Конструкции электролизеров с обожженными анодами, их монтаж и демонтаж

Конструкции электролизеров с  обожженными  анодами, их монтаж и демонтаж

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКЦИЯХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ.   АНОДНОЕ   УСТРОЙСТВО,   УКРЫТИЕ

Любая электролизная ванна, в которой производят алюминий, независимо от ее конструкции и мощности, состоит из металлического кожуха, футерованного внут­ри огнеупорным кирпичом и углеродистыми материала­ми; проводящей ток угольной подины, служащей като­дом (катодное устройство); анодного узла; ошиновки (анодной и катодной); опорных металлоконструкций и, как правило, специальных укрытий с системой отсоса для улавливания и удаления газов.

Угольная подина шахты электролизера служит като­дом и в процессе эксплуатации электролизера покрыта слоем расплавленного алюминия. Анод электролизера по­гружен в слой электролита, находящийся над расплав­ленным алюминием.

Промышленный электролизер питается постоянным током не только для осуществления электрохимического процесса разложения глинозема, но и для внутреннего обогрева за счет джоулева тепла, развиваемого током при прохождении его через слой электролита и другие узлы электролизера.

Современные электролизеры, независимо от мощно­сти, по конструкции анодного узла можно подразделить на три типа: с непрерывным самообжигающимся анодом и боковым токоподводом, с непрерывном самообжигаю­щимся анодом и верхним токоподводом и с обожженны­ми анодами. Последний тип электролизера, как прави­ло, многоанодный.

Известна также система электролизера с обожженны­ми блоками, состоящего из одного анода, собранного из обожженных блоков, склеенных между собой специальной угольной массой. Эта конструкция не получила ши­рокого распространения, но, по опубликованным данным, эксплуатируется в ФРГ.

Опишем более распространенный вид электролизеров - электро­лизеров с обожженными анодами (многоанодные).

Такой тип электролизеров стали применять в мировой алюминиевой промышленности при становлении этой новой отрасли производства. Постепенно мощность этих электролизеров увеличивалась в результате повышения силы тока за счет увеличения суммарной площади анод­ных блоков и размеров катода.

Электролизер с обожженными анодами на 40 кА по­казан на рисунке 1.

Ванна имеет жесткий прямоугольный кожух, склепан­ный или сваренный  из   листа  и   швеллеров. Кожух за­креплен на фундаменте с помощью анкерных болтов. На фундаменте из нескольких рядов огнеупорного кирпича выложен цоколь ванны, _на поверхность которого

Рисунок 1 – Электролизер с обожженными анодами на 40 кА.

Продольны разрез:

1 - кожух; 2 - подина; 3 – анод; 4 – контактный узел анодная шина  - анод; 5 – анодная шина; 6 – механизм подъема анодной системы; 7 – катодная ошиновка; 8 – металлоконструкции

нанесен слой углеродистой массы   (подушка). На угольную подушку установлены катодные блоки, промежутки между которыми заполнены  углеродистой массой. Каждый катодный блок в нижней своей части имеет паз, в который вставлен стальной токоподводящий катодный стержень, скрепленный с блоком чугуном.   Выходящие через окна в кожухе концы катодных  стержней с помощью гибких пакетов подсоединены к катодной  ошиновке электроли­зера.

Угольные катодные блоки с токоподводящими катод­ными стержнями, сцементированные углеродистой подо­вой массой, образуют подину электролизера. Стойкость подины зависит от многих   факторов, однако при хорошем качестве ее монтажа, правильном режиме эксплуатации электролизера, начиная с периода обжига, и прочном кожухе подины электролизеров служат до 8 лет.

Боковая поверхность рабочего пространства (шахты) электролизера футерована специальными угольными бо­ковыми плитами и теплоизолирована с   помощью огнеупорного кирпича, а иногда и асбеста.

Анодное устройство электролизера на 40 кА состоит из 15—16 обожженных угольных анодов размером 400х550х400 мм, которые с помощью алюминиевых анододержателей и  клиновых  зажимов  крепятся  к  анодной шине.

Анод (рисунок 2) представляет собой угольный блок, в два гнезда которого вставлены стальные ниппели, скрепленные с помощью болтов с алюминиевым анододержателем. Электрический контакт стального ниппеля с телом угольного блока создается   с   помощью  специального чугуна, заливаемого в угольный блок при монтаже анода.      Анододержатель в целях предохранения от повреждений может иметь стальную защитную полосу (как правило,  в связи с переходом     на     увеличенное сечение    анододержателей алюминиевые штанги доста­точно прочны и монтируют­ся   без стальных    полос). Аноды подвешены   на  раме из двух алюминиевых шин, которая     служит    одновременно    и    токопроводящим элементов    конструкции,   и несущей балкой анодной системы.  Посредством   штурвала и винтового подъемного механизма анодная рама вместе с закрепленными на них анодами может перемещаться в вертикальном направлении.

Описанный выше электролизер   не   имеет   никакого вентиляционного   укрытия.   Поэтому при эксплуатации электролизеров с предварительно обожженными анодами без   укрытия   хотя и отсутствуют   вредные для здоровья трудящихся   продукты  обжига анодов — пековые погоны, атмосфера корпусов загрязнена выделяющимися в процессе электролиза фтористым водородом и пылью. Описанная выше конструкция электролизера эксплуа­тировалась долгие годы на первенце алюминиевой про­мышленности нашей страны — Волховском алюминиевом заводе.   Постепенно   конструкция   этого   электролизера претерпела значительную   модернизацию.   В настоящее время такой электролизер работает на силе тока около 50 кА. Электролизер   оснащен   двенадцатью   анодами, каждый из которых состоит из двух блоков, в которых для упрощения монтажа два ниппельных гнезда заме­нены одним.