Способ изготовления теплоизоляции борта алюминиевого электролизера

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я С 25 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗО РЕ" :-И4Я

K АВТОРСКОЬ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ агхнисксювмлилтыю=г сзхелюижютхю лагагэюезрс жязътниаюаж= гжт:ьы .........ъ = ..: .— . ";..:= =.= ..ъ..=..:.....:.—..

1 (21) 4621060/02 (22) 16.12.88 (46) 07.12.91. Бюл. М 45 (71) Киевский политехнический институг им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) M.Ô.Áoæåíêî, Е.H.Панов, A.Ï,Êóêøèí и

Ф. К,Тепляков (53) 669.713.7.002.52(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР -ь

200768, кл,. 40 с 3/02, 1966. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ БОРТА АЛЮМИНИЕВОГО

ЭЛ Е КТРОЛ ИЗ Е РА (57) Изобретение относится к металлургии легких металлов, например алюминия, получаемого злектролизом расплавленных î,ëåé

s электролизерах c aepxH|I! токоподводом и обожженными или самообжигающимися анодами. Цель изобретения — улучшение

Изобретение относится к электрометаллургии легких металлов, например алюминия, получаемого злектролизом расплавленных солей в специальных аппаратах (злектролизерах) с верхним токоподводом и обожженными или самообжигающимися анодам:-;, а также к катодным устройствам, Цель изобретения — улучшение теплового режима и повышение срока службы алектролизера.

Выполнение теплоизоляции борта по высоте и периметру из материалов с различной теплопроводностью улучшает тепловой режим и повышает срок службы электролиэера.

На фиг. 1 представлена принципиальная конструкция электролизера; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. 1.,, .">Ц.„„1696595 А1

i pi! 1ояого режима " ioL :,.1ШР = i срока i уъ. б (эле!:тролизера, Способ монтажа алюьъь ниевого злак-I pe i.:,; Бра ьключаr т изготовление -;e;-: по . золя ц;,и goрта по и ериметру из материало;:. с рыли .:IoA -;еппопроводностью. Пр:;чем теплопроводность

7еплпизаляции па ",.:àÿñiiàè,÷eñòêe периMPTра Определяют по зав< симости

П П П П ,4 — As Аэ О 4 (2 Bin + 0,143),;, )—

П

4,+1

E i. ggqa

П

i де 0)g прОектная I iiiilJvHe теплоизоля-

I" ции:; L<> — теплопроводность проектного материала изоляцми; qi — действительные удельные теплопс. ери с боковых поверхностей, At = (тР - tb) — температурный напор между расплавом электролита и окружающим воздухом. 1 табл., 2 ил.

На внутренней поверхности боковых стен металлического катодного кожуха 1 размещены слои теплоизoляции 2 с различной теплопроводностью. Далее боковые "тен:<и футеруютсл угольными блоками 3, на внутоенних поверхностях которых Ооразован слой защитного ггрнисажа 4 из расплава электролита, Торцовые поверхности футеровки и теплоизоляции по ":.åìó периметру злектролизера покрыты слоем набивной угольной массы. Для осуществления процесса электролиза расплава электролита установлены катод 6 с токопадводя Сцинк устройством 7 и анод

8. Подина зле тролизера 9 содержит футеровку и теплоизоляц.л О соответственно из шамотного и диатомитозога кирпича.

1696595

Теплопроводность теплоизоляции боK0Bblx стен определяется следующим образом.

На одном и з эксплуатируемых злектролизеров серии производиться экспериментальное определение тепловых потерь с его боковых поверхностей в зависимости от длины (qi).

Расчетные удельные теплопотери с боковых поверхностей (qp), при которых обеспечивается образование требуемой толщины защитного слоя гарнисажа 100 — 150 мм и поддержание оптимальной температуры расплава в электролизере определяются из уравнения теплопередачи

Цр ° (1)

1 дг дгр диз дм 1 а1 Л,- р+ Х +=à2

Из где At = (tp - ть) - температурный напор между расплавом электролита и окружающим воздухом;

1 а1 . — — термическое сопротивление теплоотдачи от расплава к гарнисажу; д,/А — термическое сопротивление теплопроводности гарнисажа; дгр/Жр — термическое сопротивление теплопроводности графита, П П диз/ из — ТЕРМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ теплопроводности проектного материала изоляции;

BM/Ам -термическое сопротивление металлического кожуха;

1/а2 — термическое сопротивление теплоотдачи от поверхности кожуха к окружающему воздуху.

Пренебрегая величиной д„/Ям и приняв для электролизера на силу тока 175 кА, из конструктивных характеристик дгр= 0,2 м, по литературным,цанным а = 610 Вт/м К, ?.

Я ;р= 8 Вт/м К, А= 2,5 Вт/м К, а2= 15

Бт/м К, по условиям оптимальной эксплу2. атации электролизера д,= 0,125 м получим соотношением для расчетной плотности теплового потока

Цр (2)

0,143 + дизЛизг

Превышение действительной (измеренной) плотности теплового потока (ql) по отношению к qp определяется уменьшением толщины защитного слоя гарнисажа и уменьшением соответственно термического сопротивления теплопроводности гарнисажа, так как остальные термические сопротивления практически будут постоянными. Поэтому по известной величине ql определяемом (4) Формула изобретения

Способ изготовления теплоизоляции борта алюминиевого электролизера, включающий наложение изоляции по высоте борта из материалов с различной теплопроводностью, отличающийся тем, что, с

50 целью улучшения теплового режима и повышения срока службы электролизера, наложение изоляции из материалов с различной теплопроводностью ведут по периметру борту, а тепло и ро водн ость теплоизоля ции

55 Яиз На КаждОМ уЧаСтКЕ ПЕрИМЕтра ОПрвдЕ ляют по зависимости

П П П П из = диэ. А43 qt/ql (2 диэ + 0,143 (из )—

П

At@ç действительное термическое сопротивление гарнисажа, принимал что температурный напор At во всех случаях одинаковый (3)

ВИЗГ

Для обеспечения расчетной плотности теплового потока (цр) необходимо, в зависимости от величины qi, выполнять теплоиэоляцию из материалов с различной теплопроводностью, Таким образом, из (1) с учетом (2), (3) определяется термическое сопротивление теплопроводности изоляции

П П П

0 143+дИЭ - . т + 113 дИЭ

П qI П П

А з К3 из

Решение этого уравнения и дает необходи20 мую теплопроводность изоляции, в соответствии с которой выбирается теплоизоляционный материал, В качестве примера конкретного выполнения теплоизоляции рассмотрим левую

25 продольную стену в районе верхнего пояса катодного кожуха алюминиевого электролизера на силу тока 175 кА Таджикского алюминиевого заво,ца.

Проектная толщина теплоизоляции

30 и

П ди3=0,055 М, тЕПЛОПрОВОдНОСтЬА Э= 0,2 Вт/М К, температурный напор At =940 С.

Определяют теплопроводность изоляции при реально измеренных значениях удельных теплопотерь по длине стенки q<.

Результаты расчетов сведены в табл. 1.

В результате выполнения теплоизоляции борта по высоте и периметру их материалов с различной теплопроводностью ожидается снижение удельного расхода электроэнергии на 500 кВт-ч/т и увеличение выхода по току на 1,5%.

1696595 и где ди,— проектная толщина теплоизоляции; п

Ли — теплопроводность проектного MBтериала изоляции;

0-0,4 0,4-3,0 3,0-10 0 10,0-11,0 11,0-11,5

Длина стенки 1, м

0,14 0,17 0,2

0,2

0,12

Теплопроводность изоляции л „, Вт/и. К, не более

qi — действительные удельные теплово тери с боковых поверхностей;

At = (tp - tb) — температурный напор между расплавом электролита и окружаю5 щим воздухом.

1696595

Сои-авитель Е. Теренин

Техред M.Mop .ен.гал

Редактор С,Патрушева

Корректор M.Кучерявая

Проиэводстзенно-издательский кОВ4()инат Патент, Г. УжГОрод, уй.ГапЦ)ина, 101I

Закаэ 4282 "ираж Подписное

ВНИИПИ Государственно о коиитета Ао иэобретенияи и открытиям при ГКНТ СССР

113Ñ35, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., 4/5