СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЫТЯЖКОЙ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ ВАНН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к производству алюминия методом электролиза. Целью изобретения – экономия электроэнергии и уменьшение количества вредны выбросов в атмосферу. Согласно изобретению производится автоматический переход на режим усиленного всасывания газов, выделяемых электролизерами батареи для производства алюминия методом огневого электро-лиза по технологии фирмы Алл-Эру, причем каждый электролизер по периферии закрыт мно-жеством съемных кожухов, герметичных между собой по отношению к их опорам на перифе-рии электролизера, а газы улавливаются на каждом электролизере при помощи по меньшей мере одного канала, связанного с централизованной системой всасывания. Осуществляется непрерывное измерение температуры газов в канале. Открытие по меньшей мере одного ко-жуха влечет за собой резкое падение температуры, что позволяет включить усиленное всасы-вание, которое автоматически выключается, как только все кожухи закрыты, поскольку темпе-ратура вновь приходит к первоначальному значению. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к производству алюминия методом электролиза.
Цель изобретения – экономия электроэнергии и уменьшение количества вредных выбро-сов в атмосферу.
На фиг. 1 представлен электролизер, общий вид; на фиг.2 схема всасывающего контура электролизера; на фиг. 3 блок схема алгоритма для осуществления способа; на фиг. 4 блок схе-ма устройства для реализации способа.
Фиг. 2, 3, 4, соответствует изобретению, реализованному для одного электролизера с пя-тью отсасывающими каналами.
Электролизер включает в себя горизонтальную балку 1, образующую суперструктуру электролизера, на которой смонтированы ковши питания глиноземом (не показаны), анодная пластина 2 (положительная), штоки – держатели 3 анодов, жестко крепящиеся на анодной пла-стине 2 при помощи устройств 4. Изношенный анод 5 вынут из электролизера после снятия двух кожухов 6(один из них виден на фиг. 1), которые укладываются по обе стороны отвер-стиия на другие закрытые кожухи 7.
Решетка 8, сообщающаяся с подвальным помещением, служит для подачи свежего возду-ха в рабочую зону. Электролизер имеет ванну 9.
На фиг. 2 электролизер разделен на пять зон всасывания, обозначенных буквами А-Е и соответствующих каждая ширине двух кожухов. Каждая зона имеет свой канал A1, B1, C1, D1, E1 всасывания, размеры которого определены так, чтобы обеспечивать в каждом из этих кана-лов заранее определенный расход в соответствии с геометрией электролизера.
Пять каналов A1, B1, C1, D1, E1 выходят в общий коллектор 10 электролизера, связанный с центральным всасывающим устройством, не представленном на чертеже.
В представленном на чертеже частном случае термопары 11 -15 расположены на выходе каждого канала. Каналы собираются в общий коллектор 16. Термопарами могут быть, напри-мер, термопары типа никель-хром + сплав никеля с коаксиальной структурой, имеющие отно-сительно высокую чувствительность и прекрасную стойкость к воздействию фтористых газов, выделяющихся из электролизной ванны.
Была определена средняя стабилизированная температура на различных термопарах при нормальном режиме всасывания: когда все кожухи закрыты, включая люк 17, расположенный в передней части электролизера и открывающий доступ к месту забора жидкого алюминия (сливной люк); при открытии одного кожуха, расположенного в одной из зон А-Е, и сливного люка. Результаты представлены в таблице.
Из таблицы следует, что открытие любо одного кожуха вызывает по меньшей мере в од-ной из точек, где расположены термопары, падение температуры потока воздуха, превышаю-щее 500С, причем это падение регистрируется в течение всего нескольких секунд. Этого доста-точно для того, чтобы с абсолютной надежностью выдать электрический сигнал перехода на режим усиленного всасывания.
Устройство для реализации способа (фиг. 4) состоит из заслонок 18, блока 19 управления, соединенного своими входами с термопарами 11 – 15, а выходами – с исполнительными орга-нами заслонок 18, которые могут быть выполнены из последовательно соединенных электро-клапана 20, гидравлического домкрата 21, тяги 22.
Блок 19 управления содержит средства для реализации алгоритма, представленного на фиг. 3. Кроме того, блок содержит средства (на фиг. 4 не показаны) для световой и/или звуко-вой сигнализации и соединен с вычислительной машиной. Устройство функционирует в соот-ветствии с алгоритмом, представленном на фиг. 3.
Очень простое и эффективное решение для перехода в режим усиленного всасывания со-стоит в установке в каждом канале подвижной заслонки 18 или диафрагмы, приводимой в действие силовым цилиндром и обеспечивающей в нормальном положении расход N м3/мин, а в полностью открытом положении расход Х۰N м3/мин, где чаще всего составляет от 1,5 до 3.
В качестве подвижной заслонки можно например, использовать цельную пластину, по-ворачивающуюся вокруг оси, установленной с большим или меньшим наклоном относительно направления газового потока в зависимости от желаемого расхода, или же подвижная заслон-ка может представлять собой цельную или перфорированную откидывающуюся пластину, за-крывающую определенный процент сечения канала, более или менее отклоняющуюся при усиленном всасывании.
Управление заслонками обеспечивается небольшими силовыми цилиндрами, располо-женными снаружи электролизера и его каналов.
Управление расходом газа может также осуществляться при помощи сужения и расшире-ния участка канала, выполненного из эластичного материала, стойкого к воздействию темпе-ратуры и фтористых соединений. Сужение осуществляется либо механическим путем, либо гидравлическим путем при помощи подачи жидкости, заключенной в двойную оболочку (кла-пан), охватывающую эластичный участок канала.
В случае электролизеров меньших размеров, имеющих лишь один всасывающий контур, измерение температуры может производиться на входе газа в общий коллектор 16. В этом слу-чае падение температуры газового потока при открытии одного кожуха может не достигать 500, оставаясь при этом равным не менее 200С, что в любом случае достаточно для надежного переключения на режим усиленного всасывания. Кроме того, опытным путем было установле-но, что в случае электролизеров на 280 кА можно осуществлять измерение температуры всего в одной точке, устанавливая термопары за зоной схождения всех пяти газовых потоков, иду-щих из пяти улавливающих каналов. Чувствительность снижается, но остается достаточной для осуществления предлагаемого способа.
При установке на место снятых кожухов температура быстро возрастает до величины, ко-торая не всегда (по крайней мере, в первые секунды) равна первоначальной температуре до открывания одного или несколько кожухов. Однако здесь также повышение температуры про-исходит достаточно быстро (несколько секунд) для того, чтобы подать сигнал возврата к режи-му нормального всасывания.
В зависимости от размеров электролизеров и особенностей всасывающих контуров опре-деляется первое пороговое значение температуры t1(i) и при снижении температуры газов t (i) в I – м канале переходят на режим усиленного всасывания, определяется также вторая порого-вая величина температуры t2(i), при превышении которой осуществляется возврат к режиму нормального всасывания, причем значения t1(i) и t2(i) могут быть равны или не равны между собой.
В случае, представленном в таблице, порог t1(i) включения усиленного всасывания может быть 1000С, а порог t2(i) возврата к нормальному всасыванию может быть 70 или 800С.
Кроме включения усиленного всасывания, предлагаемый способ позволяет выполнить некоторое число функций, связанных с эксплуатацией современных электролизных ванн большой мощности. Кроме включения усиленного всасывания, при переходе порогов t1(i) и t2(i) выдается сигнал к включению светового и/или звукового сигнала на пульте, объединяю-щем группы электролизеров, для указания, что по меньшей мере один кожух какого-то элек-тролизера открыт (или не закрылся) или что-то в данной группе электролизеров открыто такое-то число кожухов. Например, в батарее из 150 электролизеров, система всасывания которой обслуживает пять групп по 30 электролизеров в каждой, было обнаружено, что при одновре-менном открытии более 4 кожухов всасывание, переключаемое на усиленное всасывание, ста-новится недостаточным. В этом случае можно подать сигнал тревоги, с тем чтобы информиро-вать обслуживающий персонал о том, что следует повременить с открытием пятого (или n-го) кожуха.
Таким же образом можно узнать, где находится плохо закрытый или забытый в открытом положении кожух.
Таким образом, при помощи централизованного управления можно управлять количе-ством кожухов, а также временем их открытия или закрытия. Сигнал вызываемый, прохожде-нием пороговых значений t1 (i), и t2 (i), поступает на контрольное вычислительное устройство (на чертежах не показано), которое определяет и может выдавать информацию, относящуюся к балансу, тревоге, различным расчетам, связанным с осуществлением предлагаемого способа.
Применение изобретения дает возможность экономить энергию, потребляемую всасыва-ющей системой. Обычная всасывающая система с постоянным расходом 3 м3/с на электролизер потребляет примерно 300 кВт. ч на тонну произведенного алюминия, что представляет собой довольно существенную часть от общего потребления для электролиза количества энергии, составляющего 12 500-13 500 кВт ч. За счет применения предлагаемого способа можно уменьшить расход всасывания до 2 м3/с на электролизер, причем усиленное всасывание с рас-ходом 3 м3/с будет осуществляться в течение примерно 5% общего времени работы электроли-зера. Экономия может составить 60-90 кВт. ч на тонну произведенного алюминия.
Преимуществами предлагаемого способа являются также повышение эффективности очистки газов за счет оптимизации при открывании кожухов; снижение количества неулов-ленных фтористых выделений; устранение риска забыт один или несколько кожухов в откры-том положении, в результате чего облегчается работа обслуживающего персонала; простота устройства, обусловливающая его невысокую стоимость; возможность определить тепловой баланс электролизера: зная расход газов и их температуру, легко вычислить тепловую мощ-ность, отбираемую газами.

Авторское свидетельство СССР № 185075, кл С 25 С 3/22, опублик. 1965