[实用新型]一种大型铝电解槽阴极母线配置方案

说明书

技术领域

本实用新型属于铝电解槽电流供给装置的技术领域，具体涉及到一种大型铝电解槽阴极母线的配置方案。

背景技术

金属铝的生产是在霍尔—埃鲁(Hall-Heroult)电解槽中进行的，电解槽工作时，巨大的电流从阳极由上而下穿过电解质层、液态金属铝层而到达阴极碳块上，电流到达阴极碳块后向两侧阴极母线上分流。由于铝电解槽在车间里是串联布局的，串联电流的流向与电解槽长边方向垂直，虽然电解槽两侧阴极母线电位相等，但习惯上仍称同前一个电解槽相邻的一侧为进电侧，而将与后一个电解槽相邻的一侧为出电侧。进电侧的母线上的电流必须过渡到出电侧才能使整个车间的电流形成正常回路。进、出电两侧电流的分布对铝电解槽熔体磁场的分布和稳定性有着决定性的影响，故铝电解槽阴极母线的配置方案就显得十分重要。

随着铝电解槽容量的加大，电解槽长度越来越长。按照电磁场理论的分析，电解槽内熔体磁流体稳定性取决于熔体内磁场数值的大小以及磁场分布，即磁场分布梯度。实验研究也表明，磁场分布越均匀，在各方向的梯度越小，在熔体内产生的电磁力则越小，磁流体越稳定。然而，电解槽长度的增加，使得槽内磁场分布均匀性难度进一步增大。同时，为了兼顾停槽短路要求，一些新设计的大型电解槽，有较多的母线自槽底穿过，自进电侧过渡到出电侧，结果是熔体内磁场在沿槽长度方向的梯度进一步恶化，使磁流体更加不稳定，导致槽电压(即极距)降不下来，槽温高，能耗大。

实用新型内容

本实用新型提出了一种新的大型铝电解槽阴极母线配置方案。它的特点是，在正常生产过程中，使所有母线都参与磁场的补偿，而且使槽内磁场强度最大的地方出现最大的电流强度，因而最大限度地降低导电母线磁场的负作用。同时，在电解槽停槽短路时，所有导电母线又都参与短路导电，而且电流流经的途径与正常生产时完全相同，这样就保证了某槽停槽时，对前后槽的影响最小。同时，本母线配置，结构简单，母线规格少，实施容易

本实用新型的大型铝电解槽阴极母线结构，包括阴极软母线、进电侧阴极母线、端头绕行母线、底部穿行母线、出电侧阴极母线和立柱母线，其特征在于：

(1)设置60根阴极母线和6根立柱母线，进、出电两侧电流对称分配；

(2)进电侧中间两组软母线连接到进电侧阴极母线上，然后分别从槽底左、右两端下方穿过过渡到出电侧，接到出电侧外端左、右两根立柱母线上；

(3)进电侧右边两组软母线连接到进电侧阴极母线上，然后沿电解槽底部右端端部绕行过渡到出电侧，接到中心偏右的两根立柱母线上；

(4)进电侧左边两组软母线连接到进电侧阴极母线上，然后沿电解槽底部左端端部绕行过渡到出电侧，接到中心偏左的两根立柱母线上。

本实用新型的母线配置方案，设置60根阴极母线，即每侧30根母线，仅以进电侧而言，平均每根母线电流负载达到5000A(300KA电解槽)至8333A(500KA电解槽)，它们所产生的磁场是很大的。为了使6根立柱母线上的电流均衡，由进、出电侧二者流入每根立柱母线的总电流对本实用新型来说是相等的。如当进电侧接到立柱母线上的是6根软母线，相应的由出电侧连接到该立柱母线上软母线必需是4根；反之亦然。而如果进电侧接到立柱母线上的是5根软母线，则由出电侧接到该立柱母线上的软母线必需是5根。

本实用新型出电侧母线高出进电侧母线400～600毫米；而烟道端母线还要高出出铝端母线400～600毫米。改变母线高度对角部磁场也有好的影响。

本实用新型的阴极母线结构，在电解槽正常生产中，四个角部的磁场强度最大，且符号呈反向对称。由于将最强大的电流都集中在槽的四个角部，同时通过改变母线高度实现对角部磁场有针对性的补偿。已往，由于同列电解槽和另一车间电流的影响，使得槽内磁场沿槽长度方向也不均匀，本方案通过使槽两端头绕行电流强度不同的方式，补偿了上述影响。此外，本阴极母线配置方案中，并非将所有的电流都从端头绕行，仍有部分电流从电解槽底部穿过，在保证磁场得到补偿的前提下，使电流行程最短，母线料也最省。由以上叙述可以看出，所有阴极母线既是正常生产时的导电母线，又是短路时短路母线，而且与正常生产时电流的走向完全相同。

本实用新型的特点在于：将最大强度的电流分布在电解槽的四个角部，通过进、出电两侧、两端间母线高差以实现对电解槽磁场的最大补偿。同时，由于所有的阴极母线既是导电母线；又是短路母线，电流走向相同，单一槽停槽时对临近电解槽的运行影响最小。

本母线配置方案结构简单，补偿效果好，易于实施。为在大型铝电解槽上实现磁流体稳定、高效、低电压(低极距、低能耗)操作创造了条件。