Конструктивный и технологический расчет электролизера

Конструктивный и технологический

расчет электролизера. 

Конструктивный расчёт электролизёра.

   Электролизёры ОА на 300 кА фирмы ,,Пешине,, работают на анодной плотности тока 0,78 а/см². Отечественные электролизёры с обожжёнными анодами на силу тока 175 кА  и 260 кА работают с анодной плотностью тока 0,72 а/см² (ТадАЗ,СаАЗ). 

   Анодную плотность тока выбираем с учётом достижений на передовых заводах и принимаем равную 0,74 а/см² для силы тока 300 кА.

   Тогда площадь сечения анода равна:

   S_a=I/i_a ,где

   I-сила тока, А.

   I_a-плотность тока, а/см²

   S_a=300000/0,74=405405 см²

   При конструктивном расчёте анодного устройства следует ориентироваться на типоразмеры серийно выпускаемых анодов.В настоящем проекте принимаем анодные блоки размером 145*70*60 см. Тогда количество блоков в анодном массиве будет равно:

   n_б=S_a/l*b, где

   b-ширина анодного блока, см.

   l-длина анодного блока, см.

   S_a-площадь сечения анода,см²

   n_б=405405/145*70=39,94

   т.е количество анодных блоков принимаем равным 40шт.

   Общая длина анодного массива определяется из выражения:

   L_а=n_б/2*b+5*(n_б/2-1),см и равна:

   L_а=40/2*70+5*(40/2-1)=1400+95=1495 см

   Ширина анодного массива равна:

   В_а=2*l+160 ,см

     В_а=2*1450+160=306 см

   Рассчитываем внутренние размеры шахты:

   Согласно практическим данным оптимальное расстояние от продольной стороны анода до:

   -боковой футеровки (b_ш) принимаем 400 мм

   -торцевой футеровки (l_ш) принимаем 400 мм.

 Тогда внутренняя длина шахты составит :

   L_ш=L_а+2l_ш ,см

   L_а-общая длина анодного массива.

   L_ш=1495+2*40=1575см

Внутренняя ширина шахты :

   В_ш=В_а+2b_ш ,см

   B_а-ширина анодного массива.

   B_ш=306 +2*40=386см

 Глубина шахты (H_ш) определяется как сумма высоты слоя металла (h_ш) , толщины слоя электролита (h_э) , толщины кромки электролита со слоем глинозёма (h_г)

   H_ш=h_м+h_э+h_г

 Согласно практическим данным для ванн большой мощности принимаем:

   h_м=400мм

   h_э=150мм

   h_г=50мм

   H_ш=40+15+5=60см

 Расчёт основных размеров подины.

     Отечественной промышленностью выпускаются катодные блоки сечением 400*400мм и длиною 600,1400,2000,2200мм.

   Для данного проекта выбираем блоки размерами 400*550*2000мм и 400*550*1400мм.

Число пар блоков определяем по формуле :

   n=L_ш/h_бл+40, где

   L_ш-длина шахты катода,мм

   h_бл-высота катодного блока, мм

   40-зазор на склейку катодных блоков,мм

   n=15750/(550+40)=26 пар шт.

Расстояние между катодными блоками и боковой футеровкой шахты катода определяется:

   c=(В_ш-(В₁-В₂+4))/2,см

  В_ш-внутренняя ширина шахты,см

  В₁,В₂-длины выбранных катодных блоков,см

  4-зазор на склейку катодных блоков

  c=(386-(200+140+4))/2=21см

  Ширина шва между катодными блоками и торцевой футеровкой составляет:   

   d= (L_ш-(n*55+(n-1)*4)/2

   L_ш- внутренняя длина шахты,см.

n- количество пар блоков( катодных), шт.

d=( 1575-(26*55+(26-1)*4))/2=(1575-1530)/2=22,5см

Размеры катодного кожуха.

Принимаем в зависимости от геометрических размеров шахты ванны и толщены слоя футеровочных и теплоизоляционных материалов.

На рисунке       приведена схема футеровки подины .

1. Асбестовый лист, толщину (б₆) принемаем равной 10мм.

2. Засыпка из шамотной крупки:

     -б₂¹ на дне, принимаем равной 40 мм.

     -б₂^II со стороны борта , принимаем 40мм.

3. Кирпичная футеровка:

    -шамотный кирпич P=2 ряда.

-кирпич легковесный Q=4ряда.

4. Углеродистая подушка, толщину(б₄) принимаем равной 30мм.

5. Футеровочная угольная плита. Исходя из геометрических размеров шахты ванны выбираем плиту размерами 1700*700*200мм.

6. Стальной кожух, 12мм.

 Внутренняя длина катодного кожуха составляет:

       L=L_ш+2(20+б₂¹) +2d, см.

   L_ш-внутренняя длина шахты,см.

   d  -шов между катодными блоками и торцевой футеровкой, см.

        L=1575+2(20+4)+2*22,5=1575+48+45=1668см.

Внутренняя ширина катодного кожуха составляет:

        В=В_ш+2(б₂^II+20)+2c ,см.

   В_ш- внутренняя ширина шахты, см.

   с  - расстояние между катодными блоками и боковой футеровкой.

В=386+2(4+20)+2*21=476см.

   Высота катодного кожуха:

     Н=Н_ш+40+б₄+(P+Q)*6,5+б₂¹+б₆,см. 

     Н=60+40+3+(2+4)*6,5+4+1=147см.