SU996520A1

SU996520A1 - Катодное устройство алюминиевого электролизера

Info

Publication number: SU996520A1
Application number: SU802990517A
Authority: SU
Inventors: Николай Николаевич Гордеев; Михаил Константинович Кулеш; Юрий Федорович Бочкарев; Вениамин Абрамович Друкарев
Priority date: 1980-10-10
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1983-02-15

Description

Изобретение относится к металлургии легких металлов, в частности к оборудованию для получения и рафинирования алюминия электролизом, а более конкретно — к катодному устройству электролизера. ⁵

Известно катодное устройство электролизера, содержащее футерованный стальной кожух, бортовые и подовые угольные блоки и систему охлаждения, выполнен- ,θ ную в виде кессонов, расположенных вдоль боковых стенок и днища кожуха и соединенных со средствами подвода и отвода теплоносителя .

Недостатками этого устройства явля- ₁₅юте я повышенные температура электролита и частота анодных эффектов и, в конечном итоге, повышенный удельный расход электроэнергии. »

Наиболее близким по технической суш- го ности и достигаемому результату к изобретению является катодное устройство, алюминиевого электролизера, содержащее футерованный стальной кожух, бортовые и подовые угольные блоки и теплообменники, расположенные в футеровке боковых стен и днища. Теплообменные устройства выполнены в виде соединенных между · собой алюминиевых плит£23·

Использование сплошных плит практически исключает возможность дифференцирования перераспределения тепла на отдельных участках боковых стен и днища. Кроме того, тепло от боковых стен передается алюминиевыми плитами к днищу, что приводит к образованию толстого горниссажа на них, а это вынуждает вести процесс электролиза на пЬвышенной на 3-5°С температуре электролита. Все это приводит к повышению расхода электроэнергии и к снижению технико-экономических показателей процесса электролиза.

Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии и повышение производительности электролизера.

Поставленная цель достигается тем, что в катодном устройстве алюминиевого электролизера, содержащем футерованный

996 стальной кожух, бортовые и подовые угольные блоки и теплообменники, расположенные в футеровке боковых стен и днища, теплообменники выполнены в виде изолированных друг от друга и от внешней сре- j ды элементов.

Теплообменники могут быть расположены внутри бортовых угольных блоков.

Расположение теплообменников отдель-’ но в боковой футеровке и футеровке дни- ю ща исключает перераспределение тепла между ними. Тепловой поток не отводится от боковых стен, а равномерно распределяется по высоте футеровки. Температура верхней части бортовых угольных блоков в зрне электролита при этом повышается и толщина гарниссажа сокращается, что способствует увеличению ширины пробиваемой при обработке крио— лито-гиноземной корки. Частота анод- 20 ных эффектов сокращается на 1 шт. в сутки. При равномерном распределении тепла по днищу возрастает температура * периферийных участков подовых угольных блоков. Длина настылей сокращается и 25 снижается падение напряжения в подине! электролизера на 100 мВ. Все это позволяет вести процесс электролиза при пониженной на 2-3°С температуре электролита.

Расположение теплообменников внутри бортовых угольных блоков еще более интенсифицирует процесс теплопередачи по их высоте.

На фиг. 1 схематично, изображен фрагмент катодного устройства алюминиевого электролизера, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. Г.

Катодное устройство состоит из стального кожуха 1, футерованного теплоизоляционным материалом 2, внутри кожуха 1 расположены бортовые угольные блоки 3, подовые угольные блоки 4 и элементы 5 теплообменника, установленные в теплоизоляционном материале 2.

Элементы 5 теплообменника могут ⁴⁵быть выполнены в виде отдельных металлических (например, алюминиевых) пластин или тепловых трубок.

Катодное устройство работает следующим образом. 5®

При монтаже в теплоизоляционном материале 2 устанавливают элементы 5 теплообменника. После пуска электролизера и установления стационарного режима за счет перераспределения тепла ⁵⁵по элементам 5 температура верхней части бортовых угольных блоков 3 достигает 700-800° С (в то время как на

520 4 существующих электролизерах она составляет 500-600°С). При этом образуется гарниссаж толщиной 80-90 см (на существующих электролизерах 100-120 см). Частота анодных эффектов составляет 1,5-2 шт. в сутки (на существующих электролизерах 2,5-3 шт. в сутки).

Температура периферийных участков подовых угольных блоков также за счет перераспределения тепла между ними и центральной частью достигается 600750°С (на существующих электролизерах 450-550°С). Длина настылей при этом составляет 600-700 мм ( на существующих электролизерах 8001000 мм), перепад напряжения в подине 250-300 мВ (на существующих электролизерах 350-400 мВ), температура электролита 962—963°С (на существующих электролизерах 964-965°С).

В связи с уменьшением частоты анодных эффектов и температуры электролита, среднее напряжение на электролизере снижается на 130 мВ, а выход по току повышается на 1%, так как например, на электролизере с самообжигающимся анодом и верхним токоподводам среднее напряжение составляет 4,7 В, выход по току - 81%.

Таким образом, при более равномерном распределении тепла в футеровке катодного . устройства, происходящем за счет расположения в нем элемента 5 теплообменников, расход технологической электроэнергии постоянного тока сокращается на 600 кВт· ч/т алюминия, а производительность электролизера возрастет на 1%.

Использование предлагаемого изобретения позволяет получить только за счет сокращения расхода электроэнергии экономический эффект в размере 90 тыс. руб./год на корпус электролизера.

Claims

(54) КАТОДНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО Изобретение относитс к металлургии легких металлов, в частности к оборудованию дл получени и рафинировани алюмини электрюлизом, а более конкретно - к катодному устройству электролизера . Известно катодное устройство электро лизера, содержащее футерованный стальной кожух, бортовые и подовые угольные блоки и систему охлаждени , выполненную в виде кессонов, расположенных вдоль боковых стенок и днища кожуха и соединенных со средствами подвода и отвода теплоносител 1. . Недостатками этого устройства вл ютс повыщенные температура электролита и частота анодных эффектов и, в конечном итоге, повышенный удельньЛ расход электроэнергии. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс катодное устройство, алюминиевого электролизера, содержащее футерованный стальной кожух, бортовые и ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА подовые угольные блоки и теплообменни- ки, расположенные в футеровке боковых стен и днища. Теплообменные устройства вьшолнены в виде соединенных между собой алюминиевых плит 2 3 . Использование сплошных плит практически исключает возможность дифференцировани пер,ераспределени тепла на отдельных участках боковых стен и днища . Кроме того, тепло от боковых стен передаетс алюминиевыми плитами к днищу, что приводит к образованию толстого горниссажа на них, а это вынуждает вести процесс электролиза на пЬвьпиенной на 3-5°С температуре электролита. Все это приводит к повьпиению расхода электроэнергии и к снижению технико-экономических показателей процесса электролиза. Цель изобретени - снижение расхода электроэнергии и повышение производительности электролизера. Поставленна цель достигаетс тем, что в катодном устройстве алюминиевого электролизера, содержащем футерованный 3 стальной кожух, бортовые и подовые угольные блоки и теплообменники, расположенные в футеровке боковых стон и днии теплообменники выполнены в виде изолир ванных друг от друга и от внешней ереды элементов. Теплообменники могут быть располож ны внутри бортовых угольных блоков. Расположение теплообменников отде ь но в боковой футеровке и футеровке днища исключает перераспределение тепла между ними. Тепловой поток не отводитс от боковых стен, а равномерно распредел етс по высоте футеровки. Температура верхней части бортовых угольных блоков в З9не электролита при этом повышаетс и толщина гарниссажа сокращаетс , что способствует увеличению ширины пробиваемой при обработке криолито-гиноземной корки. Частота анодных эффектов сокращаетс на 1 шт. в сутки. При равномерном распределении тепла по днищу возрастает температура периферийных участков подовых угольных блоков. Длина настьшей сокращаетс и снижаетс падение напр жени в подине электролизера на 100 мВ. Все это позвол ет вести процесс электролиза.при пониженной на 2-3С температуре электролита , Расположение теплообменников внутри бортовых угольных блоков еще более интенсифицирует процесс теплопередачи по их высоте. На фиг. 1 схематично, изображен фраг мент катодного устройства алюминиевого электролизера, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Катодное устройство состоит из сталь ного кожуха 1, футерованного теплоизол ционным материалом 2, внутри кожуха 1 расположены бортовые угольные блоки 3, подовые угольные блоки 4 и элементы 5 теплообменника, установленною в теплоизол ционном материале 2. Элементы 5 теплообменника могут быть выполнены-в виде отдельных метал лических (например, алюминиевых) пласти или тепловых трубок. Катодное устройство работает следую щим образом. При монтаже в теплоизол ционном материале 2 устанавливают элементы 5 теплообменника. После пуска электролизера и установлени стационарного режима за счет перераспределени тепла по элементам 5 температура верхней части бортовых уголь.ных блоков 3 дости гает 70О-800 С (в то врем как на 204 существующих электролизерах она состав ет бОО-бОО С). При этом образуетс гарниссаж толщиной 8О-90 см (на существующих электролизерах 10О-12Осм). Частота анодных эффектов составл ет 1,5-2 щт. в сутки (на существующих электролизерах 2,5-3 щт. в сутки). Температура периферийных участков подовых угольных блоков также за счет перераспределени тепла между ними и центральной частью достигаетс 6ОО750С (на существующих электролизе- . pax 450-65ОС). Длина настылей при этом составл ет 6ОО-700 мм ( на существующих электролизерах 80010ОО мм), перепад напр жени в подине 250-300 мВ (на существующих электролизерах 350-400 мВ), температура электролита 962-963 С (на существующих электролизерах 964-965С). В св зи с уменьшением частоты анодных эффектов и температуры электролита, среднее напр жение на электролизере снижаетс на 130 мВ, .а выход по току повьпиаетс на 1%, так как например, на электролизере с самообжигающимс анодом и верхним токоподводом среднее напр жение составл ет 4,7 В, выход по току - 81%. Таким образом, при более равномерном распределении тепла в футеровке катодного устройства, происход щем за счет расположени в нем элемента 5 теплообменников , расход технологической электроэнергии посто нного тока сокращаетс на 600 кВт- ч/т алюмини , а производительность электролизера возрастет на 1%. Использование предлагаемого изобретени позвол ет получнгть только за счет сокращени расхода электроэнергии экономический эффект в размере 90 тыс. руб./год на корпус электролизера. Формула изобретени 1.Катодное устройство алюминиевого электролизера, содержащее футерованный стальной кожух, бортовые и подовые угольньте блоки и теплообменники, расположенные в футеровке боковых стен и днища, отличающеес тем, что, с целью снижени расхода электроэнергии и повышени производительности электролизера, теплообменники вьшол} е- ны в виде изолированных друг 6т друга и от внешней среды элементов. 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с тем, что теплообменники 5 расположены внутри бортовых угольных блоков. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе п)ог, , 1. Авторское свидетельство СССР N 773151, кл. С 25 С 3/О8, 1979.
2. Патент США № 36О7685, кл. 204-67, 1Q71.