电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制方法及装置

摘要

本发明公开了一种电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制方法及装置，它包括在电解槽扎槽前对阴极碳块进行加热及装置，其特征在于：将电解槽内的阴极碳块至少分为2个区域，分别采用独立的加热装置对每个区域的阴极碳块进行加热，并对每个区域的阴极碳块进行温度检测控制，使各个区域的阴极碳块温度相同，消除电解槽各个部位的温差。本发明解决了各型电解槽大修过程中，槽体底部各碳块和侧部碳块加热温度不同造成各部位温差大的缺点，调节不同季节和环境温度对槽体加热温度的影响，使槽体碳块与糊料之间达到最佳扎槽工艺温度和粘接效果，从而延长大修电解槽使用寿命。

权利要求

1.一种电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制方法，它包括在电解槽扎槽前对阴极碳块进行加热，其特征在于：在对阴极碳块进行加热前，先将电解槽内的阴极碳块至少分为2个区域，然后分别采用独立的加热装置对每个区域的阴极碳块进行加热，并对每个区域的阴极碳块进行温度检测控制，使各个区域的阴极碳块温度相同，从而消除电解槽各个部位的温差。

2.根据权利要求1所述的电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制方法，其特征在于：将电解槽内的阴极碳块分为3～8个区域，每个区域包括2～10块阴极碳块。

3.根据权利要求2所述的电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制方法，其特征在于：将电解槽内的阴极碳块分为3～5个区域，每个区域包括4～8块阴极碳块。

4.根据权利要求1所述的电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制方法，其特征在于：对阴极碳块进行温度检测的部位为每个区域中间位置阴极碳块的中部。

5.根据权利要求1所述的电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制方法，其特征在于：对阴极碳块进行温度检测的方法为，用阴极碳块同样的材料制作出测温碳块，在测温碳块上设有孔，将测温用的热电阻插入测温碳块的孔中，然后将该测温碳块贴在阴极碳块的中部位置。

6.根据权利要求5所述的电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制方法，其特征在于：测温碳块的长为100～200毫米、宽为50～150毫米、高为100～200毫米，孔的直径为5～10毫米，孔深为70～180毫米。

7.一种电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制装置，它包括电解槽(1)，其特征在于：在电解槽(1)底部设置阴极碳块(2)，在电解槽(1)侧面设有侧部碳块(6)，电解槽(1)内的阴极碳块(2)至少分为2个区域，每个区域的阴极碳块(2)上设有独立的加热装置，在每个区域的阴极碳块(2)上设有温度检测装置。

8.根据权利要求7所述的电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制装置，其特征在于：电解槽(1)内的阴极碳块(2)分为3～8个区域，每个区域包括2～10块阴极碳块(2)。

9.根据权利要求7所述的电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制装置，其特征在于：加热装置的构造包括设在阴极碳块(2)之间缝隙中的加热器(7)，每个区域的加热器(7)连接一个控制装置(8)。

10.根据权利要求7所述的电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制装置，其特征在于：温度检测装置的构造包括测温碳块(5)，在测温碳块(5)上设有孔，孔中设有测温用的热电阻，测温碳块(5)放置在每个区域中间的阴极碳块(2)的中部位置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制方法及装置，属于铝电解槽扎槽温度控制技术领域。

背景技术

在电解槽大修中，有一道重要的工序是扎槽工艺，而该工艺中槽体加热的温度恒定控制，会对电解槽扎槽最后的质量产生重大影响。现有技术中，铝电解槽的功率大小与槽底的阴极碳块数量有关，常见的铝电解槽的阴极碳块数量通常在15～21之间。扎槽工艺是指将阴极碳块放置在电解槽的槽底后，需要用糊料将槽体四周和阴极碳块之间的间隙涂满。而扎槽糊料的温度通常在90～110℃，因此在扎槽前需要对碳块进行加热，使得碳块和糊料的温度相同。现有技术采用加热片对阴极碳块进行加热，在每块阴极碳块上设置有30片加热片，所有阴极碳块上的加热片采用一个装置控制，控制精度低，采用连续加热方式，浪费热能，而且一旦加热设备出故障，要靠检修工人从十多组四五百片的加热片中找出故障点，需要很多时间，加大工人劳动强度。温度检测也是通过外部测温设备在阴极碳块旁边检测，或者由工人靠经验判断，准确度差。而且在实际扎槽工艺中槽体加热温度会随季节的不同和环境温度的改变而有所变化，且槽体的不同部位加热温度的温升又是不同步的，单靠人工来控制，要想在不同季节、不同环境温度下，将槽体各部位的温度加热到扎槽工艺要求的温度，使电解槽底部碳块和侧部碳块加热温度与扎槽糊料温度相同，达到最佳粘接效果是很难实现的，经常出现烤槽温度无法准确掌握，有时甚至超过工艺要求温度二十多度，给糊料扎固带来困难，影响扎槽质量，从而影响电解槽的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种温度控制精度高、能够随着环境温度的变化而变化、解决槽体的不同部位加热温度的温升不同步的问题的电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制方法及装置，使电解槽各底部碳块和侧部碳块加热温度达到最佳扎槽工艺温度要求。
本发明的电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制方法为：它包括电解槽的扎槽工艺，在电解槽扎槽前对阴极碳块进行加热，在对阴极碳块进行加热前，先将电解槽内的阴极碳块至少分为2个区域，分别采用独立的加热装置对每个区域的阴极碳块进行加热，然后对每个区域的阴极碳块进行温度检测，使得各个区域的阴极碳块温度相同，从而消除电解槽各个部位的温差。将电解槽内的阴极碳块分为3～8个区域，每个区域包括2～10块阴极碳块。将电解槽内的阴极碳块分为3～5个区域，每个区域包括4～8块阴极碳块。对阴极碳块进行温度检测的部位为每个区域中间位置阴极碳块的中部。对阴极碳块进行温度检测的方法为，用阴极碳块同样的材料制作出测温碳块，在测温碳块上设有孔，将测温用的热电阻插入测温碳块的孔中，然后将测温碳块紧贴在阴极碳块的中部位置。测温碳块的长为100～200毫米、宽为50～150毫米、高为100～200毫米，孔的直径为5～10毫米，孔深为70～180毫米。
本发明的电解槽扎槽阴极碳块加热系统的温度控制装置，它包括电解槽1，在电解槽1底部设置阴极碳块2，在电解槽1侧面设有侧部碳块6，电解槽1内的阴极碳块2至少分为2个区域，每个区域的阴极碳块2上设有独立的加热装置，在每个区域的阴极碳块2上设有温度检测装置。电解槽1内的阴极碳块2分为3～8个区域，每个区域包括2～10块阴极碳块2。加热装置的构造包括设在阴极碳块2之间缝隙中的加热器7，每个区域的加热器7连接一个控制装置8。温度检测装置的构造包括测温碳块5，在测温碳块5上设有孔，孔中设有测温用的热电阻，测温碳块5放置在每个区域中间的阴极碳块2的中部位置。
本发明是申请人多年工作和试验，根据电解槽大修工序中，针对扎槽工艺上槽体加热温度会随季节的不同和环境温度的改变而有所变化的问题，结合实际生产工艺，找出最佳的控制槽体温度的方法。扎槽对电解槽槽体加热时，不同部位的温升是不相同的，在实际工作中测量发现槽体两端温升较慢，而中部温升较快，最大温差27℃，平均温差15.4℃，这样大的温差直接影响大修电解槽扎槽的质量。因此本发明采用相对独立的分区加热控制方法，根据温度的不同，将槽体分为多个区域，通常为3～8个区域，分别用独立的温度自动加热装置对这些区域的阴极碳块进行加热和控制，把多个区域的控制温度设置相同值，使得实际加热槽体两端和中部的温度相同，从而消除了因槽体不同部位加热温差造成的影响。同时，如果有某个区域的加热片损坏，只需对该区域的加热片进行检测，不必检测整个电解槽的加热片，减少了工作量。
申请人结合实际生产，设计选择最佳检测点和与之相匹配的检测装置，解决测量温度与碳块实际温度一致的问题。经多次试验，选取各个区域的最佳检测位置是每个区域中间位置的阴极碳块的中部。
经多次试验，检测装置选择加工三块小测温碳块，材质与电解槽底部碳块相同，每块长为100～200毫米、宽为50～150毫米、高为100～200毫米，在每块碳块上分别钻孔的直径为5～10毫米，孔深为70～180毫米的圆孔一个，监测时把热电阻轻轻插入孔中，然后把小测温碳块分别平稳地放置在电解槽底部各个区域的最佳检测位置，这样可以使得检测温度与阴极碳块实际温度的误差达到最小。
同时，由于阴极碳块的加热通常需要维持12小时，持续一夜，因此本发明还可以合理选用温度检测仪表的报警不灵敏区，经过反复试验，总结出报警不灵敏区的时间和设定值，即在当晚20:00------次日4:00报警不灵敏区调到5度，即在这段时间内，阴极碳块加热的温度与设定温度的温差超过了5度后，温度检测仪表才报警，这时设备动作，停止对阴极碳块进行加热，当阴极碳块加热的温度与设定温度的温差低于5度后，又对阴极碳块进行加热，从而控制阴极碳块加热的温度在设定温度值±5度范围内，达到延长阴极碳块加热的停、送电时间，减少了设备的反复动作和热能损耗。在次日4:00------8:00即调到0.1，即在这段时间内，阴极碳块加热的温度与设定温度的温差超过了0.1度，设备停止对阴极碳块进行加热，当低于设定温度0.1度时进行加热，从而控制阴极碳块加热的温度恒定在设定温度值±0.1度范围内，提高了阴极碳块加热温度的精度，保证第二扎槽时的加热温度达到最佳工艺要求。这样既能降低加热能耗，又能延长接触器的使用寿命、同时，还能保证阴极碳块加热温度达到设定的最佳工艺要求。
本发明解决了各型电解槽大修过程中，槽体底部各碳块和侧部碳块加热温度不同造成各部位温差大的缺点，调节不同季节和环境温度对槽体加热温度的影响，使槽体碳块与糊料之间达到最佳扎槽工艺温度和粘接效果，从而延长大修电解槽使用寿命；同时，还采取间歇式加热，节约能源；设计利用仪器、仪表诊断故障位置，缩小处理故障时间，减轻工人劳动强度。随着市场激烈竞争，各企业对大修电解槽工艺将进行不断改进，对扎槽工艺槽体整体加热温度会提出更高要求，目前还未有专门针对电解槽大修工序—扎槽工艺槽体整体加热、分段控制的研究和开发，而此项发明正好解决各企业对电解槽大修过程中槽体整体恒温加热的温度控制需要，具有前瞻性、先进性，符合企业发展的需要，具有很好的推广前景和广阔的市场空间。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；
附图2为附图1的D-D剖视图。
附图标记：1-电解槽，2-阴极碳块，3-糊料，4-钢棒，5-测温碳块，6-侧部碳块，7-加热器，8-控制装置。

具体实施方式

本发明的实施例1：对电解槽1进行扎槽时，需要在电解槽1扎槽前对阴极碳块2进行加热，如图1所示，电解槽1底部放置16块阴极碳块2，在电解槽1侧面安装有侧部碳块6，用糊料3将阴极碳块2和侧部碳块6的间隙涂满。对电解槽1加热时，将电解槽1内的阴极碳块2分为A、B、C，3个区域，每个区域的阴极碳块2的数量分别为4块，8块，4块。分别采用独立的加热装置对每个区域的阴极碳块2进行加热，加热装置采用现有的加热片和控制设备，然后对每个区域的阴极碳块2进行温度检测，使得各个区域的阴极碳块2温度相同，消除电解槽1各个部位的温差。
阴极碳块2采用的加热装置的构造包括设在阴极碳块2之间缝隙中的加热器7，加热器7由30个加热片组成，每个区域的加热器7连接一个控制装置8，这样就将A、B、C区域的加热装置独立来控制和操作，图1所示为区域C所用的加热装置，其他区域的加热装置相同安装。温度检测装置的构造包括测温碳块5，在测温碳块5上钻出孔，孔中插入测温用的热电阻，将测温碳块5放置在每个区域中间的阴极碳块2的中部位置。
根据电解槽1的大小和阴极碳块2数量的多少，可以将电解槽1内的阴极碳块2分为3～8个区域，每个区域包括2～10块阴极碳块2。经过申请人反复试验，较好的方案是将电解槽1内的阴极碳块2分为3～5个区域，每个区域包括4～8块阴极碳块2，这样既可以保证每个区域内的阴极碳块2温度相差不大，又不会增加太多的控制设备，提高设备利用率，降低生产成本。
对阴极碳块2进行温度检测的最佳部位为每个区域中间位置阴极碳块2的中部。采用温度检测的方法为，用阴极碳块同样的材料制作出测温碳块5，在测温碳块5上钻出孔，监测时把热电阻轻轻插入孔中，然后把测温碳块5分别平稳地放置在电解槽底部各个区域的最佳检测位置。为了保证传热效果，每块测温碳块5的长为100～200毫米、宽为50～150毫米、高为100～200毫米，孔的直径为5～10毫米，孔深为70～180毫米。如图1所示，A、B、C区域温度检测的最佳部位为电解槽1左起第2块、第8块、第15块阴极碳块2的中部。温度检测的最佳部位也可以为电解槽1左起第3块、第9块、第14块阴极碳块2的中部。
本发明的申请人经过反复试验，总结出温度检测仪表报警不灵敏区的使用时间和设定值，即在当晚20:00------次日4:00报警不灵敏区调到5度，即在这段时间内，阴极碳块加热的温度低于设定温度5度后，温度检测仪表就报警，这时设备动作，重新对阴极碳块进行加热，当阴极碳块加热的温度高于设定温度5度后，温度检测仪表报警，这时设备动作，停止对阴极碳块进行加热。经过反复循环，使阴极碳块加热温度控制在设定温度±5度范围内，从而延长停、送电时间，减少了设备的反复动作和热能损耗。在次日4:00------8:00报警不灵敏区调到0.1度，在这段时间内，阴极碳块加热的温度与设定温度的温差低于0.1度，设备重新对阴极碳块进行加热，高于0.1度则停止加热，最终使碳块加热温度恒定在设定值，达到碳块最佳的工艺要求加热温度值，确保第二天扎槽工序按时、顺利进行。这样既能降低加热能耗，又能延长接触器的使用寿命、同时，还能保证阴极碳块加热温度达到设定的工艺要求。
本发明的实施例2：电解槽1底部放置21块阴极碳块2，将电解槽1内的阴极碳块2分为5个区域，每个区域的阴极碳块2的数量分别为3块，5块，5块，5块，3块。温度检测的最佳部位为电解槽1左起第2块、第6块、第11块、第16块、第20块阴极碳块2的中部。
加热和温度控制方法如实施例1。