Способ прогнозирования и ранней подготовки алюминиевого электролизера к отключению



Способ прогнозирования и ранней подготовки алюминиевого электролизера к отключению

 


Владельцы патента RU 2401326:

Кошелев Александр Евдокимович (RU)
Блумбах Андрей Лембитович (RU)

Изобретение относится к способу прогнозирования своевременной подготовки алюминиевого электролизера к отключению для капитального ремонта. Способ включает ежесуточные измерения технологических параметров, в качестве которых измеряют среднесуточную величину напряжения анодного эффекта UАЭ, температуру перегрева электролита Тэл-П и криолитовое отношение электролита, полученные значения которых обрабатывают методом корреляции со сроком службы электролизера, а полученные коэффициенты корреляции усредняют методом текущего среднего, причем устанавливают диапазон допустимых значений коэффициента для Тэл-П от -0,4 до 0,4, а для UАЭ - не менее 0,3 в периоде 100 суток или не менее 0,6 в периоде 30 суток, сравнивают полученные коэффициенты с соответствующим интервалом их допустимых значений и по результатам сравнения определяют необходимость перевода электролизера на режим подготовки к отключению, который проводят путем корректировки криолитового отношения изменением количества добавляемого трифторида алюминия АlF3 и температуры электролита, изменением величины межполюсного расстояния или планомерного перевода электролизера на металл с высоким содержанием железа. Обеспечивается своевременная подготовка электролизера к капитальному ремонту и увеличение срока его службы, а также предупреждение аварийных ситуаций. 1 ил.

 

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия и может быть использовано совместно с технологическими системами автоматизированного управления процессом.

Аналог изобретения - «Способ автоматического выявления технологических расстройств и оценки способности выполнения функций алюминиевого электролизера», RU 2245400 С1, 27.01.2005. Способ аналога, также как и представленный, обрабатывает измеренные технологические параметры. В предлагаемом способе используются среднесуточная величина напряжения анодного эффекта и температура перегрева электролита. Способ обработки данных предлагаемого изобретения отличается от аналога используемым математическим методом и алгоритмом вычислений. По результатам дается оценка текущего технологического режима на данном электролизере, который влияет на состояние катода. В случае необходимости осуществляется перевод технологии электролизера на щадящий (предремонтный) режим работы для продления срока службы или подготовки к отключению для капитального ремонта.

Техническим результатом является своевременная подготовка алюминиевого электролизера к капитальному ремонту и продлению, в случае принятия соответствующих мер, срока службы, а также предупреждение возможных аварийных ситуаций, связанных с состоянием катода электролизера.

Для осуществления технического результата изобретения ежесуточно измеряют следующие технологические параметры:

- среднесуточную величину напряжения анодного эффекта электролизера (UАЭ) (постоянное измерение межполюсого напряжения между катодом и анодом электролизера цифровым вольтметром);

- температуру перегрева электролита (Тэл-П): разницу между фактической температурой и температурой ликвидус для данного криолитового отношения (фактическая температура электролита определяется с помощью термопары, криолитовое отношение определяется молярным соотношением основных компонентов криолита NaF/AlF3, путем химического анализа проб электролита, температура ликвидус для полученного криолитового отношения определяется по диаграмме состояния системы NaF-AlF3).

Затем, методом корреляции этих технологических параметров с текущим сроком эксплуатации электролизера получают коэффициенты для дальнейшей обработки.

Корреляция выбранных технологических параметров (Тэл-П, UАЭ) со сроком службы электролизера (Бронштейн И.Н., Семяндяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. М., 1980 г., с.795):

где Yn - значения выбранного технологического параметра (UАЭ, Тэл-П);

Yk - срок службы электролизера с момента пуска;

cov(Yn, Yk) - ковариация величин Yn и Yk;

DYn и DYk - дисперсия соответственно величин Yn и Yk.

Усреднение данных корреляции методом текущего среднего.

М - число усредняемых данных (для (Тэл-П, UАЭ).

Коэффициент корреляции температуры перегрева электролита и срока службы электролизера, в периоде 100 суток до текущего момента, принимает значение менее -0,4 или более 0,4 в процессе периода эксплуатации электролизера (пусковой и послепусковой трехмесячный период в расчет не принимается). Этот момент определяют как прогноз возможного нарушения целостности катода. Значения коэффициента корреляции от -0,4 до 0,4 считаются рабочими, не влияющими на целостность катода. Чем больше превышение рабочего значения коэффициента корреляции, тем вероятность прогноза выше.

Коэффициент корреляции UАЭ и срока службы электролизера (в периоде 100 суток до текущего момента) при достижении в положительной области максимального значения (не менее 0,3, а для периода 30 значений не менее 0,6) определяет момент прогноза возможного нарушения целостности катода. Значение коэффициента, в этом случае, определяет вероятность прогноза: чем больше максимальное значение коэффициента при большем периоде коррелируемых значений, тем вероятность прогноза выше. При уменьшении периода коррелируемых значений точнее определяется время действия прогноза.

На основе полученных данных выдается рекомендация на подготовку электролизера к отключению в ремонт или изменению в технологических параметрах с целью продления срока эксплуатации при соблюдении следующих мероприятий:

- криолитовое отношение (молярное соотношение NaF/AlF3) должно поддерживаться на уровне 2,4 путем корректировки объема добавляемого трифторида алюминия. Количество добавляемого для корректировки AlF3 определяется по формуле Гупало И.П.:

Сфа=2m(К12)/с(2+К12,

где K1 и К2 - криолитовое отношение соответственно до и после корректировки;

m - масса корректируемого электролита, кг;

с - содержание AlF3 в промышленном трифториде алюминия, доли ед.;

- температура электролита (с учетом добавок фторсолей) должна составлять около 950-955°С, при этом температура перегрева электролита для заданного криолитового отношения не должна быть более 10°С, что регулируется изменением межполюсного расстояния (соответственно и напряжения) между анодом и катодом.

Способ предназначен для раннего обнаружения и прогноза возможных аварийных ситуаций, связанных с нарушением целостности ванны катода электролизера, вызванных нарушениями технологического процесса, а при необходимости и продления срока эксплуатации электролизера при условии выполнения предлагаемых мероприятий и подтверждения соответствующих значений коэффициентов, после эксплуатации с учетом принятых мер.

Осуществление изобретения. Температура электролита измеряется ежесуточно технологическим персоналом с помощью прибора ИТЭЛ-2000 ТО 7772.828.001 или другого подобного прибора, в комплекте с термопарой хромель-алюмелевой типа ХА (К) по ГОСТ 6616-94. Замеренные значения заносятся в электронную базу данных в автоматическом режиме.

Криолитовое отношение определяют в заводской лаборатории с помощью спектрометра.

Напряжение анодного эффекта измеряется цифровым вольтметром, входящим в блок управления АСУТП электролиза (пример АСУТП «Тролль»). Полученные данные обрабатываются и заносятся в базу данных.

Обработка полученных данных осуществляется программой АСУТП.

Технологический персонал на основе полученных данных осуществляет рекомендуемую корректировку технологического режима электролизера или подготовку электролизера к капитальному ремонту.

Способ осуществляется в следующей последовательности (см. чертеж).

1. Измеряют технологические параметры электролизера (температура электролита, криолитовое отношение электролита, среднесуточное напряжение анодного эффекта).

2. Вычисляют коэффициенты корреляции измеряемых значений и срока службы электролизера.

3. Усредняют полученные корреляционные коэффициенты.

4. Определяют интервал значений отклонения, усредненных коэффициентов корреляции, по каждому из измеряемых параметров.

5. Оценивают текущее значение в заданном интервале.

6. Определяют возможность и необходимость продолжения эксплуатации электролизера:

- осуществляют корректировку криолитового отношения, изменяя количество добавляемого AlF3, и температуры электролита, изменяя величину межполюсного расстояния;

- при необходимости планомерно переводят электролизер на металл с высоким содержанием железа, затем планово отключают в капитальный ремонт.

Способ прогнозирования своевременной подготовки алюминиевого электролизера к отключению для капитального ремонта, включающий контроль технологических параметров работы электролизера путем ежесуточных измерений технологических параметров и обработки полученных значений с выдачей информации о состоянии электролизера и определение дальнейшего режима работы электролизера, отличающийся тем, что в качестве технологических параметров измеряют среднесуточную величину напряжения анодного эффекта UАЭ, температуру перегрева электролита Тэл-П и криолитовое отношение электролита, полученные значения которых обрабатывают методом корреляции со сроком службы электролизера, а полученные коэффициенты корреляции усредняют методом текущего среднего, причем устанавливают диапазон допустимых значений коэффициента для Тэл-П от -0,4 до 0,4, а для UАЭ - не менее 0,3 в периоде 100 суток или не менее 0,6 в периоде 30 суток, сравнивают полученные коэффициенты с соответствующим интервалом их допустимых значений и по результатам сравнения определяют необходимость перевода электролизера на режим подготовки к отключению, который проводят путем корректировки криолитового отношения изменением количества добавляемого трифторида алюминия АlF3 и температуры электролита, изменением величины межполюсного расстояния или планомерного перевода электролизера на металл с высоким содержанием железа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из глинозема, и может быть использовано на электролизерах как с самообжигающимися анодами, так и с обожженными анодами для контроля токораспределения в анодном узле.

Изобретение относится к устройству для определения уровней металла и электролита в электролизере в процессе его эксплуатации. .
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия. .

Изобретение относится к способу и системе для рекуперации энергии и (или) охлаждения по меньшей мере в одной электролизной ячейке для производства металла, в частности алюминия, где ячейка(-и) снабжена(-ы) одним или несколькими теплообменниками и где теплообменный носитель циркулирует через упомянутый(-е) теплообменник(и) и далее направляется по меньшей мере на один блок преобразования тепла, такой как турбина-расширитель.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из глинозема, и может быть использовано на электролизерах как с самообжигающимися анодами, так и с обожженными для контроля токораспределения в анодном узле и подине с целью стабилизации технологических параметров.

Изобретение относится к способу определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве при получении алюминия электролизом. .

Изобретение относится к области контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров и может быть использовано в электролитическом производстве алюминия для контроля производительности электролизных ванн, падения напряжения на участке анод-расплав алюминия и обнаружения локальных изменений токораспределения в анодном узле и подине алюминиевого электролизера в процессе его эксплуатации.

Изобретение относится к способу производства первичного алюминия электролизом Al2S3 . .

Изобретение относится к способу управления технологическим процессом электролиза алюминия для стабилизации теплоэнергетического режима электролизера. .

Изобретение относится к способу охлаждения электролизера для производства алюминия электролизом расплава путем получения капелек текучего теплоносителя или диспергированного текучего теплоносителя, предпочтительнее, в замкнутом объеме в контакте с определенной поверхностью по меньшей мере одной стенки кожуха электролизной ванны электролизера таким образом, чтобы вызвать испарение всех или части упомянутых капелек при контакте с упомянутой поверхностью и осуществить отбор тепла от этой поверхности.

Изобретение относится к способам обслуживания алюминиевого электролизера, преимущественно к способу удаления угольной пены из алюминиевого электролизера

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия и может быть использовано при технологическом контроле состава электролита методом рентгенофазового анализа (РФА)

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия на электролизерах с предварительно обожженным анодом, и может быть применено для управления пневматическим цилиндром пробойника системы автоматической подачи глинозема в расплавленный электролит

Изобретение относится к металлургии, а именно к средствам контроля химического состава расплава электролизера, в частности алюминиевого

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу контроля состава расплавленного электролита в алюминиевом электролизере

Изобретение относится к устройству для контроля силы тока в анодных штырях, анодах и катодных блюмсах электролизеров с самообжигающимися и с обожженными анодами

Изобретение относится к способу производства алюминия в электролизере. Способ включает этапы, при которых задают последовательность периодов управления с длительностью Т, идентифицируют возмущающие операции обслуживания на электролизере, которые могут привносить избыточный глинозем в электролитическую ванну, отмечают выполнение возмущающих операций обслуживания, определяют скорость В(k') подачи при регулировании для каждого периода k' управления и задают установленную скорость SR(k') подачи, равной М(k')×В(k'), где М(k') - заранее определенный коэффициент модуляции, который модулирует скорость В(k') подачи при регулировании так, чтобы учесть уменьшение потребностей электролизера, вызванное избыточным глиноземом. Обеспечивается значительное снижение частоты возникновения анодных эффектов. 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к способу защиты углеродной футеровки алюминиевого электролизера при получении алюминия из металлургического глинозема в криолит-глиноземном расплаве и может быть использовано при вводе алюминиевого электролизера в эксплуатацию. Способ защиты углеродной футеровки алюминиевого электролизера включает нагрев до температуры 1300-1400°C с последующей выдержкой при максимальном значении температуры в течение 2-3 часов над предварительно прокаленным карбонатом лития, покрытым слоем кремниевой пыли. Пары лития, образовавшиеся при взаимодействии карбоната лития и кремниевой пыли, изменяют поверхностную структуру и основные свойства углеграфитовых блоков, за счет глубокого проникновения паров лития в поры угольного блока с последующей интеркаляцией слоев графита и обеспечивают формирование защитного антидиффузионного слоя толщиной 20-30 мм, блокирующего проникновение расплава в угольную подину электролизера и предотвращающего инфильтрацию жидкого алюминия и натрия в процессе работы электролизера. Обеспечивается снижение рабочего напряжения, повышение производительности, увеличение срока службы, повышение сортности алюминия, снижение расхода электроэнергии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, а именно к области управления электролизом алюминия. Способ автоматического контроля криолитового отношения электролита алюминиевого электролизера, включающий измерение силы тока, напряжения на электролизере, расчет текущих значений сопротивления электролита и определение криолитового отношения электролита, сравнение криолитового отношения с заданным значением и корректировку криолитового отношения электролита при отклонении от заданного значения. Данным способом определяют удельное сопротивление электролита при перемещении анодной рамы с фиксированной длительностью, через равные промежутки времени, в направлении вверх-вниз, после чего преобразуют удельное сопротивление в коэффициент перемещения, измеряют температуру ликвидуса и определяют криолитовое отношение электролита в зависимости от коэффициента перемещения и/или температуры ликвидуса. При этом коэффициент перемещения равен: Uуд=ТП×6/VМПА, где: Uуд - удельное сопротивление электролита, коэффициент перемещения [мВ/мм]; VМПА - скорость привода механизма перемещения анодной рамы [мм/мин]; ТП - тестовое перемещение [мВ/с], определяемое как: ТП=(ΔUвверх+ΔUвниз)/2/τ, где: ΔUвверх - разница напряжения при перемещении анодной рамы вверх, мВ; ΔUвниз - разница напряжения при перемещении анодной рамы вниз, мВ; τ - время перемещения, с. Определяют удельное сопротивление электролита при перемещении анодной рамы в течение от 0,5 с до 60 с через промежутки времени от 0,08 ч до 24 ч. Способ позволяет снизить стандартное отклонение фактического криолитового отношения от целевого значения с 0,059 до 0,038. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к системе, способу и устройству для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки. Система содержит избирательно устанавливаемый элемент, соединенный с устройством для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки, при этом избирательно устанавливаемый элемент сконфигурирован с возможностью перемещения устройства для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки с физическим соединением с ванной и без него. Система может также содержать устройство для разрушения корки для разрушения поверхности ванны и электронное устройство для измерения уровня ванны. Раскрыт также способ измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки. Обеспечивается объединение длинных и трудоемких процедур измерения в один этап, снижение трудозатрат, повышение производительности. 13 з.п. ф-лы,16 ил.
Наверх