一种分区集气式铝电解槽的集气系统.pdf

一种分区集气式铝电解槽的集气系统，属于电解铝技术领域，该电解槽集气系统包括槽内水平烟道、隔板、垂直烟道、上部汇流烟道、底部汇流烟道、总烟道，槽内水平烟道数量为2～5个，高度范围是100～400mm，隔板垂直于水平烟道长度方向并等分其长度，水平烟道和隔板划分水平集气区为多个区域。垂直烟道安装于电解槽的一端或两端，与门型立柱是同一结构或位于门型立柱外侧，垂直烟道通过底部汇流烟道与总烟道连通。应用该系统可以采用两端或单端集气方式，无论采用哪种集气方式，由于多个槽内水平烟道的设置，都能够将槽内空间分成若干区域进行分区集气，提高槽内负压分布均匀度，从而提高集气效率。

1、  一种分区集气式铝电解槽的集气系统，其特征在于集气系统包括槽内水平烟道、隔板、垂直烟道、上部汇流烟道、底部汇流烟道、总烟道，槽内水平烟道是独立的或和槽上部的水平罩板结合在一起，数量为2～5个，槽内水平烟道的高度范围是100～400mm，隔板垂直于水平烟道长度方向并等分其长度，上部汇流烟道位于槽内水平烟道两端，并与槽内水平烟道两端连通，垂直烟道安装于电解槽的一端或两端，垂直烟道与门型立柱是同一结构或位于门型立柱外侧，上部汇流烟道与垂直烟道连通，垂直烟道下端设置有底部汇流烟道，垂直烟道通过底部汇流烟道与总烟道连通，总烟道位于电解槽摇篮架底与地面之间，或位于地面以下，总烟道与电解车间总烟道连通。

2、  按照权利要求1所述的分区集气式铝电解槽的集气系统，其特征在于两端安装有垂直烟道、且总烟道的烟气排出口(即两侧烟气的汇流点)偏离电解槽底部中心位置，在与总烟道的烟气排出口接近的垂直烟道上安装有压力调节阀。

3、  按照权利要求1所述的分区集气式铝电解槽的集气系统，其特征在于垂直烟道安装于电解槽的一端，数量是2～5个；垂直烟道安装于电解槽的两端，每一端数量是2～5个。

4、  按照权利要求1所述的分区集气式铝电解槽的集气系统，其特征在于水平烟道和隔板划分水平集气区为多个区域，区域数量为(n+1)×2，n为水平烟道的数量。

一种分区集气式铝电解槽的集气系统
技术领域
本发明属于电解铝技术领域，具体涉及一种分区集气式铝电解槽的集气系统。
背景技术
随着铝电解槽容量增大，电解槽长度相应增加。在这种情况下，传统结构的槽上部集气装置结构形式已经不能满足电解槽罩内压力分布的要求，特别是在节能、减排的大环境下，集气装置的结构形式对电解铝行业减排的作用就显得更加重要。
早期的大型预焙阳极电解槽多采用水平罩板下加V型结构集气装置。这种集气方式，由于集气装置距离电解槽火眼太近，热的烟气在高的压头作用下快速上升，在槽内负压不均或负压值过低时，烟气极易逸出槽外。为此，国内外专家提出了多种不同的槽上部集气装置结构形式，如，将烟道移至槽上部，借助烟气的自然流动来达到提高集气效率的目的。但这种形式不仅需要提高上部结构高度，结构也比较复杂，给打壳下料机构的配置带来困难。也有的专家提出了在原结构形式下进行改造，将原V型集气结构改造成内外管嵌套型，实现分区集气。这种结构尽管取得了较为明显的集气效果，但仍未能解决原V型结构装置距离火眼太近的问题，集气效率仍受限制。
上述几种集气装置的结构形式，无论如何调整，都存在一个问题，那就是集气装置位于槽上方，占据上部空间，这样，一方面使得上部结构变得复杂，另一方面，要提高集气效率，槽体高度将被迫提高，如此既增加设备投资又提高了厂房高度。
发明内容
针对目前铝电解槽烟气收集技术存在的不足之处，本发明提供一种分区集气式铝电解槽的集气系统，达到提高集气效率的目的。
本发明对现有电解槽的集气系统作出技术改进，在电解槽水平罩板下方设置多条水平烟道，同时将电解槽两端或一端的门型立柱设计成垂直烟道，或在电解槽两端或一端的门型立柱外侧另外设置垂直烟道。水平烟道上设置隔板，这样水平烟道和隔板将水平集气区划分成多个区域，水平烟道的两端设置上部汇流烟道，并与水平烟道连通，上部汇流烟道再与垂直烟道连通。在垂直烟道的下端设置底部汇流烟道，并与垂直烟道连通，底部汇流烟道与总烟道连通，总烟道与电解车间总烟道连通。
本发明的分区集气式铝电解槽的集气系统，包括槽内水平烟道、隔板、垂直烟道、上部汇流烟道、底部汇流烟道、总烟道，槽内水平烟道是独立的或和槽上部的水平罩板结合在一起，数量为2～5个，槽内水平烟道的高度范围是100～400mm，隔板垂直于水平烟道长度方向并等分其长度，上部汇流烟道位于槽内水平烟道两端，并与槽内水平烟道两端连通，垂直烟道安装于电解槽的一端或两端，垂直烟道与门型立柱是同一结构或位于门型立柱外侧，上部汇流烟道与垂直烟道连通，垂直烟道下端设置有底部汇流烟道，垂直烟道通过底部汇流烟道与总烟道连通，总烟道位于电解槽摇篮架底与地面之间，或位于地面以下，总烟道与电解车间总烟道连通。
两端安装有垂直烟道、且总烟道的烟气排出口(即两侧烟气的汇流点)偏离电解槽底部中心位置，在与总烟道的烟气排出口接近的垂直烟道上安装有压力调节阀。
垂直烟道安装于电解槽的一端，数量是2～5个；垂直烟道安装于电解槽的两端，每一端数量是2～5个。
水平烟道和隔板划分水平集气区为多个区域，区域数量为(n+1)×2，n为水平烟道的数量。
这样将槽内空间划分成若干区域，进行分区集气，可以使槽内负压分布更加均匀。
应用本发明的集气系统时，将电解烟气收集至各区域槽内水平烟道，然后经上部汇流烟道、垂直烟道、底部汇流烟道汇流至总烟道，经电解车间总烟道排出。
本发明集气系统的各构件均采用常规材料、以常规方法制造。
本发明的分区集气式铝电解槽的集气系统技术特点如下。
(1)采用多条槽内水平烟道，并将水平烟道高度减小，使水平罩板下方的空间增大，对提高集气效率非常有利。集气效率与现有技术相比可提高0.5～1.5％。
(2)利用门型立柱兼做垂直烟道，可节省设备投资、节省空间。
(3)设置底部汇流烟道、总烟道，将电解烟气汇集于电解槽壳底部，简化了上部结构，降低了上部结构重量，这对减少槽壳变形和提高槽寿命非常有利。同时，充分利用槽底闲置空间，可降低电解槽总高度，为降低厂房高度创造条件。
(4)应用该系统既可以采用两端集气方式，也可以采用单端集气方式，无论采用哪种集气方式，由于多个槽内水平烟道的设置，都能够将槽内空间分成若干区域进行分区集气，提高槽内负压分布均匀度。
附图说明
图1为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式①示意图主视图；
图2为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式①示意图左视图；
图3为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式①示意图俯视图；
图4为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式②示意图主视图；
图5为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式③示意图主视图；
图6为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式④示意图主视图；
图7为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式⑤示意图主视图；
图8为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式⑥示意图主视图；
图中：1槽内水平烟道，2左侧垂直烟道，3右侧垂直烟道、4底部汇流烟道、5总烟道、6调节阀、7上部汇流烟道，8隔板。
具体实施方式
以下结合附图以实施例进一步说明本发明的分区集气式铝电解槽的集气系统。
实施例1
如图1、图2、图3所示，为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式①，该集气系统包括槽内水平烟道1、隔板8、左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3，底部汇流烟道4、上部汇流烟道7、总烟道5和调节阀6。槽内水平烟道槽上部的水平罩板结合在一起，数量为2个，槽内水平烟道的高度是300mm。隔板垂直于水平烟道长度方向并等分其长度，这样，水平烟道和隔板将水平集气区划分成6个区域I、II、III、IV、V、VI。上部汇流烟道7设置在槽内水平烟道两端，并与槽内水平烟道两端连通。左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3位于门型立柱外侧，上部汇流烟道7与左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3连通。左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3数量都是2个。底部汇流烟道4设置在两侧垂直烟道的下端并与两侧垂直烟道下端连通。总烟道5设置在电解槽摇篮架底与地面之间。总烟道5与底部汇流烟道4连通，并与电解车间总烟道连通。
总烟道5的烟气排出口即两侧烟气汇流点靠近右侧垂直烟道3，则在右侧垂直烟道3上设置压力调节阀6。
实施例2
如图4所示，为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式②，该集气系统包括槽内水平烟道1、隔板8、左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3、底部汇流烟道4、上部汇流烟道7、总烟道5和调节阀6。槽内水平烟道是独立的，数量为5个，槽内水平烟道的高度是400mm。隔板垂直于水平烟道长度方向并等分其长度，这样，水平烟道和隔板将水平集气区划分成多个区域，区域数量为12。上部汇流烟道7设置在槽内水平烟道1两端，并与槽内水平烟道1两端连通。左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3与门型立柱是同一结构，上部汇流烟道7与左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3连通。左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3数量都是5个。底部汇流烟道4设置在左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3的下端并与左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3下端连通。总烟道5设置在电解槽摇篮架底与地面之间。总烟道5与底部汇流烟道4连通，并与电解车间总烟道连通。
总烟道5的烟气排出口即两侧烟气汇流点靠近右侧垂直烟道3，则在右侧垂直烟道3上设置压力调节阀6。
实施例3
如图5所示，为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式③，该集气系统包括槽内水平烟道1、隔板8、左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3，底部汇流烟道4、上部汇流烟道7、总烟道5。槽内水平烟道1和槽上部的水平罩板结合在一起，数量为3个，槽内水平烟道1的高度是100mm。隔板垂直于水平烟道长度方向并等分其长度，这样，水平烟道和隔板将水平集气区划分成多个区域，区域数量为8。上部汇流烟道7设置在槽内水平烟道两端，并与槽内水平烟道两端连通。左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3位于门型立柱外侧，上部汇流烟道7与左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3连通。左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3数量都是3个，底部汇流烟道4设置在左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3的下端并与左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3下端连通。总烟道5设置在电解槽摇篮架底与地面之间。总烟道5与底部汇流烟道4连通，并与电解车间总烟道连通。
总烟道5的烟气排出口即两侧烟气汇流点位于电解槽底部中心位置，因此不必设置压力调节阀。
实施例4
如图6所示，为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式④，该集气系统包括槽内水平烟道1、隔板8、左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3、底部汇流烟道4、上部汇流烟道7、总烟道5。槽内水平烟道1和槽上部的水平罩板结合在一起，数量为4个，槽内水平烟道的高度是400mm。隔板8垂直于水平烟道1长度方向并等分其长度，这样，水平烟道1和隔板8将水平集气区划分成多个区域，区域数量为10。上部汇流烟道7设置在槽内水平烟道1两端，并与槽内水平烟道1两端连通。左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3位于门型立柱外侧，上部汇流烟道7与左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3连通。左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3数量都是4个。底部汇流烟道4设置在左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3的下端并与左侧垂直烟道2、右侧垂直烟道3下端连通。总烟道5设置在电解槽摇篮架底与地面之间。总烟道5与底部汇流烟道4连通，并与电解车间总烟道连通。
总烟道5的烟气排出口即两侧烟气汇流点位于电解槽底部中心位置，因此不必设置压力调节阀。
实施例5
如图7所示，为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式⑤，该集气系统包括槽内水平烟道1、隔板8、右侧垂直烟道3、上部汇流烟道7、底部汇流烟道4、总烟道5。槽内水平烟道1和槽上部的水平罩板结合在一起，数量为2个，槽内水平烟道的高度是300mm。隔板8垂直于水平烟道长度方向并等分其长度，这样，水平烟道和隔板将水平集气区划分成6个区域。上部汇流烟道7设置在槽内水平烟道1两端，并与槽内水平烟道1两端连通。右侧垂直烟道3位于门型立柱外侧，上部汇流烟道7与右侧垂直烟道3连通。在右侧垂直烟道3下端设置底部汇流烟道4并与右侧垂直烟道3连通，右侧垂直烟道3数量是2个。总烟道5设置在电解槽摇篮架底与地面之间。总烟道5与底部汇流烟道4连通，并与电解车间总烟道连通。
实施例6
如图8所示，为本发明分区集气式铝电解槽的集气系统结构形式⑥，该集气系统包括槽内水平烟道1、隔板8、右侧垂直烟道3、上部汇流烟道7、底部汇流烟道4、总烟道5。槽内水平烟道1和槽上部的水平罩板结合在一起，数量为3个，槽内水平烟道的高度是150mm。隔板8垂直于槽内水平烟道1长度方向并等分其长度，这样，槽内水平烟道1和隔板8将水平集气区划分成8个区域。上部汇流烟道7设置在槽内水平烟道1两端，并与槽内水平烟道1两端连通。右侧垂直烟道3与门型立柱是同一结构，即门型立柱兼做烟道。上部汇流烟道7与右侧垂直烟道3连通。在右侧垂直烟道3下端设置底部汇流烟道4并与右侧垂直烟道3连通，右侧垂直烟道3数量是3个。总烟道5设置在电解槽摇篮架底与地面之间。总烟道5与右侧垂直烟道3连通，并与电解车间总烟道连通。