权利要求
1.一种电解槽烟气余热回收方法，其特征是，从电解槽覆盖料上的烟气出口出来的烟气进入高温烟气通道，电解槽上部空腔内混合空气的烟气进入低温烟气通道，高温烟气通道和低温烟气通道输送烟气至余热回收系统，余热回收系统内的换热介质先与低温烟气通道的低温换热段内的烟气换热后，再与高温烟气通道的高温换热段内的烟气换热，然后再进入余热利用设备释放热量。
2.根据权利要求1所述的电解槽烟气余热回收方法，其特征是，高温烟气通道内的烟气经过所述高温换热段后汇入低温烟气通道。
3.根据权利要求2所述的电解槽烟气余热回收方法，其特征是，高温烟气通道内的烟气经过所述高温换热段后从所述低温换热段的上游汇入低温烟气通道。
4.根据权利要求1或2或3所述的电解槽烟气余热回收方法，其特征是，高温烟气通道的位于高温换热段上游的部分在低温烟气通道内部独立输送烟气，高温换热段穿出低温烟气通道以与余热回收系统进行热交换。
5.根据权利要求4所述的电解槽烟气余热回收方法，其特征是，高温烟气通道的位于高温换热段上游的部分具有高温主干通道以及分别与各个烟气出口一一对应的高温分支通道，低温烟气通道的位于低温换热段上游的部分具有低温主干通道以及与高温分支通道一一对应的各个低温分支通道，高温主干通道位于低温主干通道内，高温分支通道位于低温分支通道内，低温分支通道和高温分支通道位于电解槽的上部空腔内。
6.根据权利要求5所述的电解槽烟气余热回收方法，其特征是，高温分支通道下端进口与烟气出口对应连通，低温分支通道的下端进口位于高温分支通道下端进口的上方。
7.根据权利要求1或2或3所述的电解槽烟气余热回收方法，其特征是，高温烟气通道的位于高温换热段上游的部分在低温烟气通道内部独立输送烟气，高温换热段穿出低温烟气通道以与余热回收系统进行热交换，高温烟气通道和低温烟气通道均由管道形成，形成高温烟气通道的管道与形成低温烟气通道的管道之间留有环形空隙。
8.根据权利要求7所述的电解槽烟气余热回收方法，其特征是，形成高温烟气通道的管道外壁与形成低温烟气通道的管道内壁之间通过焊接连接板进行固定。
9.根据权利要求1或2或3所述的电解槽烟气余热回收方法，其特征是，烟气经过余热回收系统后进入烟气净化系统，烟气净化系统的排烟风机为抽排电解槽产生的烟气提供动力。
10.根据权利要求1或2或3所述的电解槽烟气余热回收方法，其特征是，从电解槽覆盖料上的各个烟气出口出来的烟气分别进入高温烟气通道的各个高温分支通道，各个高温分支通道内的烟气汇入高温烟气通道的高温主干通道后再输送出去。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及电解设备收集排放气体技术领域，具体涉及一种电解槽烟气余热回收方法。
背景技术
[0002]在电解生产中，电解槽的能量利用率不到50%，其它都以热能的形式散失到大气中。烟气散热约占散失热能的30%-35%。
铝电解槽生产过程中产生的烟气温度达到900℃-950℃，烟气量约为100标准立方米每小时，烟气经过排烟管路排出并与余热利用系统换热后，再进入净化系统。
[0003]传统电解槽的集气排烟结构如图1和图2所示，电解槽包括槽壳1、上部外罩、阳极钢爪9和覆盖料2，上部外罩包括水平罩板8和集气罩板7，覆盖料盖住阳极炭块，水平罩板、集气罩板、槽壳、覆盖料围成电解槽的上部空腔4，烟气可以从覆盖料上的烟气出口3进入上部空腔4;电解槽的上部支架6固定安装有排烟管路，排烟管路包括抽气主管101和抽气主管上沿电解槽长度方向设置的多个抽气支管102，每个抽气支管具有一个抽气口103，每个抽气口103向下正对一个烟气出口3，烟气出口也即下料口或火口，电解槽的上部支架固定安装有打壳下料器5，打壳下料器5具有穿出抽气支管102的下料管，下料通道与烟气通道隔离，下料管的下端下料口位于抽气口的下方并靠近下料口，用于向电解槽中送入原料;抽气主管伸到电解槽外的部分连接余热利用系统和烟气净化系统，烟气净化系统远端安装有引风机，引风机工作时会在抽气管、上部空腔中产生负压，作为烟气排出动力。在负压作用下，电解烟气由阳极底掌排出，通过烟气出口进入上部空腔，而大量空气也会通过两侧多组活动的集气罩板中间空隙及其它空隙进入上部空腔，烟气混合大量空气从抽气口进入排烟管路，然后由排烟管路经过余热利用系统后进入烟气净化系统。
[0004]正常生产时，烟气从烟气出口出来后，在进入排烟管路前就会在上部空腔中混入大量的空气，总排放量为8000-10000标准立方米每小时，温度由900-950℃降低到110-150℃，混入空气后的烟气进行余热利用时，因烟气温度较低，使得余热利用率较低，利用价值也低。
发明内容
[0005]本发明的目的在于提供一种电解槽烟气余热回收方法，以解决目前的电解槽烟气余热回收方法余热利用率较低的问题。
[0006]本发明的电解槽烟气余热回收方法的技术方案是：
一种电解槽烟气余热回收方法包括：从电解槽覆盖料上的烟气出口出来的烟气进入高温烟气通道，电解槽上部空腔内混合空气的烟气进入低温烟气通道，高温烟气通道和低温烟气通道输送烟气至余热回收系统，余热回收系统内的换热介质先与低温烟气通道的低温换热段内的烟气换热后，再与高温烟气通道的高温换热段内的烟气换热，然后再进入余热利用设备释放热量。
[0007]有益效果：本发明开拓性地提供了一种高温烟气、低温烟气分级利用的电解槽烟气余热回收方法，利用高温烟气通道抽排直接从电解槽覆盖料上的烟气出口出来的高温烟气，利用低温烟气通道抽排电解槽上部空腔内混合空气的低温烟气，保证电解槽设备上部空腔内的负压环境，同时使得混合空气的低温烟气和直接从烟气出口排出的高温烟气分别输送，余热回收系统内的换热介质先与低温烟气通道的低温换热段内的低温烟气换热后，再与高温烟气通道的高温换热段内的高温烟气换热，然后再进入余热利用设备释放热量，可以有效利用低温烟气，换热介质先经过一次低温换热后提升介质温度，进行预热，然后再二次高温换热，余热利用率高，提高烟气温度，增强余热回收效果。
[0008]进一步地，高温烟气通道内的烟气经过所述高温换热段后汇入低温烟气通道。
[0009]进一步地，高温烟气通道内的烟气经过所述高温换热段后从所述低温换热段的上游汇入低温烟气通道。
[0010]进一步地，高温烟气通道的位于高温换热段上游的部分在低温烟气通道内部独立输送烟气，高温换热段穿出低温烟气通道以与余热回收系统进行热交换。
[0011]进一步地，高温烟气通道的位于高温换热段上游的部分具有高温主干通道以及分别与各个烟气出口一一对应的高温分支通道，低温烟气通道的位于低温换热段上游的部分具有低温主干通道以及与高温分支通道一一对应的各个低温分支通道，高温主干通道位于低温主干通道内，高温分支通道位于低温分支通道内，低温分支通道和高温分支通道位于电解槽的上部空腔内。
[0012]进一步地，高温分支通道下端进口与烟气出口对应连通，低温分支通道的下端进口位于高温分支通道下端进口的上方。
[0013]进一步地，高温烟气通道的位于高温换热段上游的部分在低温烟气通道内部独立输送烟气，高温换热段穿出低温烟气通道以与余热回收系统进行热交换，高温烟气通道和低温烟气通道均由管道形成，形成高温烟气通道的管道与形成低温烟气通道的管道之间留有环形空隙。
[0014]进一步地，形成高温烟气通道的管道外壁与形成低温烟气通道的管道内壁之间通过焊接连接板进行固定。
[0015]进一步地，烟气经过余热回收系统后进入烟气净化系统，烟气净化系统的排烟风机为抽排电解槽产生的烟气提供动力。
[0016]进一步地，从电解槽覆盖料上的各个烟气出口出来的烟气分别进入高温烟气通道的各个高温分支通道，各个高温分支通道内的烟气汇入高温烟气通道的高温主干通道后再输送出去。
附图说明
[0017]图1为背景技术中所介绍的电解槽的正面结构示意图;
图2为图1中的电解槽的侧面结构示意图;
图3为本发明的电解槽烟气余热回收方法的实施例中的电解槽的结构示意图;
图4为图3中的电解槽的侧视图;
图5为图3中的电解槽的排烟管路与余热回收系统的连接关系示意图;
图6为图3中的烟气出口处的排烟结构示意图;
图7为图5中的余热回收系统与排烟管路热交换的示意图。
[0018]图中：1、槽壳;2、覆盖料;3、烟气出口;4、上部空腔;5、打壳下料器;6、上部支架;7、集气罩板;8、水平罩板;9、阳极钢爪;
101、抽气主管;102、抽气支管;103、抽气口;
201、高温烟气主管;202、高温烟气支管;203、高温烟气进口;
211、低温烟气主管;212、低温烟气支管;213、低温烟气进口;
300、余热回收系统;301、循环泵组;302、一次换热器;303、二次换热器;304、余热利用设备。
具体实施方式
[0019]本发明的电解槽烟气余热回收方法的基本构思是将高温烟气、低温烟气分级利用，使混合空气的低温烟气和直接从烟气出口排出的高温烟气分别输送，余热回收系统内的换热介质先与低温烟气换热后，再与高温烟气换热，可以有效利用低温烟气，热量利用率高，提高烟气温度，增强余热回收效果。
[0020]以下结合具体实施例对本发明的技术方案进行具体说明。
[0021]本发明的电解槽烟气余热回收方法的实施例：
电解槽烟气余热回收方法用于对电解槽产生烟气的热量进行回收利用，本实施例中的电解槽为铝电解槽，为便于理解电解槽烟气余热回收方法的实现过程中，先结合图3、图4、图5对电解槽设备的基本构造进行说明。电解槽设备包括槽壳1、上部外罩、阳极钢爪9和覆盖料2，上部外罩包括水平罩板8和集气罩板7，覆盖料2盖住阳极炭块，水平罩板8、集气罩板7、槽壳1、覆盖料2围成电解槽的上部空腔4，烟气可以从覆盖料2上的烟气出口3进入上部空腔4。电解槽的上部支架6固定安装有排烟管路，排烟管路连接余热利用系统、烟气净化系统，烟气净化系统远端安装有排烟风机，排烟风机工作时会在排烟管路、上部空腔4中产生负压，作为烟气排出动力，烟气由排烟管路经过余热利用系统后进入烟气净化系统。
[0022]结合图5、图6，排烟管路包括高温管路和低温管路，高温管路包括高温烟气主管201和高温烟气支管202，低温管路包括低温烟气主管211和低温烟气支管212。高温管路用于直接输送电解槽覆盖料2上的烟气出口3出来的烟气，低温管路用于输送电解槽的上部空腔4内混合空气的烟气，烟气从烟气出口3出来后即进入高温管路，此时没有混入空气，温度很高。高温管路内的烟气温度高于低温管路内的烟气温度。高温烟气主管201和高温烟气支管202形成高温烟气通道，低温烟气主管211和低温烟气支管212形成低温烟气通道。
[0023]高温烟气主管201位于电解槽的上部空腔4内的部分为其槽内段，高温烟气主管201的槽内段沿电解槽长度方向延伸，电解槽长度方向的两端分别为出铝端和烟道端，也即图3中的左右两端，高温烟气主管201的槽内段一端靠近出铝端，另一端从烟道端伸出电解槽的上部外罩。高温烟气支管202有多个且位于上部空腔4内，沿电解槽长度方向间隔排布，高温烟气支管202垂直于高温烟气主管201布置，各高温烟气支管202的下端管口构成高温烟气进口203，各高温烟气支管202的上端与同一高温烟气主管201固定相接且连通。每个高温烟气支管202对应一处烟气出口3，高温烟气支管202下端插入覆盖料2，形成一定密封，使烟气出口3出来的烟气可以直接进入高温烟气支管202。
[0024]低温烟气主管211位于电解槽的上部空腔4内的部分为其槽内段，低温烟气主管211的槽内段沿电解槽长度方向延伸，低温烟气主管211的槽内段一端靠近出铝端，另一端从烟道端伸出电解槽的上部外罩。低温烟气支管212有多个且位于上部空腔4内，沿电解槽长度方向间隔排布，低温烟气支管212垂直于高温烟气主管201布置，各低温烟气支管212的下端管口为扩口结构以形成喇叭口，并构成低温烟气进口213。各低温烟气支管212的上端与同一低温烟气主管211固定相接且连通。
[0025]高温烟气主管201的槽内段位于低温烟气主管211的槽内段的内腔中，且同轴设置。每个低温烟气支管212对应一个高温烟气支管202，高温烟气支管202位于对应的低温烟气支管212中，且同轴设置。这样形成套管结构，利用低温管路减少高温管路在烟气输送过程中的热量散失，具有保温作用。
[0026]低温烟气支管212的长度小于高温烟气支管202的长度，使得低温烟气进口213位于高温烟气进口203的上方，低温烟气进口213接近水平罩板8，以便于抽排上部空腔4中的混合大量空气的烟气。高温烟气在高温烟气主管201的槽内段独立于低温烟气主管211的槽内段输送，低温烟气可以利用套管之间的环空输送。
[0027]电解槽的上部支架6固定安装有下料器，即打壳下料器5，打壳下料器5具有向下延伸的下料管，下料管穿设在高温烟气支管202内且同轴设置，下料管可以避开烟气主管，使下料通道不干涉烟气通道即可，下料通道与烟气通道隔离，下料管的下端下料口位于烟气出口3上方并正对，烟气出口3作为下料口，用于向电解槽中送入原料。
[0028]结合图3、图7，高温烟气主管201在电解槽上部外罩的外部穿出低温烟气主管211，高温烟气主管201相对低温烟气主管211变向的部分构成高温换热段，高温烟气主管201穿出到低温烟气主管211外部后再连接到低温烟气主管211，使高温换热段上游端位于低温烟气主管211内且隔离，下游端与低温烟气主管211相接并连通。低温烟气主管211的位于高温烟气主管201连通处的下游一段构成低温换热段，高温烟气主管201内的烟气与低温烟气主管211内的烟气在低温换热段汇集，烟气对余热回收系统300释放热量后，流向下游的低温烟气主管211所连接的烟气净化系统。
[0029]余热回收系统300包括循环泵组301、一次换热器302、二次换热器303、余热利用设备304，各部件设置在循环管路上，且一次换热器302设置在低温烟气主管211的低温换热段，二次换热器303设置在高温烟气主管201的高温换热段。管路内的换热介质经过循环泵组301加压后依次经过一次换热器302、二次换热器303后，进入余热利用设备304，从而可以实现电解槽烟气余热回收方法。
[0030]电解槽烟气余热回收方法具体过程：
从电解槽覆盖料2上的烟气出口3出来的烟气进入高温烟气通道，电解槽上部空腔4内混合空气的烟气进入低温烟气通道，高温烟气通道和低温烟气通道输送烟气至余热回收系统300，余热回收系统300内的换热介质先与低温烟气通道的低温换热段内的烟气换热后，再与高温烟气通道的高温换热段内的烟气换热，然后再进入余热利用设备304释放热量。
[0031]利用高温烟气通道抽排直接从电解槽覆盖料2上的烟气出口3出来的高温烟气，利用低温烟气通道抽排电解槽上部空腔4内混合空气的低温烟气，保证电解槽设备上部空腔4内的负压环境，同时使得混合空气的低温烟气和直接从烟气出口3排出的高温烟气分别输送，高温烟气、低温烟气分级利用，先后换热，可以有效利用低温烟气，换热介质先经过一次低温换热后提升介质温度，进行预热，然后再二次高温换热，热量利用率高，提高烟气温度，增强余热回收效果。
[0032]本实施例中，高温烟气通道内的烟气经过高温换热段后汇入低温烟气通道，这样可以使两个通道内的烟气一同进入烟气净化系统，方便管路连接。其他实施例中，也可以使两个通道分别连接烟气净化系统，或者在烟气净化系统内使烟气汇集到一起。
[0033]高温烟气通道内的烟气经过高温换热段进行换热后从低温换热段的上游汇入低温烟气通道，这样可以使两个通道内的烟气汇集后，再一同与余热回收系统300换热，可以充分利用高温烟气通道内的烟气温度。二次换热器303使余热回收系统300的管路内换热介质与高温烟气主管201的高温换热段内烟气进行换热，该烟气温度降低后再进入低温烟气主管211，然后一同通过一次换热器302与余热回收系统300的管路内换热介质进行换热，提高热量利用率。其他实施例中，也可以将高温烟气通道内的烟气经过高温换热段进行换热后从低温换热段的下游汇入低温烟气通道，一次换热器不再利用二次换热器热交换后的烟气。
[0034]本实施例中，利用高温管路与低温管路形成的套管结构，使高温烟气通道的位于高温换热段上游的部分在低温烟气通道内部独立输送烟气，高温烟气通道的位于高温换热段上游的部分也即其槽内段和高温烟气支管202。高温换热段穿出低温烟气通道以与余热回收系统300的换热介质进行热交换。高温烟气在低温管路内独立传输，减少输送过程中的热量散失，节省空间。其他实施例中，也可以使高温管路与低温管路并行布置，二者间隔并列，此时，高温烟气进口与烟气出口正对，低温烟气进口与电解槽上部空腔连通即可。
[0035]高温烟气主管201的槽内段为高温烟气通道的位于高温换热段上游的高温主干通道，高温烟气支管202构成高温分支通道。低温烟气主管211的槽内段为低温烟气通道的位于低温换热段上游的低温主干通道，低温烟气支管212构成低温分支通道。高温主干通道位于低温主干通道内，高温分支通道位于低温分支通道内，低温分支通道和高温分支通道位于电解槽的上部空腔4内。从电解槽覆盖料2上的各个烟气出口3出来的烟气分别进入高温烟气通道的各个高温分支通道，各个高温分支通道内的烟气汇入高温烟气通道的高温主干通道后再输送出去。低温通道同理。使烟气支管一一对应地同轴设置，节省空间，便于制造。其他实施例中，也可以使低温烟气支管与高温烟气支管错开设置，高温烟气支管穿过低温烟气主管且穿过处密封。
[0036]本实施例中，高温烟气支管202伸到覆盖料2上，使高温分支通道下端进口与烟气出口3对应连通，低温分支通道的下端进口位于高温分支通道下端进口的上方，下端进口即相应烟气进口。使高温烟气进口203直接连通烟气出口3，避免高温烟气受上部空腔4内的低温烟气影响。其他实施例中，高温烟气进口也可以位于烟气出口的上方，距离比较近，越近效果越好。
[0037]高温烟气通道和低温烟气通道均由管道形成，主管与支管焊接，管与管穿过处焊接。形成高温烟气通道的管道与形成低温烟气通道的管道之间留有环形空隙，形成高温烟气通道的管道外壁与形成低温烟气通道的管道内壁之间通过焊接连接板进行固定。高温管路和低温管路的截面形状可为圆型、方型金属空心管状结构。低温管路可为单独钢板焊接组件，也可以用钢板与电解槽上部支架6的钢板组合焊接，单独焊接组件时通过连接钢板与电解槽上部支架6固定连接。高温管路为钢板或管独立焊接的空心结构，位于低温管路内，高温管路为内管，低温管路为外管，内管通过连接钢板与外管固定。
[0038]高温烟气主管201在上部外罩的外侧穿出低温烟气主管211后，与高温换热段的二次换热器303的烟气管接头连接，高温烟气进入二次换热器303换热后变成的低温烟气再接入低温烟气主管211。电解槽内高温烟气通过高温烟气主管201经二次换热器303换热后并入低温烟气主管211与电解槽低温烟气混合，混合后全部的低温烟气通过一次换热器302进行再次换热，换热后烟气进入电解槽烟气净化系统。驱动烟气流动的动力为电解槽烟气净化系统的排烟风机。
[0039]对于余热回收系统300的换热介质来说，其先通过一次换热器302与低温烟气换热，再通过二次换热器303与高温烟气换热。对于烟气来说，其先通过二次换热器303与换热介质进行换热，再通过一次换热器302与换热介质进行换热。换热介质的流动方向与烟气流动方向相反，形成二次逆流换热。换热介质先流经一次换热器302进行预热后再流入二次换热器303进行高温换热，换热介质与高、低温烟气进行逆流换热。余热利用设备304可为余热发电机组、小区供暖终端、制冷设备等。
[0040]该电解槽烟气余热回收方法，可以有效利用低温烟气，换热介质先经过低温换热器进行一次低温换热后提升换热介质温度，预热后换热介质温度可达到95℃以上。二次高温换热的高温烟气600℃-800℃，换热后冷端导热介质可达200℃以上，使用余热发电机组发电效率可达15%以上。可大大提高烟气温度及余热发电效率，能够实现对铝电解槽余热的高价值回收，更便于推广和应用。
[0041]最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
说明书附图(7)
声明：
“电解槽烟气余热回收方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：河南中色赛尔工业炉有限公司
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