Реферат: Расчет электролизера

Для заделки блюмсов в подовые блоки существует 3 основных способа:

· заливка чугуном;

· вклейка блюмсов с применением жидкотекучих клеёв и паст;

· забивка блюмсов электроконтактными холоднонабивными массами.

Применяющийся на российских алюминиевых заводах способ монтажа подовой секции ме­тодом заливки блюмсов чугуном обладает неоспоримыми достоинствами – проверен временем и позволяет достигать относительно невысоких потерь напряжения в подине. Тем не менее в стрем­лении к совершенствованию этого способа чаще всего апеллируют к известным его недостаткам:

· необходимость применения дорогостоящего плавильного и разливочного оборудования с высоким энергопотреблением;

· необходимость применения оборудования для предварительного разогрева блоков и блюм­сов перед заливкой чугуном и связанные с этим значительные энергозатраты;

· существует высокая вероятность растрескивания блоков как на стадии сборки подовых секций, так и в период обжига, пуска и эксплуатации электролизёра.

Использование технологии вклеивания блюмсов предпочтительно с точки зрения простоты реализации, надежности контакта после схватывания клеевого состава и высокой воспроизводи­мости качества монтажа. К недостаткам затвердевшего контактного слоя следует отнести отсут­ствие у него эластичных свойств, компенсирующих расширение и давление блюмса на стенки паза блока. Поэтому, как и при чугунном контактном слое, высока вероятность возникновения запредельных напряжений в узле блюмс-клей-блок, являющихся причиной разлома блока. Воз­можно поэтому широкомасштабные испытания вклейки блюмсов клеем BVM-51 на КрАЗе, САЗе, БрАЗе, ИркАЗе, НкАЗе не привели к положительным (в сравнении с чугунной заливкой) резуль­татам ни по сроку службы, ни по потерям напряжения в подине.

Использование технологии заделки блюмсов массой практически исключает вероятность рас­трескивания блоков при монтаже, разогреве и эксплуатации, уменьшает затраты на сборку ком­плекта секций (в сравнении с чугуном и вклейкой), надежно крепит блюмс в блоке. По этим причинам способ используется на БрАЗе, КрАЗе, ИркАЗе с позитивным эффектом по сроку службы электролизёров, но с негативным по потерям напряжения в катоде, которые увеличились в среднем на 50 - 80 мВ (в сравнении с заделкой блюмсов чугуном). Причина: невысокие надеж­ность электрического контакта и воспроизводимость качества монтажа секций с горизонтальным расположением блюмса, что связано с верхней, главной контактной поверхностью блок-блюмс. Эта зона контактного слоя недоступна для прямого уплотнения трамбовками или специальными устройствами. Его уплотнение производится через уложенный на слой массы блюмс. Надежность и качество уплотнения (а значит, и контактного слоя) невысокие. Это основной объективный недостаток соединения блока с блюмсом через уплотненный слой контактной массы, и устранить его простыми и дешевыми способами невозможно [6].

В данном проекте принимаем заделку блюмсов в подовые блоки электроконтактной массой марки BST 16/1. Межблочный шов шириной 40 мм набивается тёплой подовой массой с температурой набойки 30-50^º С (ТУ1914-071-05785218-99).

Число катодных блоков в подине n_б =30 шт., число секций n_с =15 шт. (таблица 1).

Подина набирается с перевязкой центрального шва, что достигается шахматным расположением длинных и коротких секций в ванне.

Расстояние между катодными и боковыми блоками (ширина периферийного шва) в торцах шахты электролизера:

Расстояние между катодными и боковыми блоками (ширина периферийного шва) по продольным сторонам шахты будет равно:

Таким образом, подина монтируется из 15 подовых секций с перевязкой центрального шва.

Внутренние размеры катодного кожуха определяются размерами шахты и толщиной бортовых теплоизоляционных материалов. В качестве бортовой футеровки электролизера для увеличения теплоотвода через борта принимаем углеродные блоки ББП 0,1 (ТУ 1913-109-021-99) толщиной h_уб =200 мм и слой шамотной крупки ЗШБ – 1,3 класс 4 (ГОСТ23037-99) толщиной h_теп = 50 мм. При этом длина катодного кожуха составит:

,

ширина :

.

Подина шахты набирается из (сверху вниз):

· 30 катодных блоков высотой 400 мм;

· слоя сухой барьерной смеси ClayBurn E-50 толщиной50 мм;

· огнеупорного слоя из трех рядов шамотного кирпича ШБ 0,1 (ГОСТ 6036-89) по 65 мм каждый;

· теплоизоляционного слоя из пенодиатомитового кирпича ПД 400-И (ТУ 5764-002-25310144-99) высотой 65 мм;

· теплоизоляционного слоя из вермикулитовых плит ПВИ-ТСВ-350 (ТУ 5767-014-2168872-04) высотой 65 мм;

· слоя шамотной засыпки ЗШБ-1,3 (ГОСТ 23037-99) толщиной 50 мм.