新型余热回收型铝电解槽的研究

摘要

目前，每吨铝的电能消耗已经降低到13000～14000kW·h，但是铝电解的能量利用率却还不到45％。很多学者从降低平均电压和提高电流效率角度对铝电解节能降耗做了深入的研究。但从能量平衡角度分析，在铝电解中有50％左右的电能是以热能的形式散发到环境中的，其中电解槽的顶部散热50％，侧部散热43％，底部散热7％。为了铝电解过程中的节能降耗，本文对电解槽侧部余热的回收及其影响因素进行了研究。
　　 本文首先对铝电解槽的能量平衡、电解槽的散热分布和电解槽的散热方式进行了理论分析，全面的设计了本实验的新型余热回收式电解槽结构，选择了适合本实验的换热介质。
　　 然后在以焦炭为发热体的电解槽中研究了换热熔盐流量和输入功率对进出口温差和换热功率的影响。在输入功率不变的条件下，在一定范围内增加或减少换热熔盐流量时，进出口温差和换热功率也随之改变。在换热熔盐流量不变的条件下，在一定范围内增加或减少电解槽的输入功率时，换热功率也随着相应的增加或减少。
　　 研究了铝电解过程中换热熔盐的流量对进出口温差和换热功率的影响。电解温度为980℃以上，电流在1550A～1800A范围内波动，电压在8V左右，功率为12800W左右。在维持稳定电解的条件下，当换热熔盐的流量增加时，进出口温差降低和换热效率增加。找到了本试验槽的最佳流量，当流量增大到0.3m3/h左右时，换热系数变得稳定，电解槽侧壁热阻变得稳定，换热效率为50％左右，此时电解槽趋于稳定，换热效果最佳。