[实用新型]一种电解铝用炭阳极双炉预热系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电解铝技术领域，特别是涉及一种电解铝用炭阳极双炉预热系统，主要用于炭阳极上电解槽前的预热。

背景技术

炭阳极作为铝电解槽的主体部件，其通常安装于电解槽的上部，在炭阳极的底部安装有阳极炭块，阳极炭块用于侵入高温熔融的电解液中，能将强大的直流电导入电解液，并且与电解液接触的部分也直接参与铝的电解反应，在铝的电解反应过程中，阳极炭块不断被消耗并最终转化为CO和CO₂，同时氧化铝被还原为金属铝。一般情况下，每生产1吨金属铝，耗炭量约为450～550kg，且阳极炭块日平均消耗1～2cm，更换周期一般为18～28天。

炭阳极主要由阳极导杆、钢爪和阳极炭块等组装而成，阳极导杆一般用一级铝或铝镁合金拉铸而成，长度约为2000～2200mm，阳极导杆横截面为矩形，尺寸由通过阳极导杆的电流大小而定，一般电流密度为30～40A/cm²，阳极导杆与水平大母线接触的导电面需经过机械加工，要求平直而光滑；钢爪为ZG25材质的铸钢件，根据阳极炭块数量的多少，钢爪可分为3爪头、4爪头或6爪头等，爪头呈直线或矩形排列；阳极炭块主要是以煅后石油焦或沥青焦为骨料，并以煤沥青为粘结剂，再依次通过混捏、成型和焙烧制得。对于现代结构的电解槽而言，适用的阳极炭块的高度为540～600mm，电阻率为50～60μΩ·m，抗压强度为40～55MPa，抗弯强度为8～12MPa，体积密度约为1.5～1.6g/cm³，真密度约为2.05～2.10g/cm³，导热系数为3.0～4.5W/m·k。在阳极炭块导电方向的上表面留有2～4个直径为160～180mm、深度为80～110mm的圆槽，俗称炭碗，而炭碗是用来安放钢爪的。

在炭阳极上电解槽前，需要将阳极导杆、钢爪和阳极炭块通过焊接和浇铸磷生铁的方式组装为一体，其中，阳极导杆与钢爪之间可通过铝钢爆炸焊块进行连接，或直接将阳极导杆与钢爪爆炸连接后进行焊接；钢爪组装前要进行砂洗并涂石墨浆，可以防止钢爪被腐蚀，并改善钢爪和铸铁的接触状态，降低接触面的电压降，有利于阳极导杆循环使用时磷生铁的脱环作业；浇铸磷生铁前，需将与阳极导杆焊接好的钢爪加热到一定温度，以除去钢爪表面的水分，然后再将钢爪放入到清理干净的阳极炭块炭碗中，并由浇注机向炭碗中定量浇铸磷生铁，进而将钢爪与阳极炭块结合在一起。

在传统生产工艺中，组装好的炭阳极是不经预热便直接安装到电解槽上的，此时阳极炭块温度仅为环境温度，而电解质的温度可高达960℃，强大的热流会由阳极炭块的底掌传入炭块内部，此时与电解质接触附近的阳极炭块内部(尤其是角部)便会产生很大的温度差，热应力也随之产生，当热应力超过阳极炭块的断裂强度时，阳极炭块便会出现裂纹或破裂，严重的甚至出现掉块，从而进一步导致阳极炭块内电流分布不均匀程度的增加，使电解槽内的电磁场出现较大波动，进而造成铝液的波动，当铝液波动大到一定程度时，就会转变成电解液的波动，如此一来，将导致电解液冲刷阳极炭块的外壳，并进一步加剧电解液与阳极炭块间的热交换，从而造成恶性循环。上述情况的出现在北方寒冷的冬季显得更为突出，不仅使阳极炭块的消耗程度大幅度增加，也极大的威胁着电解槽的安全。

为了避免上述情况的出现，必须要降低电解液与阳极炭块之间的温度差，因此，亟需一种能够满足炭阳极在上电解槽前，对炭阳极进行预热的设备及方法。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种电解铝用炭阳极双炉预热系统，能够满足炭阳极在上电解槽前的预热需要，有效降低阳极炭块与电解液之间的温度差，避免因温度差导致的阳极炭块出现裂纹或破裂的情况发生，降低阳极炭块的无效消耗，同时提高电解铝生产的安全性。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种电解铝用炭阳极双炉预热系统，包括烟气生成炉和预热炉，在所述烟气生成炉上分别设置有燃烧器和烟气出口，所述燃烧器安装在烟气出口对面的烟气生成炉炉墙上，燃烧器的出烟口与烟气生成炉的炉膛相连通；在所述预热炉内分别设置有预热室和废气室，所述预热室与废气室之间通过缝隙相连通；在所述预热室的炉墙上设置有热烟气喷口，热烟气喷口与烟气生成炉的烟气出口相连通；在所述预热室的炉底设置有运输辊道，运输辊道通过驱动电机进行驱动，运输辊道上用于放置炭阳极；所述运输辊道入口端对应的预热炉上设有炭阳极入料口，运输辊道出料端对应的预热炉上设有炭阳极出料口；在所述废气室的炉墙上设置有废气出口，废气出口与烟囱相连通。