Токсикологическая оценка основных видов сырья 5 страница
9 — пробки паза ледового блока; 10 — катодная
возникающим под действием температуры и пропитки угольных блоков компонентами расплава.
Размеры шахты ванны зависят от мощности электролизера, а методика их расчета приведена в [5].
Катодный кожух. На алюминиевых заводах используются два основных типа катодных кожухов — с днищем и без него, причем последние применяются сравнительно редко. Кожух любого типа представляет собой прямоугольную рамную кон- струкцию, стенки которой выполнены из мощных двутавровых балок или швеллеров и усилены стальными листами. В послед- нее время кожухи изготавливают из листовой стали, но усилия воспринимают контрфорсы или шпангоуты.
Катодные кожухи без днища (рис. 3.2) — это прямоугольная рамная конструкция 4, которая опирается на кирпичный цоколь 6, смонтированный на бетонном фундаменте (на рисунке не 
Для противодействия возникающим вертикальным усилиям кожух крепится к фундаменту анкерами 7. Существен- ным недостатком кожуха такого типа является необходимость при каждом капитальном ремонте заменять верхнюю часть фундамента, а иногда и целиком весь фундамент, что увеличива- ет стоимость ремонта и его продолжительность. Кроме того, возрастает объем отходов при капитальном ремонте, а это, как будет показано далее, крайне нежелательно с экологической точки зрения. Следует учесть, что катодные кожухи без днища могут монтироваться только в одноэтажных корпусах.
|
|
|
 |
Рис. 3.2. Футерованный катодный кожух без днища. Продольный разрез.
1 — подовые блоки; 2 — межблочные швы; 3 — бортовая футеровка; 4 — катодный кожух; 5 — подушка; 6 — кирпичный цоколь; 7 — анкеры.
Катодные кожухи с днищами применяются на электролизерах всех типов и мощностей в одно- и двухэтажных корпусах, причем конструктивное их оформление достаточно разнообразно.
Простейший катодный кожух с днищем, который исполь- зуется на электролизерах малой и средней мощности, по конструкции не отличается от кожуха, представленного на рис. 3.2, за исключением того, что к низу кожуха приварено днище из листовой стали (толщиной мм) и усилено балками, приваренными с наружной стороны днища, параллель- но поперечной оси ванны. Такой кожух устанавливается на фундаменте или на ригелях в двухэтажном корпусе.
С увеличением мощности электролизера возрастают его геометрические размеры и изгибающие моменты, действующие на стенки катодного кожуха. Поэтому приходится применять все более мощные балки, что усложняет и удорожает кон- струкцию. В связи с этим с середины 50-х годов стали применять сравнительно легкие катодные кожухи с днищем (рис. 3.3), усилия на стенки которого воспринимают контрфорсы 3 (коли- чество которых определяется мощностью 
а сам кожух состоит из корыта 1 и стенок 2, выполненных из листовой стали. Середины контрфорсов связаны жесткой шпилькой,
|
|
|
 |
3.3. Кожух 
Поперечный
1 — корыто; 2 — бортовые стенки; 3 — контрфорс.
ной к днищу, а нижние концы расперты железобетонной балкой, которая и воспринимает возникающие в стенках кожуха усилия. Кожухами такой конструкции оборудованы элект- ролизеры ВТ, расположенные в двухэтажных корпусах 
КрАЗа, 
и 
Многолетний опыт эксплуатации выявил недостаточную жесткость 
кожухов, и в 70-х годах за рубежом появились более жесткие катодные кожухи типа (рис. 3.4). Такая конструкция, проигрывая в массе
кожухам, обеспечивает срок службы катодного устройства до что делает их наиболее перспективными для сверхмощных электролизеров. Срок службы наиболее распро- страненного в России 
кожуха не превышает в среднем сут, поэтому понятно преимущество
кожухов, однако темпы их внедрения на заводах России недостаточны.
Следует подчеркнуть, что увеличение срока службы ванны важно не только с экономической, но и с экологической точки зрения, так как в этом случае снижаются затраты фтористых солей на пуске электролизеров после капитального ремонта и
|
|
|
 |
Рис. 3.4. 
катодный кожух.
уменьшается количество 
отходов, вывозимых в отвал с использованной футеровкой.
Цоколь и подина. Если у катодных кожухов нет днища, то они устанавливаются на кирпичную кладку — цоколь, предназ- наченный для теплоизоляции подины и предохранения бетон- ного фундамента от воздействия высокой температуры. При использовании катодных кожухов с днищем кирпичную кладку выкладывают на днище кожуха, предварительно выровняв его по горизонтали шамотной крупкой. Результаты исследования, проведенного и 
показали воз- можность применения железобетонных днищ и теплоизоляции, выполненных из жаростойкого бетона, однако по ряду причин распространения они не получили.
Перед монтажом угольной подины на верхнюю часть цоколя накатывают подушку из углеродистой подовой массы, которая должна предотвращать проникновение расплава к кирпичу в случае его фильтрации сквозь межблочные или периферийные швы. На некоторых заводах угольную подушку заменяют таким же по толщине слоем 
мм) утрамбованного глинозема. Подина электролизера монтируется из катодных секций, кото- рые состоят из подовых углеродистых блоков [5] и залитых чугуном в тело блока катодных стержней 
использу- емых для отвода тока от подины.
|
|
|
В процессе эксплуатации угольная подина и теплоизо- ляционный цоколь пропитываются компонентами расплава и при капитальном ремонте ванны являются одним из источников выброса вредных веществ в окружающую среду.
Боковая футеровка. Боковые стенки шахты ванны футеру- ются углеродистыми плитами толщиной 200, шириной 550 и длиной от 400 до 800 мм. Между бортовыми плитами и стенкой катодного кожуха засыпается теплоизоляция, а сверху плиты защищают от механических воздействий стальным листом или чугунными плитами, которые крепятся к катодному кожуху. В процессе эксплуатации бортовые плиты так же, как и подовые, пропитываются фтористыми солями.
Катодное устройство — сложное, дорогосто- ящее и тяжелое сооружение, масса которого достигает 160 т, и поэтому оно постоянно совершенствуется с целью повышения срока службы, что важно как с экономической, так и экологиче- ской точки зрения.
Анодное устройство
Анод электролизера предназначен для подвода тока в междупо- люсное расстояние — зону протекания электролиза. Анодное устройство состоит из угольного анода, подъемного механизма, служащего для опускания анода по мере его сгорания, ошиновки и опорной конструкции, на которой крепятся указанные узлы. Опорная конструкция может монтироваться на катодном кожухе через соответствующую изоляцию или на специальных стойках, опирающихся на фундамент. Поскольку анодное устройство — самый сложный в конструктивном отношении узел электролизе- ра, здесь приведены лишь данные, необходимые для рассмот- рения экологических вопросов. Подробные сведения об устройстве анодов с можно найти в 
об анодах с ВТ — в [4] и электролизерах — в [9].
 |
с боковым Принципиальная схема анода с БТ приведена на рис. 3.5. Самообжигающийся анод состоит из
Рис. 3.5. Схема анода с БТ.
1 ~ анодный юлок; 2 — полукоксовая масса; 3 — жидкая масса; 4 -
анодная рама; 5 — ребра жесткости 
6 — штыри; 7 — серьги или клинья.
Рис. 3.6. Схема электролизера ВТ.
1 — катодное устройство; 2 — анод; 3 — 
штырь.
трех зон. Нижняя его часть под действием тепла в расплаве и прохождения тока спекается в сплошной, хорошо электропро- водный блок 1. Верхняя граница этой зоны, называемой конусом
спекания, определяется температурой около 400 °С, ее высота в центре 
на периферии — см. Выше конуса спекания находится зона 2, представляющая собой полуобожжен- ную, тестообразную массу, температура которой в верхней части составляет около 170 °С и высота в центре — см. Верхняя зона 3 — жидкая анодная масса 
температура которой в верхней части достигает °С, а высота — см.
Для предотвращения протекания пека, которые
могут образовываться в ЖАМ, между анодом и анодной рамой
4 устанавливается алюминиевая обечайка из листа толщиной мм (на рис. 3.5 не показана), которую периодически,
через наращивают. Масса анода через нижний ряд штырей передается на серьги (или клинья) 7, а через них — на
раму, которая подвешивается к опорной конструкции через механизм.
В теле анода происходят сложные физико-химические про- цессы, приводящие к выходу смолистых веществ в воздух рабочей зоны. Факторы, влияющие на количество этих выбро-
рассмотрены ниже.
Аноды с верхним Электролизеры ВТ работают на силе тока до 175 и являются доминирующей конст- рукцией — на них получают более 60 % всего алюминия в России. Анодное устройство электролизера ВТ (рис. 3.6) пред- ставляет собой угольный анод 2, сформированный внутри анодного кожуха. В нижней части анодного кожуха расположен газосборный колокол, под которым собираются выделяющиеся при электролизе газы.
 |
Рис. 3.7. электролизера А
1 — катодное устройство; 2 — анодные блоки; 3 — штанга; 4 — газосборное устройство;
5 — анодная
В анодный кожух загружается анодная масса, а подвод тока к аноду осуществляется штырями 3 диаметром мм, рас- положенными, как правило, в четыре ряда. В аноде, как и на электролизерах 
имеются три зоны, но в связи с меньшей высотой анода температура выше, чем на электролизерах БТ. Электролизеры с обожженными анодами. Эта система элект- ролизеров имеет наиболее простую конструкцию анодного устройства (рис. 3.7). На анодной раме с двух боковых сторон расположена анодная ошиновка 5, к которой зажимами прижи- мается штанга 3 с прикрепленной к ней анодным блоком 2. По мере сгорания анодов рама опускается при помощи подъемного механизма (на схеме не 
Выделяющиеся анодные газы собираются под укрытием 4. Электролизеры этого типа работают на силе тока до 280 и являются наиболее экологически чистыми, так как у них отсутствуют выбросы смолистых веществ и, кроме того, наи-
меньший расход электроэнергии.
33. Ошиновка электролизера
Падение напряжения на каждом электролизере в нормальном режиме не превышает 4,5 В, поэтому с целью снижения потерь электроэнергии электролизеры соединяются последовательно, т.е. анод каждой ванны соединен с катодом предыдущей. К источнику постоянного тока напряжением В подсо- единяется группа из электролизеров, называемая серией. Ошиновка бывает анодной, катодной и соединительной, которая в основном выполняется из жестких алюминиевых шин
сечением до 100 тыс. 
и более. Общее же сечение ошиновки ванны зависит от силы тока, и на электролизере в 255 кА превышает 1 
При выборе схемы ошиновки учитывают конструкцию, мощность и расположение электролизеров в корпусе (продольное или поперечное) и при этом руководству- ются следующими основными принципами: плотность тока в
ошиновке должна быть экономически выгодной, т. сумма потерь энергии в ошиновке и амортизационных отчислений должна быть минимальной 
ее конструкция должна обес- печивать минимальные негативные последствия от электро- магнитных усилий, возникающих в расплаве в результате
взаимодействия тока с наведенным магнитным полем [3, 
конструкция ошиновки должна обеспечивать возможность бы- стро и безопасно подключить и отключить электролизер без нарушения работы остальных ванн.
Масса ошиновки зависит от мощности электролизера и может достигать 50 т. Поэтому стоимость ошиновки нередко превышает 15 % от общих затрат на сооружение электролизера. Несмотря на разнообразие конструктивных решений, наи- большее распространение получили следующие основные виды
ошиновок:
— 
для электролизеров и на силу тока до 90 — односторонний подвод тока к аноду и такой же отвод тока от катода при продольном расположении ванн в корпусе;
— 
для электролизеров ВТ и А на силу тока до кА — двусторонний подвод тока к аноду и секционированный отвод тока от катода при продольном расположении ванн в корпусе;
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 24; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!