電解槽的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種電解槽，包括：槽殼、槽內(nèi)襯和至少一組熱電偶，槽殼內(nèi)限定有容納空間；槽內(nèi)襯位于槽殼的底壁上，槽內(nèi)襯包括由上至下分布的多層子內(nèi)襯；熱電偶位于槽內(nèi)襯內(nèi)且與溫度顯示儀相連用于監(jiān)測(cè)槽內(nèi)襯的溫度。由此，本實(shí)用新型上述實(shí)施例的電解槽可以自動(dòng)檢測(cè)槽內(nèi)襯不同位置處的溫度，由此可以進(jìn)一步提高槽內(nèi)襯設(shè)計(jì)的合理性，縮小理論差距，提高電解槽質(zhì)量。并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電解槽槽內(nèi)襯的溫度，使其在合理溫度范圍內(nèi)使用，以便進(jìn)一步提高電解槽的使用壽命。
【專利說明】電解槽

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鋁電解【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種電解槽。

【背景技術(shù)】
[0002]鋁電解技術(shù)的發(fā)展是推動(dòng)中國(guó)鋁工業(yè)快速發(fā)展的重要原因。20世紀(jì)70年代以前，主要以引進(jìn)蘇聯(lián)的自焙槽生產(chǎn)技術(shù)為主，效率低、能耗高、操作落后且污染嚴(yán)重。80年代后，在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)消化吸收和試驗(yàn)研究，相繼研制開發(fā)出國(guó)內(nèi)75?80kA、120kA、160kA、180 ?200kA、230 ?240kA、280kA、320kA、350kA 等小、中型的預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽設(shè)計(jì)與生產(chǎn)技術(shù)，徹底地解決了傳統(tǒng)自焙陽(yáng)極鋁電解槽存在有害煙塵治理環(huán)保、機(jī)械化、自動(dòng)化等技術(shù)難題，而且取得了鋁電解生產(chǎn)高效節(jié)能和節(jié)省投資等良好效果，并由此形成了國(guó)內(nèi)鋁電解工業(yè)較為先進(jìn)的預(yù)焙槽工藝裝備技術(shù)及完整的技術(shù)開發(fā)體系。至2008年，中國(guó)投運(yùn)了世界第一條400kA鋁電解系列，目前500kA鋁電解系列也相繼投入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，600kA鋁電解槽正在研發(fā)。
[0003]大型預(yù)焙槽“高電壓”、“低效率”、“高電耗”和“短槽齡”的現(xiàn)象是制約我國(guó)鋁電解槽向大型化發(fā)展的技術(shù)瓶頸。為實(shí)現(xiàn)“高效率”、“低電耗”，低溫低電壓控制技術(shù)發(fā)展是必然趨勢(shì)，保溫型內(nèi)襯的設(shè)計(jì)為該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。然而，國(guó)內(nèi)400kA以上大型槽平均壽命仍不超過1500天。因此，內(nèi)襯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理是導(dǎo)致電解槽早期破損的主要因素。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種具有自動(dòng)監(jiān)控溫度功能的電解槽。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提出了一種電解槽，包括:
[0006]槽殼，所述槽殼內(nèi)限定有容納空間；
[0007]槽內(nèi)襯，所述槽內(nèi)襯位于所述槽殼的底壁上,所述槽內(nèi)襯包括由上至下分布的多層子內(nèi)襯；和
[0008]至少一組熱電偶，所述熱電偶位于所述槽內(nèi)襯內(nèi)且與溫度顯示儀相連用于監(jiān)測(cè)所述槽內(nèi)襯的溫度。
[0009]由此，本實(shí)用新型上述實(shí)施例的電解槽可以自動(dòng)檢測(cè)槽內(nèi)襯不同位置處的溫度，由此可以進(jìn)一步提高槽內(nèi)襯設(shè)計(jì)的合理性，縮小理論差距，提高電解槽質(zhì)量。并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電解槽槽內(nèi)襯的溫度，使其在合理溫度范圍內(nèi)使用，以便進(jìn)一步提高電解槽的使用壽命O
[0010]另外，根據(jù)本實(shí)用新型上述實(shí)施例的電解槽還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0011]在本實(shí)用新型中，所述熱電偶包括多組，多組所述熱電偶間隔開設(shè)置在所述槽內(nèi)襯內(nèi)。由此可以對(duì)電解槽槽內(nèi)襯的溫度進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)。
[0012]在本實(shí)用新型中，多組所述熱電偶沿縱向間隔開設(shè)置在多層所述子內(nèi)襯的層內(nèi)和/或?qū)娱g。由此可以提高槽內(nèi)襯設(shè)計(jì)的可靠性。
[0013]在本實(shí)用新型中，所述子內(nèi)襯由上至下分別為陰極炭塊層、干式防滲料層、輕質(zhì)蛭石保溫磚層、高強(qiáng)保溫磚層、硅酸鈣保溫板。
[0014]在本實(shí)用新型中，所述熱電偶為四組，四組所述熱電偶分別設(shè)置在所述陰極炭塊層和干式防滲料層之間，扎糊層與干式防滲料層之間，干式防滲料層和輕質(zhì)蛭石保溫磚層之間，高強(qiáng)保溫磚層和硅酸鈣保溫板之間。由此可以有效地對(duì)槽內(nèi)襯溫度進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。
[0015]在本實(shí)用新型中，設(shè)置在所述干式防滲料層內(nèi)的所述熱電偶鄰近所述干式防滲料層的上表面。由此可以防止應(yīng)力過大，造成熱電偶破壞。
[0016]在本實(shí)用新型中，設(shè)置在所述干式防滲料層內(nèi)的所述熱電偶距離所述干式防滲料層的上表面2厘米。由此可以提高熱電偶的安全性，進(jìn)而提高溫度監(jiān)測(cè)的可靠性。
[0017]在本實(shí)用新型中，所述子內(nèi)襯還包括:澆筑料層，所述澆筑料層設(shè)在所述干式防滲料層的上邊緣且位于所述陰極炭塊層的外周，所述澆筑料層與所述陰極炭塊層之間具有扎糊層，所述熱電偶位于所述扎糊層與所述干式防滲料層之間。由此可以有效地對(duì)槽內(nèi)襯的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的電解槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0020]結(jié)合國(guó)內(nèi)外鋁工業(yè)電解槽內(nèi)襯設(shè)計(jì)技術(shù)，電解槽槽內(nèi)襯材料主要包括陰極炭塊、槽底部保溫板、保溫磚、耐火磚、側(cè)部炭塊以及各種防滲料、澆筑料、扎糊等。電解槽內(nèi)襯的主要作用:(I)承受負(fù)荷；(2)釋放應(yīng)力；(3)保溫。通常電解槽槽內(nèi)襯設(shè)計(jì)遵循“三等溫線”理念:(I)陰極炭塊下溫度約為900°C ； (2)保溫磚層溫度約為800°C ； (3)伸腿角處的溫度約為700°C。電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)按此理論計(jì)算設(shè)計(jì)。但是內(nèi)襯結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)的合理性與理論差異性無(wú)法進(jìn)行評(píng)估，導(dǎo)致電解槽工作時(shí)槽內(nèi)襯的溫度與理論溫度存在差異，增大了電解槽槽內(nèi)襯的損耗速度，縮短了電解槽的使用壽命，增加了鋁電解工藝的能耗。
[0021]為此，本實(shí)用新型提出了一種電解槽，包括:槽殼，槽內(nèi)襯和至少一組熱電偶，槽殼內(nèi)限定有容納空間；槽內(nèi)襯位于槽殼的底壁上,槽內(nèi)襯包括由上至下分布的多層子內(nèi)襯；熱電偶位于槽內(nèi)襯內(nèi)且與溫度顯示儀相連用于監(jiān)測(cè)所述槽內(nèi)襯的溫度。
[0022]由此，本實(shí)用新型上述實(shí)施例的電解槽可以自動(dòng)檢測(cè)槽內(nèi)襯不同位置處的溫度，可以對(duì)槽內(nèi)襯設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行監(jiān)控，使得電解槽槽內(nèi)襯的溫度在理論溫度值范圍內(nèi)，以便進(jìn)一步提高槽內(nèi)襯設(shè)計(jì)的合理性，縮小理論差距，進(jìn)而提高電解槽的質(zhì)量。同時(shí)通過熱電偶可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電解槽工作室槽內(nèi)襯不同位置的溫度，進(jìn)而避免電解槽的不合理使用，提高電解槽的使用壽命，降低損耗速度，進(jìn)而降低鋁電解工藝成本。
[0023]下面參考圖1詳細(xì)描述本實(shí)用新型上述實(shí)施例的電解槽。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電解槽包括:槽殼10、槽內(nèi)襯和至少一組熱電偶。具體地，槽殼10內(nèi)限定有容納空間；槽內(nèi)襯位于槽殼的底壁上，槽內(nèi)襯包括由上至下分布的多層子內(nèi)襯；熱電偶位于槽內(nèi)襯內(nèi)且與溫度顯示儀40相連用于監(jiān)測(cè)槽內(nèi)襯的溫度。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，熱電偶可以包括多組，多組熱電偶間隔開設(shè)置在槽內(nèi)襯內(nèi)。由此可以對(duì)槽內(nèi)襯的不同位置的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè),提高槽內(nèi)襯設(shè)計(jì)的合理性。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，多組熱電偶沿縱向間隔開設(shè)置在多層子內(nèi)襯的層內(nèi)和/或?qū)娱g。由此可以監(jiān)測(cè)子內(nèi)襯層內(nèi)或者層間的溫度，進(jìn)而可以方便確定子內(nèi)襯的材料或者厚度是否能夠使其達(dá)到理論溫度范圍。進(jìn)而更加方便對(duì)子內(nèi)襯進(jìn)行調(diào)配，提高電解槽的質(zhì)量。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，如體I所示，子內(nèi)襯由上至下分別為陰極炭塊層21、干式防滲料層22、輕質(zhì)輕石保溫磚層23、聞強(qiáng)保溫磚層24、娃酸韓保溫板25。由此在電解槽工作時(shí)，具有上述結(jié)構(gòu)的槽內(nèi)襯可以使得個(gè)子內(nèi)襯的溫度在理論溫度范圍內(nèi)，進(jìn)而可以提聞電解槽使用壽命。
[0027]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型上述實(shí)施例的電解槽可以具有四個(gè)熱電偶，分別為熱電偶31、32、33和34。其中，熱電偶31在扎糊層27和干式防滲料層22之間，熱電偶32設(shè)置在陰極炭塊層21和干式防滲料層22之間(為提高熱電偶的安全性，熱電偶安放位置距離所述干式防滲料層的上表面2厘米)，熱電偶33設(shè)置在干式防滲料層22和輕質(zhì)蛭石保溫磚層23之間，熱電偶34設(shè)置在高強(qiáng)保溫磚層24和硅酸鈣保溫板25之間。由此分別對(duì)上述子內(nèi)襯的層內(nèi)或者層間的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，陰極炭塊層21和干式防滲料層22之間的理論等溫線溫度范圍為900±5攝氏度；干式防滲料層22和輕質(zhì)蛭石保溫磚層23之間的理論等溫線溫度范圍為800±5攝氏度；扎糊層27和干式防滲料層22之間的理論等溫線溫度范圍為700±5攝氏度;高強(qiáng)保溫磚層24和硅酸鈣保溫板25之間的理論等溫線溫度范圍為170±5攝氏度。
[0029]由此，本實(shí)用新型的發(fā)明人設(shè)計(jì)的電解槽具有四個(gè)等溫線的測(cè)定，由此可以更加準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)不同子內(nèi)襯層的溫度。通過該測(cè)定溫度可以實(shí)時(shí)對(duì)電解槽的槽內(nèi)襯材料或者厚度等進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以便更好地提高電解槽的質(zhì)量。同時(shí)通過測(cè)定溫度還可以對(duì)電解槽的使用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免其高負(fù)荷工作，進(jìn)而降低電解槽的損耗效率，提高電解槽的使用壽命。
[0030]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，設(shè)置在干式防滲料層22內(nèi)的熱電偶鄰近干式防滲料層22的上表面。由此可以防止應(yīng)力過大造成熱電偶32破壞，優(yōu)選地，熱電偶32埋在界面干式防滲料層22下距離上表面2厘米的部位。該處的理論等溫線溫度應(yīng)為900±5攝氏度。
[0031]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，上述子內(nèi)襯還包括:澆筑料層26，澆筑料層26設(shè)在干式防滲料層22的上邊緣且位于陰極炭塊層21的外周，澆筑料層26與陰極炭塊層21之間具有扎糊層27，熱電偶31位于扎糊層27與干式防滲料層22之間。該處的理論等溫線溫度應(yīng)為700±5攝氏度。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，陰極炭塊層21與干式防滲料層22之間具有陰極鋼板28，該陰極鋼板28的一端與扎糊層27接觸。
[0032]根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，通過在電解槽槽內(nèi)襯內(nèi)設(shè)置熱電偶，可以顯著提高電解槽的質(zhì)量。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電解槽，其中，硅酸鈣保溫板25的厚度為65?85毫米，高強(qiáng)保溫磚層24厚度為65?70毫米，輕質(zhì)蛭石保溫磚層23的厚度為65?70毫米，干式防滲料層22的厚度為170?190毫米。由此具有上述厚度的子內(nèi)襯使得本實(shí)用新型上述實(shí)施例的電解槽的四個(gè)等溫線處的溫度均在理論范圍值內(nèi)，由此可以顯著提高電解槽的使用壽命。
[0033]實(shí)施例1
[0034]如圖1所示，400kA電解槽內(nèi)襯設(shè)計(jì)，槽底第一層是80mm硅酸鈣板；第二層是65mm高強(qiáng)保溫磚層；第三層是65mm輕質(zhì)蛭石保溫磚層；第四層是180mm干式防滲料，邊部是一塊80mm娃酸韓板；第五層燒注料層高度287mm,側(cè)部耐火磚65mm,側(cè)部炭塊580 mm,人造伸腿高度290mm。
[0035]按照此設(shè)計(jì)方案在40臺(tái)電解槽開展試驗(yàn)，電解槽投產(chǎn)啟動(dòng)3個(gè)月達(dá)到穩(wěn)定期測(cè)量:(I)干式防滲料層內(nèi)(陰極炭塊底部)等溫線平均溫度898°C ； (2)干式防滲料層與保溫磚層等溫線平均溫度797°C;(3)扎糊層與干式防滲料層間(人造伸腿角處)等溫線平均溫度697°C ；(4)硅酸鈣板與保溫磚層等溫線平均溫度167°C。
[0036]由此，上述電解槽四個(gè)等溫線處的溫度均在理論溫度范圍值內(nèi)，說明電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝加與優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)電解槽長(zhǎng)壽命指標(biāo)。
[0037]在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0038]在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0039]在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0040]在本說明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且,描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0041]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種電解槽，其特征在于，包括: 槽殼,所述槽殼內(nèi)限定有容納空間； 槽內(nèi)襯，所述槽內(nèi)襯位于所述槽殼的底壁上，所述槽內(nèi)襯包括由上至下分布的多層子內(nèi)襯；和 至少一組熱電偶，所述熱電偶位于所述槽內(nèi)襯內(nèi)且與溫度顯示儀相連用于監(jiān)測(cè)所述槽內(nèi)襯的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于，所述熱電偶包括多組，多組所述熱電偶間隔開設(shè)置在所述槽內(nèi)襯內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解槽，其特征在于，多組所述熱電偶沿縱向間隔開設(shè)置在多層所述子內(nèi)襯的層內(nèi)和/或?qū)娱g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電解槽，其特征在于，所述子內(nèi)襯由上至下分別為陰極炭塊層、干式防滲料層、輕質(zhì)蛭石保溫磚層、高強(qiáng)保溫磚層、硅酸鈣保溫板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解槽，其特征在于，所述熱電偶為四組，四組所述熱電偶分別設(shè)置在所述陰極炭塊層和干式防滲料層之間，扎糊層與干式防滲料層之間，干式防滲料層和輕質(zhì)蛭石保溫磚層之間，高強(qiáng)保溫磚層和硅酸鈣保溫板之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解槽，其特征在于，設(shè)置在所述干式防滲料層內(nèi)的所述熱電偶鄰近所述干式防滲料層的上表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電解槽，其特征在于，設(shè)置在所述干式防滲料層內(nèi)的所述熱電偶距離所述干式防滲料層的上表面2厘米。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解槽，其特征在于，所述子內(nèi)襯還包括:澆筑料層，所述澆筑料層設(shè)在所述干式防滲料層的上邊緣且位于所述陰極炭塊層的外周，所述澆筑料層與所述陰極炭塊層之間具有扎糊層，所述熱電偶位于所述扎糊層與所述干式防滲料層之間。
【文檔編號(hào)】C25C3/20GK204097578SQ201420478276
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】趙瑞敏, 李順華 申請(qǐng)人:云南云鋁涌鑫鋁業(yè)有限公司, 云南省鋁電解節(jié)能減排工程技術(shù)研究中心