Устройство для выравнивания теплового поля самообжигающегося анода

Устройство для выравнивания теплового поля самообжигающегося анода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАВНИВАН ТЕПЛОВОГО ПОЛЯ САМООБЖИГАЮЩЕГОСЯ АНОДА, включающее Металлические теп iпроводящие элементы в виде пластин отверстиями для крепежа и ртверстия ми для перетекания анодной массы, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества анода и сокращения расхода анодной массы, теплопроводящие элементы расположены в жидкой фазе, а отверстия.для перетекания анодной массы расположены в середине каждой пластины и выполнены в форме прямоугольника, в середине одной из больших сторон которого выполнена сквозная щель. 2.Устройство по п.1, о т л и ю щ ее с я тем, что длина прямоугольника отверстий для пер текания анодной массы составляет - длины .пластины, а ширина егб - - i ширины пластины. 3.-Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что ширина сквозной щели составляет - длины пластины. .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК зов С 25 С 3/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

rIO ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

{21) 3348503/22-02 (22) 23,10.81 (46) 23..04.83. Бюл. У -15 (72)Ю.Ф.Бочкарев, Н.Н.Гордеев и В.А.Друкарев (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный -институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности ,(53). 669.713.7(088;8) (56} 1.. Авторское свидетельство СССР

Н 638640, кл. С 25 С 3/06, 1976.

2.- Авторское свидетельство .СССР

М 278124. кл . С ?5:С 3/12, 1971..(54)(57) 1. УстРойство для выРАвнивАния

ПП11ОВОГО IlOIIR САИООБ|ИГА ОШЕГОСЯ АНОДА, включающее металлические тепло .проводящие элементы в виде пластин с отверстиями для крепежа-и отверстиями для перетекания анодной массы, 9

„„SU„„1013517 А о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества анода и сокращения расхода анодной массы, теплопроводящие элементы располо" жены в жидкой фазе, а отверстия .для перетекания анодной массы расположены в середине каждой пластины и выполнены в форме прямоугольника, в середине одной из больших сторон которого выполнена сквозная щель.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е -е с я тем, что длина пря моугольника отверстия для перетека" .2 ния анодной массы составляет — "Ч,1 длины, пластины, а ширина его ширины пластины.

3. Устройство по п.1, о т л и- 3 ч а ю щ е е с я тем, что ширина сквозной щели составляет — — дли;ны пластины.

1 10135

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а точнее к конструкции самообжигающихся анодов алюминиевых электролизе- 5 ров.

Тепловое поле самообжигающихся анодов отличается крайней неравномерностью. В центральных зонах выделяется избыточное тепло, приводящее 10 к черезмерному нагреву жидкой массы .и к росту конуса спекания. На периферии анода ощущается недостаток тепла, в результате чего. затвор для газообразных продуктов коксования 15 анода недостаточен и в зону взаимо" действия с анодными газами выделяется 50-70 кг/т А1 газообразных и.жидких углеводородов. Боковая поверх" ность анода черезвычайно пориста и об 2р ладает повышенной склонностью к окис-, 1 лению и. осыпаемости. Все это снижает технико-экономические. показатели процесса электролиза.

Известно устройство для выравни- 25 вания теплового поля самообжигающегося анода с помощью .тепловых элементов с циркулирующим теплоносителем (тепловых труб ), которые полностью погружены в жидкую фазу ано- З0 да 11J.

Однако, учитывая многоагрегатность производства алюминия, сложность изготовления тепловых труб, потребность в большом количестве проката для их изготовления, оснащение значительного количества электролизеров подобным устройством сопряжено со значительными затратами времени. КРоме того, матери- 40 алом для труб служит металл, попадание которого в катодный алюминий вызовет его загрязнение не1келательными примесями, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для выравнивания теплового поля самообжигающегося анода алюминиевого электролизера и регулирования распределения .тепла в его жидкой фазе, включающее метал50 лические теплопроводящие элементы в виде пластин с отверстиями для крепежа и отверстиями для перетека" ния аноднрй массы 2 ;

Недостатком даннбго устройства является то, что оно не обеспечивает в достаточной мере хорошее качество анода, препятствует сво1

17 2 бодной циркуляции анодной массы через теплопроводящие элементы, что не позволяет полностью выравнять тепловое поле самообжигающегося анода.

Цель изобретения - улучшение качества анода и сокращение расхода анодной массы за счет выравнивания теплового поля самообжигающегося анода.

Цель достигается тем, что в устройстве для выравнивания теплового поля самообжигающегося анода, включающем металлические теплопроводящие элементы в виде пластин с отверстиями для крепежа и отверстиями для перетекания анодной массы, теплопроводящие элементы расположены в жидкой фазе, а отверстия для перетекания анодной массы расположены в середине каждой пластины и выполнены в форме прямоугольника, причем в середине одной из больших сторон выполнена сквозная щель. Длина прямо.угольника отверстия для перетека 2. ния анодной массы составляет—

З4 Ц длины пластины, а ширина егоширины пластины. Ширина сквозной, щели составляет -" - — длины плас4

4тины.

Предлагаемая конструкция проста в из отовлении. Пластины (например алюминиевые) могут быть отлиты на любом алюминиевом заводе и не требуют специального обслуживания. Пластина не оказывает вредного влияния на циркуляцию расплавленной анодной массы в аноде и в то же время создает необходимые и.достаточные условия для переноса тепла из термически перегруженных зон в зоны, где возникает недостаток тепла (из центра к периферии).

На чертеже схематично изображен фрагмент поперечного разреза анод:ного устройства электролизера с. самообжигающимся анодом, по плоскости, проходящей через устройство для выравнивания теплового поля анода.

Анодное устройство состоит из твердой угольной части 1 и жидкой фа зы 2, помещенных в стальной кожух.

3. В жидкую. фазу 2 погружены металлические пластины 4, которые в середине имеют прямоугольное отверстие, а в нижней из больших сторон - сквоз:ную щель.

Теплопроводящий элемент, выполненный в виде пластины, предлагаемой

Способ

Показатели

65

43

23 до перетяжки кожуха

10

15 смолы

580

595

3 1013 конфигурации, крепится к анодному кожуху либо жестко, либо свободно с перемещением в вертикальном направле нии.,Пластину располагают в площади анода в зависимости от конструкции анодного устройства. В случае расположения поперек анода, длина пластины максимально приближена к шири" не.анода. При ином расположении, например в торцах и углах анода, длину,10 ,пластины выбирают по месту.

Размеры отверстия и сквозной щели должны удовлетворять условия перетекания жидкой массы без ослабления механической прочности и не ухудшать теплопередачу, что могло бы препятствовать выравниванию теплового поля .анода. С учетом этих положений предпочтительно иметь длину отверстия близкой расстоянию между крайними рядами штырей и, соответственно, рав- . ную от в до — длины пластины, а ши 2. З . рину отверстия от — po ;- ширины

Ъ 4 ъ пластины. Ширина щели соответствует расстоянию. между средними рядами штырей и находится в пределах от до

1 — длины пластины. Теплопроводящие

Ъ элементы, выполненные в виде пластин с отверстием в середине, обеспечива-

Высота. конуса спекания по периферии, см

Высота слоя жидкой анодной массы, по периферии, см

Затвор для газообразных и жидких продуктов коксования (Н ), см после перетяжки кожуха

Выделяется под колокол, кг/сут мелко-дисперсного углерода

Снимается угольной. пены, кг/сут

Расход анодной массы

517 ф ют перетекание жидкой анодной массы и препятствуют передаче тепла по вертикали в наиболее горячей зоне. Сквоз ная щель, кроме того,-создает условия для отвода тепла от горячих зон в районе средних рядов штырей толь-. ко к периферии. Сплошная по длине верхняя сторона пластины выравнивает температуру верхнего слоя жидкой анод; ной массы.

Применение предлагаемого устройства выравнивает тепловое поле анода и повышает тем самым его качество. При этом уменьшится осыпаемость анода, сократится количество угольной пены и выделение смолистых веществ, увеличится электропроводность анода ° Все это позволит стабилизировать технологический режим электроли. за, снизить расход анодной массы и электроэнергии, уменьшить трудозатраты и улучшить условия труда.

Пример. При работе электролизера с верхним подводом тока на силу тока 150 кА в течение суток расходуют 595 кг анодной массы, состоящей из 171,5 кг пека и 423,5 кг кокса. Параметры анода, характери зующие его работу, приведены в таблице. известный предлагаемый

Составитель И.Шамарина

Техред N.Гепер Корректор М.Демчик

Редактор Н.Гунько

Заказ 2948/36 Тираж 641

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4

5 10

Малая величина затвора Н не создает достаточного сопротивления для жидких и газообразным продуктов коксования. В результате вторичные процессы коксования, анодного материала не успевают протекать с достаточной полнотой, периферийная эона анода остается пористой и подвергается интенсивному окислению анодными газами и осыпанию, в: под-. колокольное пространство поступает значительное количество смолистых и газообразных веществ, что снижает реакционную способность анодных га-:, зов и затрудняет работу горелочных устройств.

Для перераспределения тепла между центром анода и его периферией в анодную массу между поперечными рядами штырей погружаются алюминие" вые пластины, в сердеине которых рас положены прямоугольные отверстия, а в сердеине одной из больших сторон выполнена сквозная щель. Длина пластин 2,8 м, высота пластины 0,3 м, толщина 0,05 м. Длина отверстия

2,0 м, ширина 0,07 м. Ширина сквозной щели 0,8 м . Количество пластин 17.

13517 4

Перераспределение тепла в жидкой фазе анода позволяет увеличить высоту конуса спекания в периферийной зоне на 20 см и величину затво% ра на 20 см. При этом на 6 кг уменьшается выделение в подколокольное пространство смолы и мелкодисперсного углерода. Боковая поверхность анода стает менее пористой, что уменьшает ее окисляемость и осыпаемость, в результате чего на

14 кг/т Al сокращается съем угольной пены и на 15 кг/т Аl уменьшается расход анодной массы.

Использование предлагаемого спо- . соба позволит на 10-20 кг/т А1 снизить расход анодной массы, на 10»

20 кг/т Аl сократить съем угольной

20 пены, на . -10 кг/т Аl уменьшить выделение смолистых веществ. Кроме того, уменьшится расход фтористых солей, увеличится электропроводность анода.

Использование предлагаемого уст" ройства позволит получить экономический эффект в размере 50 тыс.руб. в год íà I корпус.