣收集室22密封罩裝在中縫擋板之間的支撐框架12上，通過中縫擋板之間的通道與鋁電解槽內(nèi)部連通，煙氣收集室22再通過煙氣管道21與鋁電解廠主煙氣管道連接，通過煙氣收集處理系統(tǒng)對煙氣中的余熱進行回收利用后進行處理排放。

具體如圖7所示，煙氣收集室22包括可拼裝的收集室長邊側(cè)擋板221、收集室短邊側(cè)擋板222和收集室頂部擋板223，其中收集室長邊側(cè)擋板221的側(cè)邊和收集室短邊側(cè)擋板222的側(cè)邊之間設(shè)置相互配合的連接螺柱224和連接孔225進行固定拼裝，收集室長邊側(cè)擋板221的頂邊以及收集室短邊側(cè)擋板222的頂邊分別與收集室頂部擋板223的側(cè)邊之間設(shè)置相互配合的連接螺柱224和連接孔225進行固定拼裝。

煙氣收集室22的底部不設(shè)置擋板，形成圖6b中的收集室底部通道孔226，收集室底部通道孔226的寬度與中縫擋板之間的寬度一致，煙氣收集室22通過收集室底部通道孔226與鋁電解槽內(nèi)部對接，收集室底部通道孔226的側(cè)邊焊接在支撐框架的不銹鋼結(jié)構(gòu)骨架上，并且與中縫擋板無縫對接。在收集室頂部擋板223上設(shè)有煙氣收集管道連接孔2231，對應(yīng)的在煙氣管道21端部設(shè)置煙氣管道連接法蘭211，煙氣管道21通過法蘭連接與煙氣收集管道連接孔2231固定連通。

在煙氣管道21與主煙氣管道的相連處設(shè)有流速電子閥門，用于控制煙氣流速，該電子閥門與鋁電解槽控制系統(tǒng)連接，通過煙氣流速、溫度的監(jiān)控與建模計算，獲得電解槽內(nèi)熱評和狀態(tài)信息，從而對該閥門實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，煙氣管道21和煙氣收集室22的數(shù)目與鋁電解的容量、陽極數(shù)目有關(guān)，對于大型鋁電解槽，需保證但不限制于4-8個煙氣收集室，以保證煙氣排出效果。

如圖8所示，煙氣收集室22的收集室長邊側(cè)擋板221、收集室短邊側(cè)擋板222和收集室頂部擋板223采用復(fù)合板材，包括有三層結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)部與煙氣接觸，采用耐高溫、耐腐蝕的鎂鋁尖晶石材料的內(nèi)襯層2201，中間為支撐層2202，可采用不銹鋼板材作為支撐，外部與空氣接觸，采用普通保溫材料支撐的保溫層2203。

支撐框架12上固定的大面?zhèn)炔繐醢?3、小面?zhèn)炔繐醢?4同樣可采用上述復(fù)合板材，對應(yīng)的支撐框架12的本體骨架以及中縫擋板15則可采用不銹鋼材質(zhì)，并在外表面涂設(shè)鋁鎂尖晶石結(jié)構(gòu)層，以防止高溫?zé)煔饧半娊赓|(zhì)對不銹鋼的侵蝕。

在安裝煙氣收集系統(tǒng)時，首先將氣體收集室22組裝完成，擋板之間采用螺絲固定，在相互接觸處設(shè)有溝槽以保證密封性。然后將氣體收集室22整體焊接在可控鋁電解槽陽極覆蓋密封系統(tǒng)的支撐框架12的中縫處不銹鋼結(jié)構(gòu)骨架之上，在氣體收集室22裝完成之后，再將煙氣管道21與氣體收集室22相連，每個氣體反應(yīng)室都采用獨立的煙氣管道與主煙氣管道相連，保證電解槽每個區(qū)域煙氣排出效果良好。

以上實施例描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的具體工作原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。