一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统及控制方法与流程

本申请涉及铝电解，尤其涉及一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统及控制方法。

背景技术：

1、目前，现代铝工业是用电大户，铝电解系列一般配置有几百台电解槽，需要供给较高的用电负荷。目前我国电解铝生产用电力能源严重依赖煤电，随着能源结构优化进程的推进，降低火电消纳，增加清洁能源使用比例，是未来电解铝行业发展的有效途径。

2、然而，清洁能源的开发利用方式主要有水力发电、风能利用、太阳能转化等，但水力发电受季节的影响较大，风力发电及太阳能发电波动较大、可调节性差，当前清洁能源发电技术还无法实现真正的调控并网。因此，大型铝电解系列若直接采用清洁能源供电，则供电侧会频繁发生负荷波动，容易破坏电解槽的能量平衡，会影响系列生产的稳定运行。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统及控制方法，能够对铝电解槽生产过程进行动态能量平衡的调节，以适应清洁能源的供电波动。

2、本申请实施例的第一方面，提供一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，包括：

3、铝电解槽；

4、监测模块，分别与所述铝电解槽的下料装置、电能检测装置和温度检控装置电连接；

5、物料平衡调节模块，与所述下料装置电连接；

6、能量平衡调节模块，与所述温度检控装置电连接；

7、总控制模块，分别与所述监测模块、所述物料平衡调节模块和所述能量平衡调节模块连接。

8、在一些实施方式中，所述下料装置包括氧化铝下料器和氟化铝下料器；

9、所述温度检控装置包括热流计、烟气流量控制装置、侧部余热控制装置、阳极保温装置和槽盖板密封装置；

10、所述电能检测装置包括所述铝电解槽的进电侧电流电压采集器和出电测电流电压采集器。

11、在一些实施方式中，所述热流计用于基于采集所述铝电解槽的目标表面的热流密度反馈散热功率分布情况，所述目标表面为以所述铝电解槽的摇篮架所在的底边为横坐标，以所述铝电解槽的阴极和阳极连线为纵坐标组成的平面。

12、在一些实施方式中，所述烟气流量控制装置包括烟气温度在线监测装置和排烟支管调节阀，所述烟气温度在线监测装置和所述排烟支管调节阀均设置在所述铝电解槽的烟道的排烟支管上；

13、所述烟气温度在线监测装置与所述监测模块电连接，所述排烟支管调节阀与所述能量平衡调节模块电连接。

14、在一些实施方式中，所述侧部余热控制装置包括多个热交换装置，所述热交换装置设置在所述铝电解槽的摇篮架之间的侧壁槽壳上；

15、每个所述热交换装置的进口和出口中的一者通过调节泵与第一循环总管路并联，每个所述热交换装置的进口和出口中的另一者与第二循环总管路并联，所述第一循环总管路和所述第二循环总管路用于连通于热交换循环系统。

16、在一些实施方式中，在所述热交换装置处于散热状态的情况下，所述第一循环总管路连通于所述热交换循环系统的冷端，所述第二循环总管路连通于所述热交换循环系统的热端；

17、在所述热交换装置处于保温状态的情况下，所述第一循环总管路连通于所述热交换循环系统的热端，所述第二循环总管路连通于所述热交换循环系统的冷端。

18、在一些实施方式中，不同的所述热交换装置的所述调节泵是相互独立控制的。

19、在一些实施方式中，所述阳极保温装置包括第一层耐蚀耐高温板、第二层隔热耐温板或毡以及第三层绝热保温毡；

20、所述第一耐蚀耐高温板贴覆于所述铝电解槽的阳极的表面，所述第二层隔热耐温板或毡位于所述第一层耐蚀耐高温板和所述第三层绝热保温毡之间。

21、在一些实施方式中，所述第二层隔热耐温板或毡的厚度是可调的；和/或，

22、所述第三层绝热保温毡是可移动的。

23、在一些实施方式中，所述槽盖板密封装置包括盖板间密封毡条和盖板保温层；

24、所述盖板保温层包括隔热层和反射层，所述隔热层设置于槽盖板的上表面，所述反射层设置于所述隔热层远离槽盖板的一侧表面。

25、本申请实施例的第二方面，提供一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控方法，应用于如第一方面所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，所述方法包括：

26、通过监测模块，获取电能检测装置采集的铝电解槽的进电侧电流和电压，并核准所述铝电解槽的发热功率的波动情况；

27、基于所述发热功率的波动情况，通过物料平衡调节模块调节下料装置的下料速率，以及通过能量平衡调节模块调节温度检控装置。

28、在一些实施方式中，所述基于所述发热功率的波动情况，通过物料平衡调节模块调节下料装置的下料速率，以及通过能量平衡调节模块调节温度检控装置，包括：

29、在所述发热功率增加第一阈值的情况下，通过所述物料平衡调节模块控制缩短所述下料装置的下料时间间隔；和/或，

30、通过所述能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制增大排烟支管调节阀的开度；和/或，

31、通过所述能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制第一循环总管路连通于热交换循环系统的冷端，以及第二循环总管路连通于所述热交换循环系统的热端；和/或，

32、通过所述能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制移除阳极保温装置的第三层绝热保温毡；

33、在所述发热功率下降第二阈值的情况下，通过所述物料平衡调节模块控制延长所述下料装置的下料时间间隔；和/或，

34、通过所述能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制减小所述排烟支管调节阀的开度；和/或，

35、通过所述能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制所述第一循环总管路连通于所述热交换循环系统的热端，所述第二循环总管路连通于所述热交换循环系统的冷端；和/或，

36、通过所述能量平衡调节模块基于热流计反馈的散热功率分布情况，控制所述阳极保温装置的所述第三层绝热保温毡覆盖于第二层隔热耐温板或毡上。

37、本申请实施例提供的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，总控制模块能够实时监控铝电解槽输入能量，即体系发热功率的变化，当供电电流在一定范围内波动时，物料平衡调节模块自动调整氧化铝、氟化铝等入料的消耗速率，能量平衡调节模块可以自动调整铝电解槽体系各区域的散热功率比例分配，快速建立变电流情况下动态的能量平衡与物料平衡，在可控范围最优满足铝电解柔性生产的需求，实现电解槽在供电负荷波动下的稳定运行，能够适应清洁能源的供电波动，不影响铝电解正常生产。

技术特征：

1.一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

7.根据权利要求2所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

8.根据权利要求2所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，其特征在于，

9.一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8中任一项所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的铝电解槽柔性生产能量平衡调控方法，其特征在于，

技术总结
本申请公开一种铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统及控制方法，涉及铝电解技术领域，能够对铝电解槽生产过程进行动态能量平衡的调节，以适应清洁能源的供电波动。铝电解槽柔性生产能量平衡调控系统，包括：铝电解槽；监测模块，分别与所述铝电解槽的下料装置、电能检测装置和温度检控装置电连接；物料平衡调节模块，与所述下料装置电连接；能量平衡调节模块，与所述温度检控装置电连接；总控制模块，分别与所述监测模块、所述物料平衡调节模块和所述能量平衡调节模块连接。

技术研发人员：王怀江,张亚楠,侯光辉,姜治安,梁贵生,于强,张旭贵,王俊青,关月超,李昌林,李静,张芬萍
受保护的技术使用者：中铝郑州有色金属研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14