Ошиновка мощных алюминиевых электролизеров при их продольном расположении в корпусе



Ошиновка мощных алюминиевых электролизеров при их продольном расположении в корпусе
Ошиновка мощных алюминиевых электролизеров при их продольном расположении в корпусе
Ошиновка мощных алюминиевых электролизеров при их продольном расположении в корпусе
Ошиновка мощных алюминиевых электролизеров при их продольном расположении в корпусе

 


Владельцы патента RU 2536577:

Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (RU)

Изобретение относится к ошиновке электролизеров для получения алюминия при их продольном расположении в электролизном корпусе. Ошиновка последовательно соединенных электролизеров содержит два стояка, расположенных у входного торца катодного кожуха электролизера, две катодные сборные шины на каждой продольной стороне электролизера. Ток с части катодных стержней электролизера, расположенных со стороны входного торца катодного кожуха, передается с помощью катодных шин на стояки. Катодные шины, передающие ток с катодных стержней электролизера со стороны выходного торца катодного кожуха, расположены вдоль продольной оси электролизера до середины последующего электролизера, потом вдоль поперечной оси электролизера под днищем электролизера, а затем прокладываются под днищем электролизера вдоль продольной оси электролизера и соединяются со стояками, расположенными во входном торце катодного кожуха последующего электролизера. Обеспечивается оптимальная компенсация магнитного поля и благодаря этому достигается высокая МГД-устойчивость электролизера и повышение эффективности электролизеров при работе на малых межполюсных расстояниях. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия в электролизерах, соединенных друг с другом в последовательную электрическую цепь.

Соединение электролизеров осуществляется системой токопроводящих шин, одним из основных требований к которой является обеспечение в расплаве оптимального магнитного поля, оказывающего минимальное отрицательное влияние на технологический процесс. Конструкция ошиновки должна обеспечивать работу на малых межполюсных расстояниях. Магнитогидродинамическая (МГД) устойчивость электролизера при малых межполюсных расстояниях и малых перекосах зеркала металла обеспечивается повышенными требованиями к конфигурации магнитного поля в ванне электролизера. Для работы электролизера в приемлемых технологических условиях требуется максимально снизить величину вертикального магнитного поля.

Известна ошиновка алюминиевых электролизеров с двусторонним подводом тока к анодным шинам через стояки, расположенные у входного и выходного торцов катодного кожуха, катодные стержни которой разделены на группы, соединенные с самостоятельными пакетами катодных шин, в которой ток к входным и выходным стоякам подводят несимметрично в отношении, близком 2:1 (Авторское свидетельство СССР №168457, С25С 3/16, 1963) [2].

Недостатком известной конструкции ошиновки является высокое значение вертикальной компоненты индукции магнитного поля в ванне электролизера. С увеличением тока электролизера увеличивается магнитное поле и электромагнитные силы в расплавленном алюминии. Некомпенсированные электромагнитные силы приводят к большим циркуляциям расплава и большим перекосам его уровня, снижению запаса МГД-устойчивости электролизера.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является ошиновка мощных алюминиевых электролизеров при их продольном расположении в корпусе, содержащая анодные шины, стояки, расположенные у входного и выходного торцов катодного кожуха, и катодные стержни, разделенные на группы, каждая из которых соединена с самостоятельным пакетом катодных шин; при этом пакеты катодных шин групп стержней, ближайших к входному торцу катодного кожуха, соединены со стояками, расположенными у входного торца, а остальные группы катодных стержней - со стояками, расположенными вдоль бортов катодного кожуха последующего электролизера. (Патент СССР №738518, С25С 3/16, 1978) [3].

Недостатком известного технического решения является то, что стояки на серединах боковых сторон электролизеров затрудняют их технологическое обслуживание.

Задачей изобретения является разработка конструкции ошиновки для алюминиевых электролизеров, обеспечивающей работу на пониженных межполюсных расстояниях и высокие экономические показатели электролизеров без затруднений на технологическое обслуживание электролизеров.

Техническим результатом изобретения является достижение высокой степени компенсации электромагнитных сил в расплаве за счет оптимизации конфигурации магнитного поля в ванне электролизера и снижения величины вертикального магнитного поля.

Поставленная задача решается тем, что в ошиновке алюминиевых электролизеров при их продольном расположении в корпусе, содержащей анодные шины, стояки и катодные стержни, разделенные на группы, каждая из которых соединена с самостоятельным пакетом катодных шин. При этом пакеты катодных шин групп стержней, ближайших к входному торцу катодного кожуха, напрямую соединены со стояками, расположенными у входного торца, а остальные группы катодных стержней соединены с теми же стояками более сложным образом. В изобретении, согласно предлагаемому решению, пакеты катодных шин, передающие ток с катодных стержней электролизера со стороны выходного торца катодного кожуха, прокладываются сначала до середины следующего электролизера, потом под днищем электролизера, перпендикулярно продольной оси, а затем - вдоль продольной оси электролизера.

Это позволяет ограничиться двумя стояками на входном торце электролизера - конструкция ошиновки с односторонним токоподводом.

Изобретение дополняет частный отличительный признак, направленный также на решение поставленной задачи, по которому ошиновка имеет механизм компенсации наводки поля от соседнего ряда электролизеров, заключающийся в том, что ток с 20-30% катодных стержней с каждой стороны входного торца питает шину компенсации, расположенную вдоль стороны, ближней к соседнему ряду, и подключенную к анодному стояку последующего электролизера.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого решения и признаков аналога и прототипа свидетельствует о соответствии решения критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что делает возможным сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется графическим материалом.

На фиг.1 изображена заявляемая схема ошиновки.

На фиг.2 представлена схема ошиновки в соответствии с отличительным признаком по п.2.

На фиг.3 - вертикальная компонента индукции магнитного поля (в гауссах) для электролизера на силу тока 150 кА в слое расплавленного алюминия, по прототипу.

На фиг.4 - вертикальная компонента индукции магнитного поля (в гауссах) для электролизера с заявляемой ошиновкой.

Предлагаемая конструкция ошиновки электролизера (фиг.1) включает два стояка 1 и 2, расположенных симметрично во входном торце катодного кожуха последующего электролизера со стороны лицевой (стояк 1) и глухой (стояк 2) сторон электролизера. Часть катодных стержней электролизера, расположенных со стороны выходного торца, соединена с помощью катодных шин 3 и 4 со стояками 1 и 2, которые, в свою очередь, подключены к анодным шинам 7 и 8. Катодные шины 5 и 6, передающие ток с катодных стержней электролизера со стороны входного торца катодного кожуха, расположены вдоль поперечной и продольной полуосей электролизера и доходят до середины последующего электролизера, пропускаются под днищем электролизера и под днищем электролизера возвращаются на стояки 1и 2 и далее передается на анодные шины 7 и 8.

В предлагаемой конструкции ошиновки токи с катодных стержней вблизи входного торца электролизера с помощью катодных шин 3 и 4 передаются на стояки 1 и 2, расположенные на входном торце последующего электролизера соответственно и далее на анодные шины 7 и 8, расположенные над электролизером. Ток с катодных стержней близи выходного торца электролизера передается с помощью катодных шин 5 и 6. Катодные шины 5 и 6 расположены вдоль лицевой и глухой сторон электролизеров и прокладываются до середины последующего электролизера. Затем катодные шины 5 и 6 опускаются под днище электролизера и располагаются вдоль поперечной, а затем продольной осей электролизера. Ток по катодным шинам 5 и 6 под днищем последующего электролизера передается на стояки 1 и 2, которые, в свою очередь, осуществляют передачу тока на анодные шины 7 и 8.

Кроме этого существует дополнительный механизм улучшения МГД-устойчивости электролизера (фиг 2), принцип работы которого заключается в компенсации наводки поля от соседнего ряда электролизеров, заключающийся в том, что ток с 20-30% катодных стержней с каждой стороны входного торца питает шину компенсации 9, расположенную вдоль стороны, ближней к соседнему ряду, и подключенную к анодному стояку 1 последующего электролизера.

Повышение запаса МГД-устойчивости электролизера связано с минимизацией вертикального магнитного поля в ванне электролизера. Эффект предлагаемого технического решения иллюстрируется фигурами 2 и 3. Вертикальное магнитное поле в слое расплавленного металла четырехстоячной конструкции ошиновки по прототипу показано на фиг.2. Для предлагаемой ошиновки вертикальное магнитное поле представлено на фиг.3. В большей части рабочей зоны электролизера при использовании предлагаемой ошиновки магнитное поле меньше: среднее по амплитуде вертикальное магнитное поле равно 10 гауссам, в то время как для прототипа - 16 гауссов. Как показывают детальные численные расчеты по исследованию МГД-устойчивости по полным математическим моделям, электролизер с заявляемой ошиновкой имеет более высокую МГД-стабильность, чем аналог и прототип. При улучшении характеристик по устойчивости предлагаемая ошиновка обладает большими возможностями по технологическому обслуживанию: в конструкции нет стояков на серединах продольных сторон электролизера.

Отмеченные особенности предлагаемой ошиновки позволят улучшить технико-экономические показатели работы алюминиевых электролизеров за счет увеличения выхода по току и возможности работы электролизеров при меньшем межполюсном расстоянии при лучших возможностях по технологическому обслуживанию электролизеров.

1. Ошиновка мощных алюминиевых электролизеров при их продольном расположении в корпусе, содержащая анодные шины, стояки и катодные стержни, разделенные на группы, каждая из которых соединена с самостоятельным пакетом катодных шин, причем пакеты катодных шин групп стержней, ближайших к входному торцу катодного кожуха, соединены со стояками, расположенными у входного торца последующего электролизера, а пакеты катодных шин групп стержней, ближайших к выходному торцу катодного кожуха, расположены вдоль продольной стороны до середины последующего электролизера, отличающаяся тем, что пакеты катодных шин, передающие ток с катодных стержней электролизера со стороны выходного торца катодного кожуха, до середины последующего электролизера расположены вдоль продольной оси электролизера, далее вдоль поперечной оси электролизера под днищем электролизера, а затем проложены под днищем электролизера вдоль продольной оси электролизера и соединены со стояками, расположенными во входном торце катодного кожуха последующего электролизера в пространстве между выходным торцом катодного кожуха предыдущего и входным торцом катодного кожуха последующего электролизера.

2. Ошиновка по п.1, отличающаяся тем, что она имеет механизм компенсации наводки поля от соседнего ряда электролизеров, посредством которого ток с 20-30% катодных стержней с каждой стороны входного торца питает шину компенсации поля от соседнего ряда, которая расположена вдоль стороны, ближней к соседнему ряду и подключена к анодному стояку последующего электролизера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу замены ошиновки алюминиевых электролизеров действующей электролизной серии. Способ включает сначала переключение крайнего гибкого спуска катодной шины, подключенной на входной анодный стояк с лицевой стороны последующего электролизера, на катодную шину, идущую на выходной анодный стояк последующего электролизера с лицевой стороны, затем уменьшение сечения на оставшихся гибких спусках катодной шины, идущей на входной анодный стояк последующего электролизера, и обрезку крайней шины анодного стояка, установленного на входном торце с глухой стороны предыдущего электролизера в верхней и нижней части анодного стояка.

Изобретение относится к ошиновке электролизеров алюминия с любым подводом тока, размещенных в корпусе продольно в два ряда и соединенных друг с другом в последовательную электрическую цепь.

Изобретение относится к электролизеру в серии электролизеров для получения алюминия и составному токоотводящему катодному стержню электролизера. Электролизер содержит кожух и огнеупорную футеровку, образующие рабочую полость для размещения высокотемпературных расплавов криолита и алюминия, электропроводящий катод из множества катодных блоков, образующих основание рабочей полости, анод, подвешенный внутри электролизера и находящийся в контакте с высокотемпературными расплавами в рабочей полости, токоотводящий стержень, помещенный внутри пазов, выполненных в катодном блоке катода, непосредственно не контактирующий с расплавами в рабочей полости, и размещенную снаружи кожуха электрическую ошиновку.

Изобретение относится к устройству и способу замыкания накоротко определенного электролизера в ряде электролизеров, предназначенных для получения алюминия. .

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом в криолит-глиноземных расплавах, а конкретно к конструктивным элементам электролизеров с обожженными анодами для получения алюминия.

Изобретение относится к конструкции анодного токоподвода электролизера для получения алюминия. .

Изобретение относится к узлам токоподвода в анодной и катодной ошиновках электролизеров для производства алюминия. .

Изобретение относится к изготовлению инертных анодов для электролитического получения алюминия в криолит-глиноземном расплаве. .

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом в электролизерах с обожженными анодами. .

Изобретение относится к катоду для алюминиевых электролизеров. .

Изобретение относится к ошиновке последовательно соединенных электролизеров получения алюминия с продольным расположением в корпусе. Ошиновка содержит анодные шины, стояки и катодные стержни, разделенные на группы, каждая из которых соединена с отдельной катодной шиной. Катодные шины групп стержней, выведенных вертикально вниз под днище электролизера, ближайших к входному торцу катодного кожуха, соединены со стояками, расположенными у входного торца, а остальные группы катодных стержней - со стояками, расположенными на выходном торце последующего электролизера. Катодные шины групп стержней, ближайших к входному торцу предшествующего электролизера, расположены под днищем предшествующего электролизера. Катодные шины остальных групп стержней расположены под днищем предшествующего и последующего электролизеров или вдоль катодного кожуха с лицевой стороны последующего электролизера. Стояки, расположенные у входного торца последующего электролизера, установлены со смещением к центру электролизера относительно стояков, расположенных у выходного торца последующего электролизера. Катодная шина вдоль катодного кожуха с лицевой стороны последующего электролизера выполнена с распределением 70-100% токовой нагрузки от всей токовой нагрузки на стояки, расположенные у выходного торца последующего электролизера. Обеспечивается оптимальная компенсация магнитного поля и высокая МГД-устойчивость электролизера. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из криолит-глиноземных расплавов, и может быть использовано в конструкции токоотводов катодного устройства. В алюминиевом электролизере вертикальные металлические катодные токоотводы, проводящие электрический ток от расплава алюминия к катодной ошиновке, выполнены таким образом, что их верхняя часть представляет собой расплавленный алюминий, а нижняя - твердый. Токоотводы размещены в каналах, выполненных в футеровке подины с расширением в средней части, шириной большей, чем на обеих частях токоотводов. Расширение в канале токоотвода может быть заполнено композиционным материалом диборид титана - углерод. Токоотводы могут быть выполнены в виде трубы, а расширение в канале и пространство внутри трубы заполнено композиционным материалом диборид титана - углерод. Обеспечивается повышение эффективности использования электрической энергии за счет отсутствия в катодном токоотводе контактных узлов с разнородными материалами, снижения токовых потерь и получения гарантированного эффективного токораспределения и эффективного токоотвода. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к системе для извлечения клиновидных шунтов при подключении электролизной ванны при электролитическом производстве алюминия на электролизерах с применением технологии обожженных анодов. Система содержит раму с установленными на ней ресиверами, усилителями давления и по меньшей мере одной установкой для извлечения клиновидных шунтов. Установка состоит из двух вертикальных колонн пневмоцилиндров, каждая из которых состоит из двух и более пневмоцилиндров, связанных между собой по меньшей мере двумя соединительными траверсами, при этом на каждой колонне один пневмоцилиндр имеет короткий ход, равный не менее 2 мм, а другой пневмоцилиндр имеет длинный ход, который длиннее извлекаемого клиновидного шунта не менее чем на 5 мм. Система может содержать, по крайней мере, два клиновых крепления для самофиксации установки на узле шунтирования, а также изоляционные слои, размещенные на основании установки для извлечения клиньев, электроизоляционной пластине, а также на клиновых креплениях установки для извлечения клиньев. Обеспечивается более надежное и безопасное извлечение одного или нескольких клиновидных шунтов из узлов шунтирования. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройству для электрического соединения электролизеров для получения алюминия в серии последовательно соединенных электролизеров (N-1) и (N) способом Холла-Эру. Устройство содержит первый проводник, соединенный с катодным устройством электролизера (N-1) и с анодной рамой электролизера (N), имеющий расположенный между упомянутыми ваннами (N-1) и (N) участок, в котором ток I протекает в направлении оси (х) выравнивания ванн, второй проводник, соединенный с катодным устройством электролизера (N) и с анодной рамой электролизера (N+1), имеющий расположенный между ваннами (N-1) и (N) участок, в котором ток протекает, удаляясь от оси (х), шунтирующие клинья, размещенные между упомянутыми участками упомянутых проводников, и третий проводник для уравновешивания тока, протекающего по клиньям. Раскрыт также способ шунтирования электролизера (N) в серии электролизеров. Обеспечивается повышение компенсации воздействия магнитного поля при шунтировании электролизера в серии для его отключения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы.6 ил.

Изобретение относится к ошиновке алюминиевого электролизера при продольном размещении электролизеров в серии. Ошиновка алюминиевого электролизера содержит анодные шины, соединенные с анодами посредством анодных стояков, катодные шины, компенсационный контур, имитационно-подпиточный контур, состоящий из шины контура для имитации магнитного поля соседнего ряда электролизеров и шины контура для компенсации влияния магнитного поля соседнего ряда электролизеров. Шина контура для имитации магнитного поля соседнего ряда электролизеров расположена вдоль внутренней стороны электролизера с возможностью подачи токовой нагрузки на шину контура для имитации большей или меньшей, чем на шину контура для компенсации. Для регулирования количества подаваемой токовой нагрузки, на шине контура для компенсации влияния магнитного поля обратного ряда и/или на шине контура для имитации магнитного поля обратного ряда электролизеров расположен узел дополнительного сопротивления. Шины имитационно-подпиточного контура являются токоподводящими и крепятся к анодным стоякам или к катодным шинам первого в ряду электролизера. Обеспечивается возможность имитировать соседний ряд электролизеров с работой на различную силу тока, стабилизировать магнитное поле от опытных ванн на электролизерах, эксплуатируемых на меньшую силу тока, чем опытные, а также осуществлять дополнительную подпитку током опытных электролизеров. 2 ил.

Изобретение относится к области первичной металлургии цветных металлов, а именно электролитического получения алюминия, и может быть использовано при монтаже катодной секции алюминиевого электролизера. Сущность способа заключается в том, что в паз угольного блока на слой углеродсодержащего электропроводного материала укладывают токопроводящий металлический стержень, предварительно очищенный от оксидной пленки и нагретый током повышенной частоты до температуры, обеспечивающей частичное спекание электропроводной пасты при контакте с металлическим стержнем. Изобретение позволяет обеспечить надежный электромеханический контакт «токопроводящий металлический стержень - углеродный блок», снизить удельное электрическое сопротивление, повысить производительность монтажа подины электролизера и его срок службы. 1 табл.

Изобретение относится к устройству и способу извлечения закорачивающего клина перед повторным включением временно отключенного электролизера в ряду электролизеров для получения алюминия, установленного между токоподводами катодных узлов временно отключенного и предшествующего ему электролизера. При этом каждый токоподвод имеет одну верхнюю горизонтальную поверхность и одну вертикальную поверхность, причем вертикальная поверхность одного токоподвода расположена напротив вертикальной поверхности другого с образованием зазора, предназначенного для приема упомянутого закорачивающего клина, содержащего две параллельные поверхности, сходящиеся книзу при его установке в упомянутый зазор. Устройство содержит средство захвата клина и средство привода, выполненного в виде связанного с верхней горизонтальной поверхностью каждого токоподвода силового цилиндра, ориентированного вертикально и содержащего корпус и поршень со штоком, причем: а) корпус или шток выполнен за одно целое с по меньшей мере одной ориентированной книзу горизонтальной опорной поверхностью, размещенной с возможностью расположения на одном уровне с верхней горизонтальной поверхностью каждого токоподвода при установке упомянутого устройства для извлечения клина над упомянутым клином для его извлечения, и б) шток или корпус соединен со средством захвата упомянутого клина для оказания противоположных усилий на токоподводы и на клин с обеспечением их раздвигания при приведении в действие силового цилиндра для извлечения клина. Раскрыт также способ извлечения закорачивающего клина посредством упомянутого устройства. Обеспечивается возможность ускоренного извлечения клина без риска повреждения проводников и возможность включения электролизеров изолированно друг от друга. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к токоподводу обожженного анода алюминиевого электролизера. Токоподвод содержит токоподводящую штангу, траверсу, удерживающую токоподводящие ниппели, обеспечивающую распределение электрического тока между ними, при этом токоподводящие ниппели выполнены в виде горизонтальных металлических пластин, размещенных в пазах в верхней части угольного блока, причем длина ниппеля составляет 0,6÷0,8 ширины угольного блока, ширина ниппеля составляет 0,1÷0,15 длины угольного блока, а общая высота ниппеля составляет 0,25÷0,3 высоты угольного блока, а высота участка ниппеля, не погруженного в угольный блок, составляет 0,5÷0,7 высоты ниппеля. Обеспечивается снижение электрического сопротивления контакта ниппель - анод за счет увеличения площади электрического контакта между анододержателем и телом анода. 2 ил.

Изобретение относится к органу перемещения соединителя анодного стержня с анодной рамой электролизера для производства алюминия электролизом расплава, имеющего два боковых пальца для взаимодействия с опорными крюками, жестко соединенными с упомянутой анодной рамой, и расположенными с обеих сторон анодного стержня для прижима анодного стержня к анодной раме. Орган перемещения содержит направляющий орган с вырезом, соединенным с каждым из пальцев и предназначенным для приема пальцев, захватывающий орган с открытым и закрытым положениями, причем упомянутые направляющий орган и захватывающий орган взаимодействуют с обеспечением возможности введения каждого пальца в вырез и выведения из выреза в открытом положении захватывающего органа и возможности ограниченного перемещения каждого пальца в упомянутом вырезе между нижним положением, соответствующим контакту с захватывающим органом, и верхним положением при закрытом положении захватывающего органа, автономную приводную систему, соединенную с захватывающим органом с возможностью его перемещения между открытым и закрытым положениями, и блокирующую систему с заблокированным и разблокированным положениями для блокирования захватывающего органа в ее блокированном положении с возможностью перехода из блокированного положения в разблокированное положение в верхнем положении пальцев. Раскрыты блок подъема и перемещения анода и применение органа и блока перемещения в электролизном цехе для получения алюминия электролизом расплава. Обеспечивается повышение надежности подъема и перемещения анодов алюминиевого электролизера. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 пр.
Наверх