RU2164557C2 - Busbars system of aluminium cell - Google Patents
Busbars system of aluminium cell Download PDFInfo
- Publication number
- RU2164557C2 RU2164557C2 RU99109373A RU99109373A RU2164557C2 RU 2164557 C2 RU2164557 C2 RU 2164557C2 RU 99109373 A RU99109373 A RU 99109373A RU 99109373 A RU99109373 A RU 99109373A RU 2164557 C2 RU2164557 C2 RU 2164557C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- busbars
- electrolyzer
- busbar
- magnetic field
- cathode
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/16—Electric current supply devices, e.g. bus bars
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия в электролизерах, размещенных в корпусе продольно в два ряда и соединенных друг с другом в последовательную электрическую цепь. The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the electrolytic production of aluminum in electrolyzers placed in a housing longitudinally in two rows and connected to each other in a serial electric circuit.
Соединение электролизеров осуществляется системой токопроводящих шин, одним из основных требований к которой является обеспечение в расплаве оптимального магнитного поля, оказывающего отрицательное минимальное влияние на технологический процесс. The connection of electrolyzers is carried out by a system of conductive buses, one of the main requirements for which is to ensure the optimum magnetic field in the melt, which has a negative minimum effect on the process.
Известна ошиновка алюминиевых электролизеров большой мощности при их продольном расположении в корпусе, которая обеспечивает двусторонний подвод тока к аноду, а катодные шины с каждой стороны электролизера разделены на два пакета, обеспечивающие следующее распределение тока по стоякам: на стороне электролизера, обращенной к соседнему ряду электролизеров, 33% общего тока подается на ближний по ходу тока анодный стояк и 17% - на дальний; на противоположной стороне электролизера 40% тока подается на ближний и 10% - на дальний анодные стояки. Пакеты шин по обеим сторонам электролизера расположены горизонтально, но на разной высоте (СССР, авторское свидетельство, 356312, кл. C 25 C 3/16, 1974) [1]. The busbar of high-power aluminum electrolytes is known for their longitudinal arrangement in the housing, which provides two-way supply of current to the anode, and the cathode buses on each side of the electrolyzer are divided into two packets, which provide the following current distribution along the risers: on the side of the electrolyzer facing the adjacent row of electrolyzers, 33% of the total current is supplied to the anode riser near the current and 17% to the far; on the opposite side of the cell, 40% of the current is supplied to the near and 10% to the far anode risers. Tire packages on both sides of the electrolyzer are arranged horizontally, but at different heights (USSR, copyright certificate, 356312, class C 25 C 3/16, 1974) [1].
Расчеты и практика эксплуатации электролизеров с такой ошиновкой показали, что она обеспечивает приемлемые технико-экономические показатели работы электролизеров при силе тока не выше 150 кА. Характер распределения магнитного поля в расплаве электролизеров с указанной ошиновкой не позволяет использовать ее на электролизерах с большей силой тока. Calculations and the practice of operating electrolytic cells with such a busbar showed that it provides acceptable technical and economic performance indicators of electrolytic cells with a current strength of no higher than 150 kA. The nature of the distribution of the magnetic field in the melt of electrolyzers with the indicated busbar does not allow its use in electrolyzers with a higher current strength.
Известна также ошиновка электролизера для получения алюминия, в которой для компенсации магнитного поля соседнего ряда электролизеров и уменьшения вредного влияния поля на технологический процесс пакеты катодных шин расположены под углом к горизонтальной плоскости, причем пакет катодных шин вдоль правого (по ходу тока в серии) борта установлен под углом 6-16o, а левого - под углом 2-12o (СССР, авторское свидетельство, 963321, кл. C 25 C 3/16, 1980) [2].An electrolytic cell busbar for producing aluminum is also known, in which, to compensate for the magnetic field of an adjacent row of electrolyzers and to reduce the harmful effect of the field on the technological process, the cathode bus packets are positioned at an angle to the horizontal plane, and the cathode bus packet is installed along the starboard side (along the current in the series) at an angle of 6-16 o , and the left - at an angle of 2-12 o (USSR, copyright certificate, 963321, class C 25 C 3/16, 1980) [2].
Недостатком указанного технического решения является наличие разных углов наклона пакетов катодных шин, расположенных вдоль продольных сторон электролизера. Наклонные пакеты катодных шин влияют на вертикальную (Bz) и поперечную (By) компоненту магнитного поля в расплаве электролизера. В результате указанного в изобретении технического решения улучшается качество компенсации влияния соседнего ряда электролизеров, однако одновременно с этим ухудшается симметрия поперечного (By) магнитного поля относительно продольной (X) оси электролизера из-за разного удаления катодных шин от расплава. Симметрия магнитного поля по поперечной (By) компоненте в расплаве электролизера относительно оси X является одним из условий обеспечения стабильной его работы (Light Metals, 1992, Principles of MHD design of aluminum electrolysis cells, Vinko Potocnik, c. 1191) [3]. The disadvantage of this technical solution is the presence of different angles of inclination of the packages of cathode buses located along the longitudinal sides of the cell. Inclined cathode busbar packages affect the vertical (Bz) and transverse (By) components of the magnetic field in the melt of the cell. As a result of the technical solution indicated in the invention, the quality of compensating for the influence of the adjacent row of electrolysis cells is improved, however, at the same time, the symmetry of the transverse (By) magnetic field relative to the longitudinal (X) axis of the cell is deteriorated due to different removal of the cathode buses from the melt. The symmetry of the magnetic field along the transverse (By) component in the melt of the cell relative to the X axis is one of the conditions for ensuring its stable operation (Light Metals, 1992, Principles of MHD design of aluminum electrolysis cells, Vinko Potocnik, p. 1191) [3].
Наиболее близкой по достигаемому эффекту к предлагаемому в настоящей заявке техническому решению является ошиновка электролизера для получения алюминия, в которой катодная соединительная шина расположена у входного торца электролизера, а анодные - в торцах анодной ошиновки следующего электролизера, при этом катодная соединительная шина соединена с катодной шиной стороны, обращенной к соседнему ряду, и с катодной шиной противоположной стороны с подключенной к ней группой катодных стержней, причем количество катодных стержней в этой группе составляет 20-30% от количества катодных стержней одной стороны электролизера (RU, патент, 2109853, кл. C 25 C 3/16, 1996) [4]. Эта ошиновка выбрана прототипом. The closest effect to the technical solution proposed in this application is the busbar of the electrolytic cell for producing aluminum, in which the cathodic busbar is located at the input end of the cell, and the anodic busbars are located at the ends of the anodic busbar of the next cell, while the cathodic busbar is connected to the side cathode bus facing the adjacent row and with the cathode bus of the opposite side with a group of cathode rods connected to it, the number of cathode rods in this g uppe is 20-30% of the cathode rods the cell one side (RU, patent 2109853, cl. C 25 C 3/16, 1996) [4]. This bus is selected as a prototype.
Недостатком данного технического решения является то, что оно не может обеспечить относительно симметричное магнитное поле в расплаве одновременно по поперечной (By) и вертикальной (Bz) компонентам при различном расстоянии между рядами электролизеров. В ее конструкции нет механизма, позволяющего подбирать симметричное магнитное поле одновременно по компонентам By и Bz в расплаве в зависимости от силы тока серии и расстояния между соседними рядами электролизеров. То есть, использование настоящего технического решения для модернизации действующих электролизеров ограничено силой тока серии и расстоянием между рядами. Например, при использовании указанного технического решения в ошиновке действующих электролизеров на 175 кА, установленных в типовом отечественном корпусе электролиза с расстоянием между рядами 12,8 м, при достижении относительно эффективной компенсации влияния соседнего ряда по компоненте Bz не удается одновременно обеспечить приемлемую антисимметрию поля по компоненте By относительно оси Y (абсолютные значения индукции магнитного поля на одинаковом расстоянии по разные стороны от оси одинаковые, а направление векторов индукции противоположное), что также является одним из условий стабильной работы электролизера, отмеченных в источнике [3]. Ухудшение качества данной антисимметрии может привести к увеличению перекоса поверхности металла и нарушению симметрии поверхности относительно поперечной оси (Y), из-за неуравновешенности продольных сил Лоренца в расплаве, ухудшению равномерности температурного поля, формы рабочего пространства и снижению магнитогидродинамической (МГД) стабильности в связи с увеличением планарных токов, обусловленных этими изменениями. Наоборот, при создании в расплаве приемлемой антисимметрии магнитного поля по By относительно оси Y не удается, с помощью рассматриваемого технического решения, одновременно обеспечить приемлемую антисимметрию вертикального магнитного поля из-за перекомпенсации влияния соседнего ряда, что также приведет к снижению МГД стабильности расплава. The disadvantage of this technical solution is that it cannot provide a relatively symmetric magnetic field in the melt simultaneously along the transverse (By) and vertical (Bz) components at different distances between the rows of electrolyzers. In its design there is no mechanism that allows you to select a symmetric magnetic field simultaneously by the By and Bz components in the melt, depending on the current strength of the series and the distance between adjacent rows of electrolyzers. That is, the use of this technical solution for the modernization of existing cells is limited by the current strength of the series and the distance between the rows. For example, when using the indicated technical solution in the busbar of existing 175 kA electrolyzers installed in a typical domestic electrolysis casing with a row spacing of 12.8 m, while achieving a relatively effective compensation for the influence of the neighboring row in the Bz component, it is not possible to simultaneously provide an acceptable field antisymmetry in the component By relative to the Y axis (the absolute values of the magnetic field induction at the same distance on different sides of the axis are the same, and the direction of the induction vectors is opposite positive), which is also one of the conditions for the stable operation of the electrolyzer, noted in the source [3]. Deterioration in the quality of this antisymmetry can lead to an increase in the skewness of the metal surface and to a violation of the surface symmetry with respect to the transverse axis (Y), due to the imbalance of the longitudinal Lorentz forces in the melt, deterioration of the uniformity of the temperature field, the shape of the working space, and the decrease in magnetohydrodynamic (MHD) stability due to increase in planar currents due to these changes. On the contrary, when creating an acceptable antisymmetry of the magnetic field along By along the Y axis in the melt, it is not possible, with the help of the considered technical solution, to simultaneously provide an acceptable antisymmetry of the vertical magnetic field due to overcompensation of the influence of the neighboring row, which will also lead to a decrease in the MHD stability of the melt.
Суть проблемы заключается в следующем, поперечное (By) магнитное поле в расплаве электролизера зависит в основном от расположения и распределения тока в катодных и анодных шинах. Предназначением катодных шин является собрать ток с блюмсов и передать его в стояки последующего электролизера, поэтому конструкции катодных ошиновок продольно расположенных электролизеров имеют незначительные различия. По этой причине картина магнитного поля по By от катодных шин таких электролизеров примерно одинакова. В ошиновках продольно расположенных электролизеров, имеющих анодные стояки в обоих торцах ванны, можно задавать различное распределение тока в анодных шинах. Из изложенного следует, что распределением тока по анодным шинам возможно в большей степени влиять на поперечное магнитное поле электролизера, чем от тока в катодных шинах. При проектировании ошиновок продольного расположения одной из основных задач является подобрать такое распределение тока по анодным шинам, чтобы обеспечить симметричное поле по By-компоненте. Расчеты и практика эксплуатации показывают, что для обеспечения приемлемой антисимметрии магнитного поля по компоненте By относительно оси Y требуется, чтобы в анодные шины со стороны входного торца подавалось суммарно 72-75% тока серии, а со стороны выходного торца - 25-28%. Отступление от указанного распределения приводит к нарушению антисимметрии поля по By, т.е. к преобладанию абсолютного значения поперечного магнитного поля в расплаве входного или выходного торца электролизера. По этой причине нарушается одно из условий стабильной работы электролизеров. The essence of the problem is the following, the transverse (By) magnetic field in the melt of the electrolyzer depends mainly on the location and distribution of current in the cathode and anode buses. The purpose of the cathode buses is to collect the current from the blooms and transfer it to the risers of the subsequent electrolyzer, therefore, the design of the cathode busbars of the longitudinally located electrolyzers has slight differences. For this reason, the magnetic field pattern by By from the cathode buses of such electrolytic cells is approximately the same. In the busbars of longitudinally located electrolyzers having anode risers at both ends of the bath, a different current distribution in the anode buses can be set. It follows from the foregoing that by distributing the current across the anode buses it is possible to affect the transverse magnetic field of the electrolyzer to a greater extent than from the current in the cathode buses. When designing longitudinal busbars, one of the main tasks is to select a current distribution over the anode buses to provide a symmetrical field along the By-component. Calculations and operating practice show that to ensure acceptable antisymmetry of the magnetic field along the By component with respect to the Y axis, it is required that a total of 72-75% of the series current is supplied to the anode buses from the input end face, and 25-28% from the output end side. Deviation from the indicated distribution leads to a violation of the antisymmetry of the field by By, i.e. to the predominance of the absolute value of the transverse magnetic field in the melt of the input or output end of the cell. For this reason, one of the conditions for the stable operation of electrolyzers is violated.
Для компенсации влияния соседнего ряда в практике эксплуатации электролизеров силой тока свыше 160 кА в основном используются ошиновки асимметричной конструкции. Роль компенсатора выполняет обводная шина, расположенная на стороне электролизера, ближней к соседнему ряду, и передающая ток от группы катодных стержней в анодный стояк последующего электролизера, который расположен в его выходном торце. Приемлемая компенсация для отечественных серий электролизеров обеспечивается при силе тока в указанной шине 25-28% от тока серии. Прохождение по обводной компенсационной шине тока 25-28% от тока серии и поступление его затем в торцы анодных шин с выходного торца последующего электролизера обеспечивает компромиссное решение по компенсации влияния соседнего ряда и созданию приемлемой антисимметрии поля по компоненте By. To compensate for the influence of the neighboring row in the practice of operating electrolyzers with a current of more than 160 kA, asymmetric busbars are mainly used. The role of the compensator is performed by a bypass bus located on the side of the cell close to the adjacent row and transmitting current from the group of cathode rods to the anode riser of the subsequent cell, which is located in its output end. Acceptable compensation for domestic series of electrolyzers is provided when the current in the specified bus 25-28% of the series current. Passing 25-28% of the series current through the bypass compensation bus and then entering it at the ends of the anode buses from the output end of the subsequent electrolyzer provides a compromise solution to compensate for the influence of the neighboring row and create an acceptable field antisymmetry in the By component.
В рассматриваемом техническом решении ошиновки прототипа 10-15% тока серии с катодной шины, расположенной на стороне, дальней от соседнего ряда электролизеров по соединительной шине, установленной у входного торца, передается в катодную шину, расположенную на противоположной стороне. Далее, проходя по катодной шине, ближней от соседнего ряда, эти 10-15% дополнительного тока обеспечивают частичную компенсацию влияния соседнего ряда электролизеров. Как уже было ранее изложено, для приемлемой компенсации соседнего ряда необходимо по шине, расположенной на стороне, ближней от соседнего ряда, подать 25-28% тока серии. Таким образом, для декомпенсации влияния соседнего ряда с помощью обводной шины представляется возможным пропустить по ней только недостающие 10-18% тока серии, который поступит в анодные шины со стороны выходного торца последующего электролизера. Как уже было отмечено выше, для создания приемлемой антисимметрии поперечного (By) поля в анодные шины со стороны выходного торца необходимо подать 25-28% тока серии, подача меньшего количества тока приведет к нарушению антисимметрии поля по (By) относительно оси Y. In the considered technical solution for prototype busbar, 10-15% of the series current from the cathode bus located on the side farthest from the neighboring row of electrolyzers is transferred to the cathode bus located on the opposite side via the connecting bus installed at the input end. Further, passing along the cathode bus closest to the adjacent row, these 10-15% of the additional current provide partial compensation for the influence of the neighboring row of electrolyzers. As previously stated, for acceptable compensation of the adjacent row, it is necessary to supply 25-28% of the series current via the bus located on the side closest to the adjacent row. Thus, in order to decompensate the influence of the neighboring row using the bypass bus, it seems possible to pass through it only the missing 10-18% of the series current, which will enter the anode buses from the output end of the subsequent electrolyzer. As already noted above, to create an acceptable antisymmetry of the transverse (By) field, it is necessary to supply 25-28% of the series current to the anode busbars from the output end side; applying a smaller amount of current will lead to a violation of the antisymmetry of the field along (By) with respect to the Y axis.
Если подключением дополнительных катодных стержней к обводной шине подать в нее 25-28% тока серии, то это приведет к нарушению антисимметрии поля по вертикальной (Bz) компоненте из-за перекомпенсации влияния соседнего ряда. If by connecting additional cathode rods to the bypass bus, 25-28% of the series current is fed into it, this will lead to a violation of the field antisymmetry along the vertical (Bz) component due to overcompensation of the influence of the neighboring row.
Техническая задача изобретения заключается в создании в расплаве магнитного поля: по компоненте Bz - антисимметричного относительно осей X и Y (пропеллерного типа); по компоненте By - антисимметричного относительно оси Y и симметричного относительно оси X. Соблюдение указанных условий обеспечит создание четырех симметричных контуров циркуляции с малой скоростью движения расплавленного металла и симметричного небольшого по величине перекоса поверхности металла. The technical task of the invention is to create a magnetic field in the melt: by component Bz — antisymmetric with respect to the X and Y axes (propeller type); in the By component, which is antisymmetric with respect to the Y axis and symmetric with respect to the X axis. Observance of the indicated conditions will ensure the creation of four symmetric circulation circuits with a low speed of movement of the molten metal and a symmetric metal surface with a small bias.
Решение поставленной задачи достигается путем использования компенсационного контура, подключенного к независимому источнику электропитания, две шины которого расположены возле электролизера, одна из которых осуществляет корректировку вертикального магнитного поля с целью компенсации влияния соседнего ряда, а другая - оптимизирует поперечное магнитное поле с целью создания его симметрии относительно осей ванны. При этом шина, обеспечивающая компенсацию влияния соседнего ряда, расположена на стороне, дальней от соседнего ряда, в проекции расплава параллельно продольной оси (X) электролизера, ток в шине направлен против тока в серии. Шина, оптимизирующая поперечное магнитное поле, расположена под днищем в области проекции анодной шины, дальней от соседнего ряда электролизеров, параллельно продольной оси электролизера, ток в шине направлен по ходу тока в серии. The solution to this problem is achieved by using a compensation circuit connected to an independent power source, two buses of which are located near the electrolyzer, one of which adjusts the vertical magnetic field to compensate for the influence of the neighboring row, and the other optimizes the transverse magnetic field to create its symmetry with respect to bath axes. In this case, the bus providing compensation for the influence of the neighboring row is located on the side farthest from the neighboring row in the projection of the melt parallel to the longitudinal axis (X) of the electrolyzer, the current in the bus is directed against the current in the series. The bus, optimizing the transverse magnetic field, is located under the bottom in the projection area of the anode bus, farthest from the neighboring row of electrolyzers, parallel to the longitudinal axis of the electrolyzer, the current in the bus is directed along the current in the series.
Ниже дается пример выполнения ошиновки электролизера для получения алюминия на силу тока 175 кА. The following is an example of an electrolyzer busbar for producing aluminum at a current strength of 175 kA.
На фиг. 1 показана схема предлагаемой ошиновки; на фиг. 2 - расчетное поперечное (By) магнитное поле в расплаве-электролизера прототипа на силу тока 175 кА с типовым расстоянием между рядов электролизеров в серии; на фиг. 3 - то же, для электролизера по заявке. In FIG. 1 shows a diagram of a proposed bus; in FIG. 2 - the calculated transverse (By) magnetic field in the melt-electrolyzer of the prototype for a current strength of 175 kA with a typical distance between the rows of cells in the series; in FIG. 3 - the same for the electrolyzer on request.
Ошиновка электролизера 1 состоит из катодных шин 2-4 с подключенными к ним группами катодных стержней 5-7 соответственно, обводной компенсационной шины 10 и стояков 8-9, 11 следующего электролизера 12. Анодные шины 13 и 14 соединены поперечными шинами 15 и 16. Вблизи электролизера расположены шины компенсационного контура 17 и 18. Соседний ряд электролизеров представлен в виде осевой линии, а направление тока в рядах показано стрелками. The busbar of the electrolyzer 1 consists of cathode buses 2-4 with connected groups of cathode rods 5-7, respectively, a bypass compensation bus 10 and risers 8-9, 11 of the next electrolyzer 12. Anode buses 13 and 14 are connected by transverse tires 15 and 16. Close the electrolyser busbars of the compensation circuit 17 and 18 are located. The adjacent row of electrolyzers is shown in the form of an axial line, and the current direction in the rows is shown by arrows.
Ошиновка работает следующим образом. The bus operates as follows.
Ток от групп катодных стержней 5 и 6 снимается катодными шинами 2 и 3 и передается соответственно в стояки 8 и 9, расположенные во входном торце следующего электролизера 12, а от группы катодных стержней 7 по катодной шине 4 и обводной компенсационной шине 10 ток передается в стояк 11, расположенный в выходном торце следующего электролизера. Ток от компенсационной шины 10 создает в расплаве электролизера 12 вертикальное магнитное поле Bz, направленное вниз, т.е. противоположное по направлению, создаваемое соседним рядом электролизеров. Тем самым, обеспечивается компенсация влияния магнитного поля соседнего ряда. В связи с тем, что компенсационная шина расположена ближе к расплаву, чем соседний ряд электролизеров, и магнитное поле от них распространяется по экспоненциальному закону, а также из-за экранирования катодным кожухом эффективность компенсации обеспечивается только на стороне электролизера, ближней к соседнему ряду. В середине ванны и, особенно на стороне, противоположной от соседнего ряда, наблюдается недокомпенсация. Наличие шины 17 компенсационного контура устраняет этот недостаток. При этом с помощью подбора тока в шине 17 можно добиться эффективной компенсации соседнего ряда для электролизеров различной мощности и любом расстоянии между соседними рядами электролизеров. В связи с тем что в анодные шины в выходной торец подается 28% тока серии, тем самым обеспечивается хорошая антисимметрия поля по By относительно оси Y. The current from the groups of cathode rods 5 and 6 is removed by the cathode buses 2 and 3 and transmitted respectively to the risers 8 and 9 located in the input end of the next electrolyzer 12, and from the group of cathode rods 7 through the cathode bus 4 and the bypass compensation bus 10, the current is transmitted to the riser 11, located at the output end of the next cell. The current from the compensation bus 10 creates a vertical magnetic field Bz directed downward in the melt of the cell 12, i.e. opposite in direction created by the adjacent row of electrolyzers. This ensures compensation for the influence of the magnetic field of the adjacent row. Due to the fact that the compensation bus is located closer to the melt than the adjacent row of electrolyzers, and the magnetic field from them propagates exponentially, and also due to the shielding of the cathode casing, the compensation efficiency is provided only on the side of the cell closest to the adjacent row. In the middle of the bath, and especially on the side opposite from the adjacent row, there is an undercompensation. The presence of the tire 17 compensation circuit eliminates this disadvantage. In this case, by selecting the current in the bus 17, it is possible to achieve effective compensation of the adjacent row for electrolytic cells of different capacities and any distance between adjacent rows of electrolytic cells. Due to the fact that 28% of the series current is supplied to the anode busbars in the output end, this ensures good antisymmetry of the field along By with respect to the Y axis.
Из-за асимметричной конструкции ошиновки к анодной шине 13 со стороны входного торца подается 50% тока серии, а к анодной шине 14 в аналогичный торец подается 22% тока серии. Без дополнительных элементов в анодной ошиновке асимметричное распределение тока в анодных шинах вызывало бы нарушение симметрии магнитного поля по компоненте By относительно оси X. Наличие анодных шин 15 и 16, играющих роль уравнительных перемычек, уменьшает эту асимметрию. Однако в соответствии с законами Ома и Кирхгоффа полного выравнивания не происходит, из-за чего остается некоторая асимметрия поля по By относительно оси X. Наличие шины компенсационного контура 18 почти полностью устраняет указанную асимметрию. При этом, выбирая высоту расположения шины 18, можно подобрать оптимальное магнитное поле для любых типов электролизеров продольного расположения с асимметричной ошиновкой. Due to the asymmetric busbar design, 50% of the series current is supplied to the anode bus 13 from the input end face, and 22% of the series current is fed to the anode bus 14 to the same end. Without additional elements in the anode busbar, an asymmetric current distribution in the anode busbars would cause a violation of the magnetic field symmetry along the By component with respect to the X axis. The presence of anode busbars 15 and 16, which play the role of equalization jumpers, reduces this asymmetry. However, in accordance with the laws of Ohm and Kirchhoff, complete alignment does not occur, which leaves some asymmetry of the field along the By axis with respect to the X axis. The presence of the compensation circuit bus 18 almost completely eliminates the indicated asymmetry. At the same time, choosing the height of the bus 18, you can choose the optimal magnetic field for any type of electrolytic cell longitudinal arrangement with an asymmetric busbar.
Как видно на фиг. 2 и 3, ошиновка по заявке обеспечивает более приемлемую антисимметрию магнитного поля по By относительно оси Y, чем ошиновка прототипа. У электролизера с ошиновкой по заявке максимальная компонента By по абсолютному значению в противоположных торцах ванны составляет 140 и 140 Гаусс, нулевая эквипотенциальная линия проходит вблизи оси Y. У электролизера с ошиновкой прототипом - 180 и 100 Гаусс, вблизи оси Y проходят эквипотенциальные кривые в 10 и 20 Гаусс, т.е. нарушение антисимметрии существенное. Из-за неуравновешенности продольных сил Лоренца в расплаве данная асимметрия приведет к смещению перекоса поверхности металла к выходному торцу электролизера и ухудшению равномерности температурного поля по этой причине. Разные уровни металла приведут к "теплой" работе электролизера во входной половине и "холодной" - в выходной, что вызовет нарушение симметрии бортовой настыли входной половины относительно выходной и возникновению постоянных продольных токов с "теплой" стороны на "холодную". Наличие горизонтальных токов вызовет снижение МГД стабильности электролизера и приведет к нарушению симметрии и увеличению скорости 4 циркуляционных потоков в металле. As seen in FIG. 2 and 3, the busbar on request provides a more acceptable antisymmetry of the magnetic field along By with respect to the Y axis than the busbar of the prototype. For an electrolytic cell with a busbar according to the application, the maximum component By in absolute value at opposite ends of the bath is 140 and 140 Gauss, the zero equipotential line runs near the Y axis. For an electrolytic cell with a prototype busbar, 180 and 100 Gauss, equipotential curves of 10 and 20 Gauss, i.e. a significant violation of antisymmetry. Due to the imbalance of the longitudinal Lorentz forces in the melt, this asymmetry will lead to a shift in the skew of the metal surface to the output end of the electrolyzer and a deterioration in the uniformity of the temperature field for this reason. Different levels of metal will lead to “warm” operation of the electrolyzer in the input half and “cold” to the output, which will cause a violation of the symmetry of the airborne coating of the input half relative to the output and constant longitudinal currents from the “warm” side to the “cold” side. The presence of horizontal currents will cause a decrease in the MHD stability of the electrolyzer and will lead to a violation of symmetry and an increase in the speed of 4 circulation flows in the metal.
Изобретение позволяет примерно на 30% улучшить антисимметрию поперечного (By) магнитного поля относительно оси Y относительно прототипа, тем самым обеспечить условия для создания более равномерного температурного поля и симметричной формы рабочего пространства, что обусловит минимальные горизонтальные токи в расплаве и за счет этого повысит МГД стабильность электролизера. Кроме того, использование независимого контура компенсации позволяет осуществлять оптимизацию магнитного поля по Bz и By компонентам любых электролизеров при двухрядном продольном расположении их в корпусе, что делает возможным использовать настоящее техническое решение для модернизации работающих серий электролиза. The invention allows to improve the antisymmetry of the transverse (By) magnetic field relative to the Y axis relative to the prototype by about 30%, thereby providing conditions for creating a more uniform temperature field and a symmetrical shape of the working space, which will result in minimal horizontal currents in the melt and thereby increase MHD stability electrolyzer. In addition, the use of an independent compensation loop allows optimization of the magnetic field for the Bz and By components of any electrolytic cell with a double-row longitudinal arrangement of them in the housing, which makes it possible to use the present technical solution for the modernization of the operating electrolysis series.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99109373A RU2164557C2 (en) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | Busbars system of aluminium cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99109373A RU2164557C2 (en) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | Busbars system of aluminium cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99109373A RU99109373A (en) | 2001-01-20 |
| RU2164557C2 true RU2164557C2 (en) | 2001-03-27 |
Family
ID=20219417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99109373A RU2164557C2 (en) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | Busbars system of aluminium cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2164557C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2566120C1 (en) * | 2014-07-24 | 2015-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Aluminium electrolyser busbar |
| WO2017163154A1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-09-28 | Dubai Aluminium Pjsc | Busbar system for compensating the magnetic field in adjacent rows of transversely arranged electrolytic cells |
| WO2018116076A1 (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | Dubai Aluminium Pjsc | Electrical design for a hall-héroult electrolysis plant comprising a plurality of electrolytic cells connected in series, and method to start-up said plant |
| RU2678624C1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Modular busbar for series of aluminum electrolysis cells |
-
1999
- 1999-04-20 RU RU99109373A patent/RU2164557C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2566120C1 (en) * | 2014-07-24 | 2015-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Aluminium electrolyser busbar |
| WO2017163154A1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-09-28 | Dubai Aluminium Pjsc | Busbar system for compensating the magnetic field in adjacent rows of transversely arranged electrolytic cells |
| WO2018116076A1 (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | Dubai Aluminium Pjsc | Electrical design for a hall-héroult electrolysis plant comprising a plurality of electrolytic cells connected in series, and method to start-up said plant |
| RU2678624C1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Modular busbar for series of aluminum electrolysis cells |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2288976C1 (en) | Module-type bus arrangement of aluminum producing electrolyzers | |
| US4713161A (en) | Device for connection between very high intensity electrolysis cells for the production of aluminium comprising a supply circuit and an independent circuit for correcting the magnetic field | |
| US4072597A (en) | Method and apparatus for compensating the magnetic fields in adjacent rows of transversely arranged igneous electrolysis cells | |
| CN101092712A (en) | A device for compensating a magnetic field induced in a linearly arranged series of electrolysis cells by an adjacent generally parallel line of cells | |
| KR850001537B1 (en) | A process for eliminating magnetic disturbances in transversely positioned very high intensity electrolytic cells | |
| RU2164557C2 (en) | Busbars system of aluminium cell | |
| RU2060304C1 (en) | Compensating device | |
| CN105452536A (en) | Aluminium smelter comprising a compensating electric circuit | |
| CA1178241A (en) | Arrangement of busbars for electrolytic reduction cells | |
| US4976841A (en) | Busbar arrangement for aluminum electrolytic cells | |
| EP0345959B1 (en) | Arrangement of busbars on large, transversely disposed electrolysis cells | |
| RU2548352C2 (en) | Bus arrangement of lengthways located aluminium electrolysers | |
| CN107250439B (en) | Aluminium smelter and method for compensating magnetic field generated by circulation of electrolytic current of aluminium smelter | |
| CN110392750B (en) | Modular busbar system for aluminium electrolysis cell series | |
| PL121660B1 (en) | Method of symmetrization of magnetic field in electrolytic furnacesheskikh vannakh | |
| RU2339742C2 (en) | Bus arrangement of lengthway located aluminum electrolysers | |
| RU2169797C1 (en) | Rus arrangement of aluminum electrolyzer | |
| AU2003100935A4 (en) | Busbar system for aluminium electrolytic cell | |
| RU2505626C1 (en) | Bus arrangement of electrolysis cell for producing aluminium | |
| WO2017051317A1 (en) | Cathode busbar system for electrolytic cells arranged side by side in series | |
| JPS6116355B2 (en) | ||
| RU2282681C1 (en) | Bus arrangement for aluminum electrolyzers | |
| WO2017163154A1 (en) | Busbar system for compensating the magnetic field in adjacent rows of transversely arranged electrolytic cells | |
| RU2168564C2 (en) | Compensation device | |
| RU2107754C1 (en) | Bus arrangement of electrolyzer for production of aluminum |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070421 |