RU2111289C1

RU2111289C1 - Apparatus for burning carbon lining of cathode of aluminum electrolyzer

Info

Publication number: RU2111289C1
Application number: RU97109217/02A
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Макашев; В.Т. Бикмурзин; А.Н. Новиков; В.И. Савинов; А.И. Мурашкин; М.П. Петухов; М.К. Кулеш; А.А. Казанцев; Г.Д. Козьмин; В.Н. Тихомиров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Красноярский алюминиевый завод"
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 1998-05-20

Abstract

FIELD: aluminum production. SUBSTANCE: invention concerns burning cathode lining using fuel burners and covering charge. Apparatus is provided with protective screen and panel to hold burners over fuel after-burning chambers. All members of apparatus are rigidly joined by means of inclined walls. EFFECT: achieved protection of peripheral sections of cathode from overheating. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для обжига углеродной футеровки катода алюминиевого электролиза с применением топливных форсунок и укрытия шахты в виде крышек. The invention relates to non-ferrous metallurgy and can be used for firing the carbon lining of the cathode of aluminum electrolysis using fuel nozzles and shelter mine in the form of covers.

Известно техническое решение, согласно которому нагрев футеровки и обжиг алюминиевого электролизера осуществляют в процессе сжигания топлива путем подвода форсунок непосредственно под анод во время монтажных работ [1]. A technical solution is known, according to which the lining is heated and the aluminum electrolyzer is fired in the process of burning fuel by supplying nozzles directly under the anode during installation work [1].

Недостатком этого решения является то, что при сжигании топлива разница в скоростях нагрева центральной и периферийной зон футеровки катода невелика, а это соответственно сопряжено с ухудшением качества периферийных швов в процессе расширения подовых блоков. The disadvantage of this solution is that when burning fuel, the difference in the heating rates of the central and peripheral zones of the cathode lining is small, and this is therefore associated with a deterioration in the quality of peripheral welds in the process of expansion of the hearth blocks.

Наиболее близкой по технической сути к предлагаемому является установка для разогрева и обжига подины алюминиевого электролизера [2], содержащая одно или несколько горелочных устройств, сблокированных с разбавительными камерами, размещенными вне зоны обжига и соединенными с ней трубопроводами. Для аккумуляции тепла пространство между анодом и бортами катода укрыто крышками. The closest in technical essence to the proposed one is a unit for heating and firing the bottom of an aluminum electrolyzer [2], containing one or more burner devices interlocked with dilution chambers located outside the firing zone and connected to it by pipelines. To accumulate heat, the space between the anode and the sides of the cathode is covered with covers.

Недостатком этой установки также является высокая скорость нагрева периферийных участков углеродной футеровки относительно ее центральной зоны, неудовлетворительное качество ее обжига и, как следствие, низкий срок службы электролизеров. The disadvantage of this installation is also the high heating rate of the peripheral sections of the carbon lining relative to its central zone, the unsatisfactory quality of its firing and, as a result, the low life of the electrolytic cells.

Задачей изобретения является защита периферийных участков катода от перегрева при обжиге и повышение стойкости углеродной футеровки катода и соответственно срока службы электролизеров. The objective of the invention is to protect the peripheral sections of the cathode from overheating during firing and to increase the resistance of the carbon lining of the cathode and, accordingly, the service life of the electrolytic cells.

Поставленная задача достигается тем, что устройство, содержащее форсунки и камеры дожигания топлива, снабжено экраном для защиты периферийных участков катода, удерживающей форсунки панелью и наклонными стенками, жестко соединяющими между собой элементы устройства. This object is achieved in that the device containing the nozzles and afterburning chambers of the fuel is provided with a screen for protecting the peripheral sections of the cathode, the nozzles holding the panel and the inclined walls rigidly connecting the elements of the device.

Кроме того, экран для защиты периферийных участков катода расположен относительно бортов катода и подины на расстоянии 0,7 - 1,2 и 0,03 - 0,1 глубины шахты электролизера соответственно. In addition, the screen for protecting the peripheral sections of the cathode is located relative to the sides of the cathode and the hearth at a distance of 0.7 - 1.2 and 0.03 - 0.1 of the depth of the cell of the cell, respectively.

При расстоянии от экрана до бортов катода меньшем 0,7 глубины шахты электролизера происходит преждевременное коксование периферийных швов и механическое воздействие на них подовых блоков, расширяющихся в процессе нагрева, что приводит к образованию трещин. When the distance from the screen to the cathode sides is less than 0.7 of the cell depth, premature coking of the peripheral welds occurs and mechanical action of the hearth blocks expanding during heating leads to cracking.

В случае увеличения указанного выше расстояния более 1,2 глубины шахты периферия катода не нагревается в достаточной степени и, соответственно, не обеспечивается хорошее качество швов. In the case of an increase in the distance indicated above more than 1.2 of the shaft depth, the periphery of the cathode does not heat up sufficiently and, accordingly, good quality of the seams is not ensured.

Если зазор между экраном и поверхностью подины меньше 0,03 глубины шахты, то в результате термического расширения экран прикасается к подине, и скорость нагрева ее периферии заметно уменьшается. If the gap between the screen and the surface of the hearth is less than 0.03 of the shaft depth, as a result of thermal expansion, the screen touches the hearth, and the heating rate of its periphery noticeably decreases.

Когда же величина зазора превышает 0,1 глубины шахты, происходит чрезмерный нагрев периферийных швов. When the gap exceeds 0.1 of the shaft depth, the peripheral joints are overheated.

На чертеже изображено устройство для обжига, размещенное в шахте электролизера. The drawing shows a device for firing, placed in the cell of the cell.

Устройство содержит форсунки 1, установленные в отверстия панели 2, прикрепленной к анодному кожуху 3 и к наклонным стенкам 4, удерживающим камеру 5 дожигания и экран 6. The device contains nozzles 1 installed in the holes of the panel 2 attached to the anode casing 3 and to the inclined walls 4 holding the afterburner 5 and the screen 6.

Монтаж устройства и его работа. Installation of the device and its work.

На капитально отремонтированном электролизере с верхним токоподводом мощностью ≈ 156 кА типа С8БМ нижнюю грань анода располагали на расстоянии 150 - 200 мм от подины. По каждой продольной стороне шахты электролизера устанавливали по 5 устройств для обжига. Для их навешивания на верхнюю кромку газосборного колокола к панели 2 приварены крепежные элементы в виде скоб. On a thoroughly repaired electrolyzer with an upper current supply with a power of ≈ 156 kA, type S8BM, the lower face of the anode was placed at a distance of 150-200 mm from the bottom. On each longitudinal side of the cell shaft, 5 firing devices were installed. For their hanging on the upper edge of the gas collection bell to the panel 2, fasteners in the form of brackets are welded.

При сжигании дизтоплива в форсунках 1 образующийся факел проходит через камеру 5, где происходит дожигание топлива, а выходящие газы направляются горизонтально к защитному экрану 6 устройств для обжига, установленных на противоположной стороне шахты электролизера и работающих аналогичным образом. When diesel fuel is burned in nozzles 1, the resulting torch passes through the chamber 5, where the fuel is afterburned, and the exhaust gases are directed horizontally to the protective screen 6 of the firing devices installed on the opposite side of the cell of the cell and working in a similar way.

При использовании предлагаемого технического решения сначала нагревается центральная зона подины. Происходит термическое расширение подовых блоков в то время, когда периферийные швы еще не скоксовались, но уплотняются от воздействия блоков. По мере дальнейшего нагрева коксуются периферийные швы за счет теплопроводности блоков и конвекции горячих газов. Качество этих швов заметно улучшается. When using the proposed technical solution, the central zone of the hearth is first heated. Thermal expansion of the hearth blocks occurs at a time when the peripheral seams have not yet coked, but are compacted from the effects of the blocks. With further heating, peripheral joints are coked due to the thermal conductivity of the blocks and convection of hot gases. The quality of these seams improves markedly.

Claims

1. A device for firing a carbon lining of the cathode of an aluminum electrolyzer, including nozzles and afterburning chambers, characterized in that it is provided with a screen for protecting peripheral sections of the cathode, the nozzles holding the panel and inclined walls that rigidly connect the elements of the device.

2. The device according to claim 1, characterized in that the screen for protecting the peripheral sections of the cathode is located relative to the sides of the cathode and bottom at a distance of 0.7 - 1.2 and 0.03 - 0.1 of the depth of the cell of the cell, respectively.