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新型铝电解槽换热系统的研究

赵兴亮  
【摘要】:目前,尽管每吨铝的直流电耗已经降低到13000-14000kW·h,但是铝电解的能量利用率却只有40%左右。很多学者从降低平均槽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48%,侧部散热43%,底部散热9%。为实现铝电解过程中的节能降耗的目标,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回收功率和回收效率的影响。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,回收功率和回收效率也随着增加或减少。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,回收功率也随着相应的增加或减少,但回收效率确实随着输入功率的增加而减少的,随着输入功率的减少而增加的。 最后在铝电解过程中研究了换热熔盐的流量对回收功率和回收效率的影响。电解时,电解温度为900℃,电流效率为90%,电流在1865A-2056A范围内波动,电压在11.53V-12.36V内波动。在维持稳定电解的条件下,当换热熔盐的流量增加时,回收功率和回收效率均增加。当换热熔盐的流量为135.5 cm3/s,回收功率的平均值为9890W,回收效率为41.9%,完全达到了铝电解过程中余热回收的效果。


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