Расчет электролизера

Содержание

Введение. 3

1 Обоснование выбранных параметров. 4

2 Расчёт электролизёра. 5

2.1 Конструктивный размер электролизёра. 5

2.2 Конструкция подины.. 8

2.3 Материальный баланс электролизёра. 10

2.3.1 Приход материалов. 10

2.3.2 Расход материалов. 11

2.4 Ошиновка электролизёра. 13

2.5 Электрический баланс электролизёра. 13

2.5.1 Напряжение поляризации. 16

2.5.2 Падение напряжения в аноде. 19

2.5.3 Падение напряжения в электролите. 19

2.5.4 Падение напряжения в катодном устройстве. 22

2.5.5 Падение напряжения в ошиновке. 22

2.5.6 Повышение напряжения за счёт анодных эффектов. 23

2.5.7 Падение напряжения в общесерийной ошиновке. 24

2.6 Энергетический баланс электролизёра. 24

2.6.1 Приход энергии. 25

2.6.2 Расход энергии. 25

2.6.3 Потери энергии с конструктивных элементов. 26

Заключение. 33

Список используемой литературы .…. …………..…………………………………… 34

Введение

В настоящее время в мире существует тенденция перевода мощностей алюминиевых заводов, работающих на технологии Содерберга, на обожженные аноды. В то же время этот процесс достаточно длительный и требует многомиллионных инвестиций, что делает его трудноосуществимым для крупных российских заводов, в частности для КрАЗа. Поэтому при определенных условиях имеет смысл в рамках менее дорогой и менее длительной по времени модернизации осуществить ряд мероприятий, которые сделали бы существующую технологию более конкурентоспособной и более приемлемой с точки зрения экологии. Можно выделить комплекс таких мероприятий:

1. Оснащение корпусов электролиза установками по «сухой» очистке газов.

2. Перевод технологии анода на использование анодной массы, изготовленной на основе высокотемпературного пека (технология «сухого анода»).

3. Оснащение электролизеров Содерберга системами точечного питания и современными системами АСУТП.

4. Перевод технологии электролиза на «кислые» либо литиевые электролиты.

5. Увеличение силы тока – именно увеличение силы тока на электролизерах Содерберга — основа проведения любой модернизации (кроме тех, что имеют исключительно экологическую направленность), т.е. именно то, ради чего делается все остальное, и это преимущественно самый экономически целесообразный способ повышения производительности существующего оборудования. Если говорить в цифрах, то повышение силы тока на 1 кА на КрАЗе означает выпуск дополнительно 5600 тонн алюминия в год. Необходимо отметить, что потенциал увеличения силы тока на электролизерах С-8БМ заложен в проектных характеристиках этого электролизера: проектная сила тока — 155 кА, проектная анодная плотность тока – 0,647 А/см² .

Однако простое увеличение силы тока для электролизёра существующей конструкции приведет к его разбалансировке, т.е. к изменению технологических и энергетических показателей. Поэтому наряду с увеличением силы тока необходимо изменять и некоторые конструктивные параметры электролизёра, чем мы и займемся в ходе проектирования.

1 Обоснование выбранных параметров

Важнейшими факторами, определяющими технический уровень и экономику электролиза алюминия, как уже оговаривалось, являются мощность (производительность) и степень совершенства применяемых конструкций электролизеров.

Для технико-экономической оценки электролизеров в качестве критерия эффективности был принят показатель минимума приведенных затрат, который представляет собой сумму текущих расходов и известной доли единовременных затрат.

От выбранной в проекте анодной плотности тока i_а зависят удельные капиталовложения и удельный расход электроэнергии W. Чем выше анодная плотность тока, тем больше производительность электролизера на единицу площади подины, но повышается расход электроэнергии. При меньшей плотности тока для достижения той же производительности требуется электролизер больших размеров, но расход электроэнергии при этом снижается. Для сохранения теплового режима электролизера в этом случае необходима усиленная его теплоизоляция.

Увеличение мощности позволяет снижать удельные капитальные вложения, затраты на рабочую силу, расходы на понизительную и преобразовательную подстанции, электротехническое и крановое оборудование, повышать производительность труда за счет механизации и автоматизации процесса и ускорять ввод в действие новых производственных мощностей. Но следует учитывать, что с ростом силы тока увеличиваются требования к конструкции ошиновки, от которой зависит сбалансированность магнитного поля в расплаве ванны.

При выборе анодной плотности тока, кроме мощности и конструктивных особенностей ванны, необходимо учитывать технологический режим, межполюсное расстояние, состав электролита, электрический режим и т.д.

В данной работе будем проектировать электролизер Содерберга на силу тока 185 кА и выходом по току 89 % на базе электролизера С-8БМ. Электролизер оснащен системой точечного питания и современной системой АСУТП, а также “сухой” очисткой газов.

2 Расчёт электролизёра

2.1 Конструктивный размер электролизёра

В данной работе мы проектируем электролизер на базе С-8БМ, который применяется в настоящее время на КрАЗе. В таблице 1 приведены его технические характеристики, при дальнейшем проекти

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать