一种铝电解槽进出电侧不对称出电方法及其母线配置结构

技术领域

本发明涉及铝电解槽节能技术领域，特别涉及一种铝电解槽进出电侧不对称出电方法及其母线配置结构。

背景技术

现行电解铝技术工艺决定了其生产过程需要消耗大量的电能，用电成本一直维持在总生产成本的40％左右，这也使得近十多年来，我国电解铝行业始终致力于电解槽大型化、智能化、高效化开发与应用，尤其是低电压节能技术的实施显著优化了电耗指标。但是，在没有新技术突破的情况下，特别是在未来环保政策日趋严格、智能化水平不断提升的形势下，电解铝电耗进一步下降的难度非常大，对于现有电解铝企业来说，在2025年将铝液综合交流电耗降至13300kW·h/t-Al(不含脱硫电耗)具有相当难度，这就要求行业加大技术攻关，用新技术打破节能壁垒。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种铝电解槽进出电侧不对称出电方法及其母线配置结构，既能保证电解槽磁流体的稳定性，又能将电解槽结构性压降降低50～100mV，同时也能降低电解槽母线用量，从而帮助电解铝企业减少节能压力。

第一方面，本发明提供一种铝电解槽进出电侧不对称出电的母线配置结构，包括电解槽，所述电解槽的周围设置母线，所述母线包括铝电解槽A侧出电母线、铝电解槽B侧出电母线以及两端部绕行母线；

沿所述电解槽进电侧的长度方向设置至少6根立柱母线，沿所述电解槽上部宽度方向相对设置有进电侧阳极大母线和出电侧阳极大母线，至少6根所述立柱母线分别与进电侧阳极大母线相连，所述进电侧阳极大母线通过均流板与出电侧阳极大母线连接；

所述电解槽内设置有上下对应的阳极组和阴极组，进、出电侧阳极大母线上的电流，均匀分布至各个所述阳极组，沿所述阴极组宽度方向的两侧均设有阴极钢棒，所述阴极钢棒的一端穿过电解槽与母线系统软连接相连；所述阳极组的炭块浸入电解槽内熔体区域，所述阴极组位于熔体区域下方。

根据本发明提供的铝电解槽进出电侧不对称出电的母线配置结构，所述熔体区域包括电解质层，所述电解质层下方设置为铝水层，所述阳极组的炭块浸入电解质层，所述阴极组位于铝水层下方。

第二方面，本发明提供一种铝电解槽进出电侧不对称出电方法，应用上述铝电解槽进出电侧不对称出电的母线配置结构，具体步骤如下：

将系列电流通过一定的分配比例分布到各个立柱母线上，各个立柱母线分别与电解槽上部进电侧阳极大母线相连，并通过电解槽上部均流板将进电侧母线电流传递至出电侧阳极大母线上，进、出电侧阳极大母线上的电流，均匀分布至各个阳极组；

再通过电解槽内熔体区域，流向各个阴极组，阴极组的电流通过阴极钢棒与母线系统中的软连接相连，通过母线的结构布置，电解槽出电电流调整为A侧出电与B侧出电不对称，上述各组软连接经过电解槽周围母线后，汇总至下台电解槽的立柱母线上。

根据本发明提供的铝电解槽进出电侧不对称出电方法，所述电解槽出电电流调整为A侧出电占总电流的25％～40％，B侧出电总电流的60％～75％。

根据本发明提供的铝电解槽进出电侧不对称出电方法，所述电解槽进电侧的若干根立柱母线为非均匀式电流比例分配方式。

根据本发明提供的铝电解槽进出电侧不对称出电方法，所述电解槽周围的母线为两端对称式绕行、A、B侧非对称式出电结构布置。

根据本发明提供的铝电解槽进出电侧不对称出电方法，所述电解槽周围的母线采用两端强补偿、底部弱补偿的补偿方案。

根据本发明提供的铝电解槽进出电侧不对称出电方法，至少6根所述立柱母线其中位于所述电解槽进电侧两端部的立柱母线为端部立柱母线，将所述端部立柱母线外移，加强对两端部绕行母线的补偿。

根据本发明提供的铝电解槽进出电侧不对称出电方法，通过降低电解槽A侧出电母线总输出电流，可降低电解槽A侧出电母线压降和A侧阴极压降。

根据本发明提供的铝电解槽进出电侧不对称出电方法，减少铝电解槽B侧出电母线水平绕行长度，同时减少铝电解槽B侧出电母线垂直折叠层数，降低铝电解槽B侧出电母线压降，使铝电解槽A侧出电母线和铝电解槽B侧出电母线趋于平衡。

本发明与原有电解槽技术相比，采用了A、B侧非对称式出电母线结构布置，其中A侧出电少，约占总电流的25％～40％，B侧出电较多，占总电流的60％～75％，因此，通过降低电解槽A侧总输出电流，可降低电解槽A侧出电母线压降和A侧阴极压降；同时通过调整电解槽B侧出电母线结构，即将原有电解槽技术中B侧出电母线为垂直折叠并水平绕行的配置结构，本发明中减少电解槽B侧水平绕行长度，同时减少B侧出电母线垂直折叠层数，从而降低电解槽B侧出电母线压降，使得A、B侧出电母线电压趋于平衡，实现降低总压降的目的。

本发明所述一种铝电解槽进出电侧不对称出电方法，是在高导电阴极棒及阴极结构优化技术方案的基础上实现的，即通过升级阴极钢棒材质，增加阴极钢棒的导电性能，同时匹配新型的阴极结构，使得在高导电阴极棒及阴极结构优化技术方案下，电解槽水平电流明显降低，即将铝电解槽水平电流降低60％以上，增大了电解槽磁流体稳定性区间，也为电解槽节能提供更大的空间。因此，高导电阴极棒及阴极结构优化技术方案的开发和成功应用，为铝电解槽进出电侧不对称出电技术方案的开发创造了条件。

本发明特点在于：通过A、B侧非对称式出电母线结构布置，结合电解槽B侧减少绕行母线的布置形式，可将电解槽结构性压降降低50～100mV，再结合高导电阴极棒及阴极结构优化技术方案的成功应用，可将电解槽铝液直流电耗降低至12000kW·h/t-Al以下，为电解铝企业实现工业重点领域能效标杆水平和基准水平提供有力的技术支撑。

附图说明

图1为传统母线配置方案；

图2为本发明实施例提供的一种铝电解槽进出电侧不对称出电的母线配置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种铝电解槽进出电侧不对称出电的母线配置结构剖视图；

说明书附图中的附图标记包括：

1-铝电解槽A侧出电母线，2-铝电解槽B侧出电母线，3-端部立柱母线，4-立柱母线，5-电解槽，6-进电侧阳极大母线，7-出电侧阳极大母线，8-均流板，9-阳极组，10-电解质层，11-铝水层，12-阴极组，13-阴极钢棒，14-母线系统软连接。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明铝电解槽进出电侧不对称出电方法及其母线配置结构做进一步详细的描述；

请参见图2和图3，本发明实施例提供了一种铝电解槽进出电侧不对称出电的母线配置结构，包括电解槽5，所述电解槽5的周围设置母线，所述母线包括铝电解槽A侧出电母线1、铝电解槽B侧出电母线2以及两端部绕行母线；

沿所述电解槽5进电侧的长度方向设置至少6根立柱母线4，沿所述电解槽5上部宽度方向相对设置有进电侧阳极大母线6和出电侧阳极大母线7，至少6根所述立柱母线4分别与进电侧阳极大母线6相连，所述进电侧阳极大母线6通过均流板8与出电侧阳极大母线7连接；

所述电解槽5内设置有上下对应的阳极组9和阴极组12，进、出电侧阳极大母线上的电流，均匀分布至各个所述阳极组9，沿所述阴极组12宽度方向的两侧均设有阴极钢棒13，所述阴极钢棒13的一端穿过电解槽5与母线系统软连接14相连；所述阳极组9的炭块浸入电解槽内熔体区域，所述阴极组12位于熔体区域下方。

请继续参见图2，所述熔体区域包括电解质层10，所述电解质层10下方设置为铝水层11，所述阳极组9的炭块浸入电解质层10，所述阴极组12位于铝水层11下方。

本发明实施例还提供了一种铝电解槽进出电侧不对称出电方法，应用上述铝电解槽进出电侧不对称出电的母线配置结构，具体步骤如下：

将系列电流通过一定的分配比例分布到各个立柱母线4上，各个立柱母线4分别与电解槽5上部进电侧阳极大母线6相连，并通过电解槽5上部均流板8将进电侧母线电流传递至出电侧阳极大母线7上，进、出电侧阳极大母线上的电流，均匀分布至各个阳极组9；

再通过电解槽5内熔体区域，流向各个阴极组12，阴极组12的电流通过阴极钢棒13与母线系统软连接相连，通过母线的结构布置，电解槽5出电电流调整为A侧出电与B侧出电不对称，上述各组软连接经过电解槽周围母线后，汇总至下台电解槽的立柱母线上。

为了实现A侧出电与B侧出电不对称，所述电解槽出电电流调整为A侧出电占总电流的25％～40％，B侧出电总电流的60％～75％。

所述电解槽进电侧的若干根立柱母线为非均匀式电流比例分配方式。

所述电解槽周围的母线为两端对称式绕行、A、B侧非对称式出电结构布置。

通过上述母线结构，可实现电解槽母线两端强补偿、底部弱补偿的补偿方案，即两侧绕行母线大电流，底部母线小电流的配置方案。

为了实现电解槽磁流体稳定性要求，至少6根所述立柱母线其中位于所述电解槽进电侧两端部的立柱母线为端部立柱母线，将所述端部立柱母线外移，加强对两端部绕行母线的补偿。

通过降低电解槽A侧出电母线总输出电流，可降低电解槽A侧出电母线压降和A侧阴极压降。同时通过调整电解槽B侧出电母线结构，即将原有电解槽技术中B侧出电母线为垂直折叠并水平绕行的配置结构，参见图1传统母线配置方案，调整为：减少铝电解槽B侧出电母线水平绕行长度，同时减少铝电解槽B侧出电母线垂直折叠层数，降低铝电解槽B侧出电母线压降，使铝电解槽A侧出电母线和铝电解槽B侧出电母线趋于平衡，实现降低总压降的目的。

以上所述仅为本发明的部分实施方式，不是全部的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变化，均为本发明的权利要求所涵盖。