Конструкция ошиновки электролизера для производства алюминия

 

Конструкция ошиновки электролизера для производства алюминия с двухрядным продольным расположением электролизеров включает прямые и обводные пакеты катодных шин и анодные стояки, расположенные на входе и выходе электролизера. Выходная часть обводного пакета катодных шин дальней от соседнего ряда стороны электролизера заведена под днище вдоль поперечной и продольной полуосей электролизера и соединена с его выходным анодным стояком. Такое расположение выходной части обводного пакета катодных шин позволяет снизить индукцию магнитного поля и симметризировать распределение поперечной компоненты поля относительно осей электролизера, что обеспечивает повышение выхода алюминия по току. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано на заводах по производству алюминия с двухрядным продольным расположением электролизеров.

Известна конструкция ошиновки, содержащая прямые и обводные пакеты катодных шин и анодные стояки, компенсация соседнего ряда в которой достигается разновысотным расположением пакетов шин на сторонах электролизера (М.М. Ветюков, А.М. Цыплаков, С.С. Школьников. Электрометаллургия алюминия и магния. М.: Металлургия, 1987 г.).

Недостатком известной конструкции ошиновки являются высокие значения вертикальной компоненты индукции магнитного поля в левом входном и правом выходном (относительно направления тока) углах и асимметричное распределение поперечной компоненты By на входе и выходе электролизера.

Известна конструкция ошиновки по патенту США N 5830335, содержащая прямые и обводные катодные шины, а также дополнительные катодные шины, ответвляющиеся от обводных и соединяющиеся под серединой днища электролизера в сборную шину, проходящую вдоль продольной полуоси до соединения с выходными стояками. Эта конструкция принята за прототип.

Симметричный отвод тока от обводных катодных шин, размещение дополнительного токоподвода под днищем электролизера вдоль продольной полуоси к выходному стояку электролизера позволяет симметризировать поперечную компоненту магнитного поля, однако достигается это за счет ухудшения компенсации вертикальной составляющей магнитного поля соседнего ряда, что отрицательно влияет на показатели работы электролизеров.

Происходит это потому, что отвод части тока от обводных пакетов уменьшает величину протекающего в них тока и, соответственно, его вклад в формирование вертикальной компоненты индукции магнитного поля. При этом, поскольку обводной пакет ближней к соседнему ряду стороны формирует отрицательную вертикальную компоненту, противоположную по знаку вертикальной компоненте соседнего ряда электролизеров, компенсирующее значение левого обводного пакета, при отводе от него части тока под днище, уменьшается, а абсолютное значение индукции магнитного поля в левом выходном углу электролизера увеличивается.

Кроме того, установка двух дополнительных поперечных и продольных шинопроводов вдоль соответствующих полуосей электролизера существенно усложняют и удорожают конструкцию ошиновки.

Технической задачей изобретения является повышение выхода по току за счет улучшения распределения индукции магнитного поля и удешевление конструкции ошиновки.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в конструкции ошиновки электролизера, включающей прямые и обводные пакеты катодных шин и анодные стояки на входе и выходе электролизера, выходная часть обводного пакета катодных шин дальней от соседнего ряда стороны электролизера опущена под днище вдоль поперечной и продольной полуосей электролизера и соединена с его выходным анодным стояком.

На фиг. 1 показана конструкция ошиновки электролизера в плане, на фиг. 2 и 3 - в продольном и поперечном разрезах. Цифрами со штрихами обозначены элементы ошиновки дальней (правой по направлению тока) стороны электролизера по отношению к соседнему ряду. Конструкция ошиновки состоит из прямого 1 и 1' и обводного 3 и 3' пакетов катодных шин, входного 2 и 2' и выходного 4 и 4' анодных стояков, соединяющих электролизеры в электрическую цепь.

Выходная часть 5 обводного пакета катодных шин со стороны, дальней от соседнего ряда электролизеров, опущена под днище 6 вдоль поперечной и продольной полуосей электролизера и соединена с выходным анодным стояком 4'.

Римскими цифрами обозначены точки измерения индукции магнитного поля.

Расположение правого обводного пакета (его выходной половины) под днищем существенно снижает Bz в правом выходном углу, с одной стороны за счет уменьшения доли тока, протекающего по правому пакету катодных шин, а с другой стороны - за счет формирования отрицательной Bz составляющей током, протекающим под днищем.

Кроме того, такое расположение шины уменьшает отрицательную Bz компоненту (в левом выходном углу) за счет формирования положительной компоненты Bz протекающим в этой шине током и одновременно увеличивает By в выходном торце электролизера, делая распределение By более симметричным. Предлагаемая конструкция менее сложна и не требует расхода алюминия на дополнительные шины.

Конструкция ошиновки электролизера была испытана в промышленных условиях при работе на силу тока 156 кА в сравнении с известным решением.

Результаты испытания приведены в таблице.

Из приведенных данных видно, что среднее значение By в предлагаемом решении снижается ≈ на 6,3%, Bz ≈ на 50,1%. При этом величина несбалансированной составляющей снижается в 3,5-1,5 раза соответственно. Ожидаемое увеличение выхода алюминия по току, обусловленное указанным в таблице снижением величины индукции магнитного поля и улучшением равномерности ее распределения в плане электролизера, составит (по практическим данным) не менее 1%, что в масштабах завода производительностью 250 тыс.тонн Al в год эквивалентно приросту прибыли примерно 3 млн. долларов в год.

Формула изобретения

Конструкция ошиновки электролизера для производства алюминия с двухрядным продольным расположением электролизеров, содержащая прямые и обводные пакеты катодных шин и анодные стояки, расположенные на входе и выходе электролизера, отличающаяся тем, что выходная часть обводного пакета катодных шин дальней от соседнего ряда стороны электролизера заведена под днище вдоль поперечной и продольной полуосей электролизера и соединена с его выходным анодным стояком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4