ЭЛЕКТРОЛИЗЕР МЕЧТЫ: 1’000’000 АМПЕР
René von Kaenel , Jacques Antille, Louis Bugnion, Laure von Kaenel
KAN-NAK Ltd., Sierre, Switzerland
Ключевые слова: Высокая производительность, низкий удельный расход энергии, низ-кие выбросы
С. 579-586
Реферат
Алюминиевая промышленность постоянно изыскивает способы снижения производ-ственных затрат. За последние три десятилетия это было достигнуто за счет экономии мас-штабов, при этом размеры электролизера были увеличены, что позволило применять более высокую силу тока для увеличения объемов производства и производительности. В статье об-суждается вопрос, при каких условиях можно достичь качественное изменение без увеличения размеров кожуха. Обсуждается конструкция электролизера будущего с точки зрения распре-деления напряжения, тепловых потерь, экономии энергии, производительности и экологиче-ских последствий.
Введение
За последние три десятилетия сила тока электролизной серии существенно возросла и достигла 600 kA. За тот же период все заводы существенно увеличили производительность своих электролизеров, увеличив размер анода и плотность анодного тока. Это было достиг-нуто за счет улучшения конструкции катода и блюмсов, иногда совместно с модификацией ошиновки с целью улучшения магнитогидродинамической стабильности электролизера. Улучшенное магнитогидродинамическое состояние электролизера позволяет уменьшить меж-полюсное расстояние (МПР), необходимое для достижения корректного теплового баланса.
|
|
|
Если производительность электролизера выражать в тоннах в год на квадратный метр внутри электролизера, подтвержденный прирост будет в диапазоне от 10 до 30 %. В лучшем случае будет достигнут показатель в 80 % в зависимости от исходного состояния технологии электро-лизера и уровня оптимизации. За тот же период выход по току также возрос, лучшие технологии показывают результат, близкий к 96 %. При анализе развития удельного расхода энергии (E) можно видеть, что на многих заводах достигнуто снижение с уровня выше 14 кВт⋅ч/кг до 13 кВт⋅ч и ниже. Теоретически расход энергии выражается следующим образом:
E = 1.431 / η + 4.915 кВт⋅ч/кг
где η – выход по току.
Энергетическая эффективность определяется отношением необходимой энергии к использованной энергии. Энергетическая эффективность процесса Эру-Холла не-высока, как показано в Таблице 1. За последние 30 лет достигнут прирост с 43 % до 48 %, в самых лучших случаях этот показатель возрос до 50 %.
Таблица 1
Энергетическая эффективность процесса Эру-Холла
Для Насти Рукосуевой
ВЫХОД ПО ТОКУ КАК ОСНОВНОЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ
|
|
|
М.Д. Окулов , Н.В. Немчинова
ФГБОУ ВО Иркутский национальный исследовательский технический университет
г. Иркутск, Россия
Выход по току является важным критерием работы алюминиевых электролизёров. Его определение является теоретически чётким и недвусмысленным. Как известно, он выражается отношением между фактически полученным алюминием и теоретически возможным получе-нием металла (в процентах) согласно закону Фарадея.
Выход по току всегда находится в центре внимания не только технологов, но и управ-ленцев, так как этот параметр прямо или косвенно связан с работой промышленных электро-лизёров.
В настоящее время имеется возможность круглогодично достигать выход по току от 94 до 95 % на целых сериях электролиза из современных электролизёров, работающих на высо-кой силе тока и оснащённых предварительно обожжёнными анодами (ОА). Из литературных источников известно, что опытные электролизёры (например, в США) в течение коротких периодов времени работали с выходом по току 95-96 %.
Технология электролиза в настоящее время привела к созданию современных мощных электролизёров с очень плоской и спокойной поверхностью зеркала металла с колебанием его толщины менее чем на 2 см. Искривление зеркала металла очень небольшое, и скорости в по-верхности раздела «металл – электролит» очень низкие. Моделирование магнитных полей и расчёты обеспечили эти достижения, которые в конечном счете позволили существенно по-высить выход по току.
|
|
|
Величина искривления зеркала металла оказывает значительное влияние на выход по току. Искривлённое зеркало металла часто бывает нестабильным, и его толщина может начать колебаться вследствие небольших нарушений в технологическом процессе. Это может привести к локальным зонам с очень малым межполюсным расстоянием (МПР).
Были разработаны системы управления технологическим процессом с использованием микропроцессоров на основе скорости изменения сопротивления электролизёра с учётом разных скоростей систем точечного питания электролизёров глинозёмом. Они обеспечивают хороший контроль средней концентрации глинозёма в электролите, а также МПР и напряже-ния в электролизёре. Это в свою очередь обеспечило уменьшение краткосрочных изменений температуры электролита, и более стабильный тепловой баланс электролизёра, и вследствие всего этого более устойчивый химический состав электролита.
|
|
|
Резко снизилась частота анодных эффектов (примерно до 1 шт. в неделю), и замена анода в настоящее время является самым серьёзным нарушением во время работы современных электролизёров.
Произошли усовершен-ствования в точности и управлении монтажом анодов. Очистку анодных огарков в настоящее время производят за пределами электролизёра, при этом тщательно удаляют с них застывшие куски электролита, убирают шлам и куски угольных анодов из электролита после удаления анода перед установкой нового.
Обращают внимание на влияние характеристик используемых сырьевых материалов на данный основной показатель процесса электролиза. Для оптимизации производственных результатов постоянно необходимы глинозём высокого качества и уголь-ные аноды, не содержащие вредных примесей. Все это обеспечило долгосрочный выход по току 94-95 % на современных электролизёрах с ОА.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 171; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!