一種鋁電解槽熔體溫度在線監測裝置及其監測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及鋁電解槽熔體溫度檢測技術，尤其涉及一種鋁電解槽熔體溫度在線監 測裝置及其監測方法。
【背景技術】
[0002] 在鋁電解生產中，電解溫度是影響電流效率的主要因素，電解溫度過高會增加鋁 的二次反應，降低電流效率，并融化爐幫，增加物料的消耗；對于運行良好的電解槽，如果電 解溫度過低，會使電解槽處于過冷的行程，出現槽底大量沉淀，槽膛不規整，氧化鋁溶解速 度低，效應系數增加，槽電壓噪聲增大，鋁液面不穩定，鋁損失增加等狀況，若長期在這個條 件下運行，其電流效率也不會很高。因此要獲得較高的電流效率，需要對電解質的初晶溫度 和過熱度進行控制，這就要求在實際生產操作過程中，能及時感知電解溫度的變化，以便對 生產操作作出調整，下達操作指令；但是，由于電解槽熔體具有高溫、高腐蝕性、高氧化性等 特點，電解槽熔體處于陽極和陽極覆蓋料之下，而且電解槽的槽罩內空間粉塵濃度高，使得 實時的電解槽熔體溫度測量相當困難，現有的電解槽熔體溫度測量手段是人工在電解槽熔 體內插入熱電偶測溫，基本上每臺電解槽每天只測量一次溫度，這種方法對于擁有眾多電 解槽數的工廠需耗費很多的人力，而且測量周期較長，很難及時反應電解槽溫度的變化，導 致電解生產控制水平低。

【發明內容】

[0003] 本發明要解決的技術問題：提供一種鋁電解槽熔體溫度在線監測裝置及其監測方 法，以解決現有技術通過人工在電解槽熔體內插入熱電偶測量熔體溫度存在的工廠需耗費 很多的人力，而且測量周期較長，很難及時反應電解槽溫度的變化，導致電解生產控制水平 低等問題。
[0004] 本發明技術方案： 一種鋁電解槽熔體溫度在線監測裝置，它包括測溫探頭和工控機，電解槽上安裝有測 溫探頭，測溫探頭與工控機電連接。
[0005] 測溫探頭安裝在電解槽大面槽殼、電解槽槽底或電解槽上部，測溫探頭至少有一 組。
[0006] 它還包括數據采集器，測溫探頭與數據采集器導線連接，數據采集器與工控機導 線連接。
[0007] 它還包括數據發射器和數據接收器，數據發射器安裝在測溫探頭上并與測溫探頭 導線連接，數據接收器安裝在工控機上并與工控機導線連接，數據發射器和數據接收器電 連接。
[0008] -種鋁電解槽熔體溫度在線監測方法，它包括下述步驟： 步驟1、在電解槽大面槽殼、電解槽槽底或電解槽上部安裝一組或多組測溫探頭； 步驟2、將測溫探頭測得的槽殼溫度信息送至工控機； 步驟3、工控機根據公式
即可計算出電解槽熔體溫度，式中：Ql，Q2，Q3，Qt :分別為熔體區對流換熱量、傳導熱 量、外部空氣區對流換熱和電解槽總的散熱量且Qt = Ql = Q2 = Q3 式中：α 1，α 2 :分別為電解槽內部和外部對流換熱系數； twl，tw2 :分別為液相線溫度和槽殼溫度； tfl, tf2 ：分別為電解槽熔體溫度和外部空氣溫度； 式中δ為內襯結構尺寸保溫材料寬度；λ內襯材料的熱導率； 步驟4、通過監控終端對所得到的電解槽熔體溫度進行實時在線監控。
[0009] 本發明有益效果： 通過本發明安裝的測溫探頭自動測得電解槽槽殼溫度，結合電解槽內襯的材料導熱系 數、內襯材料的保溫材料寬度等數據，可最終得到電解槽熔體溫度，本發明結構和監測方法 簡單可靠，工控機獲得電解槽槽殼溫度后通過編程最終自動計算出電解槽熔體溫度供工作 人員監控使用，本發明解決了現有技術通過人工在電解槽熔體內插入熱電偶測量熔體溫度 存在的工廠需耗費很多的人力，而且測量周期較長，很難及時反應電解槽溫度的變化，導致 電解生產控制水平低等問題。
[0010]
【附圖說明】： 圖1為本發明監測裝置結構示意圖； 圖2為本發明監測裝置無線傳輸結構示意圖； 圖3為本發明電解槽熔體區傳熱示意圖。
[0011]
【具體實施方式】： 一種鋁電解槽熔體溫度在線監測裝置，它包括(見圖1)測溫探頭3和工控機6,電解槽 1上安裝有測溫探頭3,測溫探頭3與工控機6通過無線或導線4連接。
[0012] 測溫探頭3安裝在電解槽大面槽殼、電解槽槽底或電解槽上部，測溫探頭至少有 一組，優選安裝在電解槽大面槽殼上。
[0013] 它還包括數據采集器5,測溫探頭3與數據采集器5導線連接，數據采集器5與工 控機6導線連接。
[0014] 它還包括數據發射器7和數據接收器8,數據發射器7安裝在測溫探頭3上并與測 溫探頭3導線連接，數據接收器8安裝在工控機6上并與工控機6導線連接，數據發射器7 和數據接收器8通過無線信號連接。
[0015] 一種鋁電解槽熔體溫度在線監測方法，它包括下述步驟： 步驟1、在電解槽大面槽殼、電解槽槽底或電解槽上部安裝一組或多組測溫探頭，優選 安裝在電解槽大面槽殼上。
[0016] 步驟2、將測溫探頭測得的槽殼溫度信息送至工控機6 ; 步驟3、工控機根據測得的溫度信息結合電解槽內襯2的材料導熱系數、結構尺寸數據 通過以下公式
即可計算出電解槽熔體溫度，式中：Ql，Q2,Q3，Qt :分別為電解槽熔體區對流換熱量、 傳導熱量、外部空氣區對流換熱和電解槽總的散熱量且Qt = Ql = Q2 = Q3 式中：α?，α2:分別為電解槽內部和外部對流換熱系數；α?，可通過公開的資料及 經驗公式取得，α 2可根據傳熱學公式計算得到； twl，tw2 :分別為液相線溫度和槽殼溫度；其中，液相線溫度根據電解車間每日的電解 質取樣，化驗出的分子比結果確定； tfl, tf2 ：分別為電解槽熔體溫度和外部空氣溫度。
[0017] 式中δ為內襯結構保溫材料寬度；λ內襯材料的熱導率。
[0018] 由上述公式計算出的電解槽熔體溫度可通過監控終端進行實時在線監控。
【主權項】
1. 一種鋁電解槽熔體溫度在線監測裝置，它包括測溫探頭（3 )和工控機（6 )，其特征在 于：電解槽（1)上安裝有測溫探頭（3 )，測溫探頭（3 )與工控機（6 )電連接。2. 根據權利要求1所述的一種鋁電解槽熔體溫度在線監測裝置，其特征在于：測溫探 頭（3)安裝在電解槽大面槽殼、電解槽槽底或電解槽上部，測溫探頭至少有一組。3. 根據權利要求1所述的一種鋁電解槽熔體溫度在線監測裝置，其特征在于：它還包 括數據采集器（5 )，測溫探頭（3 )與數據采集器（5 )導線連接，數據采集器（5 )與工控機（6 ) 導線連接。4. 根據權利要求1所述的一種鋁電解槽熔體溫度在線監測裝置，其特征在于：它還包 括數據發射器（7)和數據接收器（8)，數據發射器（7)安裝在測溫探頭（3)上并與測溫探頭 (3)導線連接，數據接收器（8)安裝在工控機（6)上并與工控機（6)導線連接，數據發射器 (7)和數據接收器（8)電連接。5. -種鋁電解槽熔體溫度在線監測方法，它包括下述步驟： 步驟1、在電解槽大面槽殼、電解槽槽底或電解槽上部安裝一組或多組測溫探頭； 步驟2、將測溫探頭測得的槽殼溫度信息送至工控機（6); 步驟3、工控機根據公式即可計算出電解槽熔體溫度，式中：Ql，Q2，Q3，Qt:分別為熔體區對流換熱量、傳導熱 量、外部空氣區對流換熱和電解槽總的散熱量且Qt=Ql=Q2 =Q3 式中：a1，a2 :分別為電解槽內部和外部對流換熱系數； twl，tw2 :分別為液相線溫度和槽殼溫度； tfl,tf2 ：分別為電解槽熔體溫度和外部空氣溫度； 式中S為內襯結構保溫材料寬度；A內襯材料的熱導率； 步驟4、通過監控終端對所得到的電解槽熔體溫度進行實時在線監控。
【專利摘要】本發明公開了一種鋁電解槽熔體溫度在線監測裝置，它包括測溫探頭（3）和工控機（6），電解槽（1）上安裝有測溫探頭（3），測溫探頭（3）與工控機（6）電連接；本發明解決了現有技術通過人工在電解槽熔體內插入熱電偶測量熔體溫度存在的工廠需耗費很多的人力，而且測量周期較長，很難及時反應電解槽溫度的變化，導致電解生產控制水平低等問題。
【IPC分類】C25C3/20
【公開號】CN104947151
【申請號】CN201410122778
【發明人】曹斌, 黃 俊
【申請人】貴陽鋁鎂設計研究院有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2014年3月31日