Спосіб автоматичного управління витяжки електролізних ванн для виробництва алюмінію і пристрій для його здійснення

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (51)4 С 25 С 3/20 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ГННТ СССР (21) 3997403/23-02 (86) PCT/FI? 85/00104 ( 0 2 , 0 5 . 8 5 ) (22) 02.01.86 (31) 8407521 (32) 0 3 . 0 5 . 8 4 (33) FR (46) 1 5 . 0 4 . 8 9 . Бюл. К 14 * » (71) Адюминиюм Пешинэ (FR) (72) Жорж Дюпра, Бернар Лангон • и Бенуа Сюльмон (FR) (53) ,669.713.723.002 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Ъ 185075, кл. С 25 С 3/22, 1965, (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЫТЯЖКОЙ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ ВАНН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к лроизводству алюминия методом электролиза, Цель - экономия электроэнергии и уменьшение количества вредных выбросов в атмосферу. Согласно изобретению производится автоматический пе реход на режим усиленного всасывания г а з о в , выделяемых электролизерами батареи для производства алюминия методом огневого электролиза по технологии фирмы Алл-Эру, причем каждый электролизер по периферии закрыт множеством съемных кожухов, герметичных между собой и' по отношению к их опорам на периферии электролизера, а г а зы улавливаются на каждом электролизере при помощи по меньшей мере одного канала, связанного с централизованной системой всасывания. Осуществляется непрерывное измерение температуры газов в канале. Открытие по меньшей мере одного кожуха влечет за собой резкое падение температуры, что позволяет включить усиленное всасывание , которое автоматически выключается* как только все кожухи закрыты» поскольку температура вновь приходит к первоначальному значению. 2 с . и 6 э . п . ф-лы, h и л . , і табл. 1 Изобретение относится к производству алюминия методом электролиза. Цель изобретения - экономия элект роэнергии и уменьшение количества вр'едных выбросов в атмосферу. На фиг. 1 представлен электролиз е р , общий вид; на фиг. 2 - схема всасывающего контура электролизера; на фиг. 3 - блок-схема алгоритма для осуществления способа; на фиг.4 блок-схема устройства для реализации способа. It.' . \Л Ь -і г Фиг. 2, 3 , 4 соответствуют изобретению, реализованному для одного электролизера с пятью отсасывающими каналами. Электролизер включает в иебя горизонтальную балку 1, образующую суперструктуру электролизера, на которой смонтированы ковши питания глиноземом (не показаны), анодная пластина 2 (положительная), штоки-держатели 3 анодов, жестко крепяідиеся на анодной пластине 2 при помощи у с т ройств 4. Изношенный анод 5 вынут из в С 3 4 14737 i8 электролизера после снятия двух коУстройство г,лч реализации способа жухов 6 (один из них виден на фиг.1) , (фиг. 4) состоит из -заслонок 18, блокоторые укладываются по обе стороны ка 19 управления, соединенного своотверстия на другие закрытые кожуими входами с термопарами 11 - 15, а 5 хи 7. ' выходами - с исполнительными органами заслонок 18, которые могут быть Решетка 8, сообщающаяся с подвальвыполнены из последовательно соединым помещением, служит для подачи ненных электроклапана 20, гидравлисвежего воздуха в рабочую зону. Электролизер имеет ванну 9, JQ ческого домкрата 21, тяги 22. На фиг. 2 электролизер разделен на Блок 19 управления содержит средпять зон всасывания, обозначенных ства для реализации алгоритма,предбуквами А-Е и соответствующих каждая! ставленного на фиг. 3. Кроме того, ширине двух кожухов. Каждая зона блок 19 содержит средства (на фиг. 4 имеет свой канал А м В 1 , С 1 ( D 1 5 Е, \$ не показаны) для световой и/или звуое всасывания, размеры которого опредековой сигнализации и с динен с вылены так, чтобы обеспечивать в кажчислительной машиной. Устройство дом из этих каналов заранее опредефункционирует в соответствии с алго ленный расход в соответствии с георитмом, представленном „на фиг. 3. метрией электролизера. 2Q Очень простое и эффективное решеПять каналов А,, В , С? , D,, Е< ние для перехода в режим усиленного выходят в общий коллектор 10 электровсасывания состоит з установке в кажлизера, связанный с центральным всадом канале подвижной заслонки 18 или сывающим устройством, не представлендиафрагмы, приводимой в действие сином на чертеже. 25 ловым цилиндром и обеспечивающей в нормальном положении расход N м/мин, В представленном на чертеже часта в полностью открытом положении расном случае термопары 11 - 15 располоход X*N ма/мин,ггде X чаще всего сосжены на выходе каждого канала. Канатавляет от 1,5 до 3« лы собираются в общий коллектор 16. Термопарами могут быть, например, 30 В качестве подвижной заслонки можтермопары типа никель-хром + сплав но, например, использовать цельную никеля с коаксиальной структурой, пластину, поворачивающуюся вокруг имеющие относительно высокую чувствиоси, установленной с большим или тельность и прекрасную стойкость к • меньшим наклоном относительно направвоздействию фтористых газов, выделяюления газового потока в зависимости 35 от желаемого расхода, или же подвижщихся из электролизной ванны. ная заслонка может представлять Была определена средняя стабилисобой цельную или перфорированную отзированная температура на различных кидывающуюся пластину, закрывающую термопарах при нормальном режиме всасывания : когда все кожухи закрыты, дл определенный процент сечения канала, более или менее -отклоняющуюся при! включая люк 17, расположенный в пеусиленном всасывании. редней части электролизера и открывающий доступ к месту забора жидкого Управление заслонками обеспечиваалюминия (сливной люк); при открытии ется небольшими силовыми цилиндрами, одного кожуха, расположенного в од- . . расположенными снаружи электролизера , ной из 'зон А-Е, и сливного люка. Реи его каналов. зультаты представлены в .'таблице. Управление расходом газа может также осуществляться при помощи сужения и расширения участка канала, выИз таблицы следует, что открытие полненного из эластичного материала, Пгабого одного кожуха вызывает по 50 стойкого к воздействию температуры и меньшей мере в одной из течек, где фтористых соединений. Сужение осурасположены термопары, падение темществляется либо механическим путем, пературы потока воздуха„ превышающее либо гихіравлическим путем при помощи 50 е С, причем это падение регистрируподачи жидкости, заключенной в двойется в течение всего нескольких сеную оболочку (клапан), охватывающую кунд. Этого достаточно для того, чтоэластичный участок канала. бы с абсолютной надежностью выдать электрический сигнал перехода на реВ случае электролизеров меньших жим усиленного всасывания. размеров, имеющих лишь один всаеы 1473718 электролизеров, для указания, что повающии контур, измерение температуры меньшей мере один кожух какого-то может производиться на входе газа в электролизера открыт (или йе закрылобщий коллектор 16. В этом случае пася) или что в данной группе электродение температуры газового потока при открытии одного кожуха может не Д О лизеров открыто такое-то число кожу0 ГА хов. Например, в батарее из 150 элекстиг-ать 50 , оставаясь при этом равтролизеров» система всасывания котоным не менее 20 С, что в любом слурой обслуживает пять групп по 30 чае достаточно для надежного пере10 электролизеров в каждой, было обнаключения на режим усиленного всасыружено» что при одновременном открывания. Кроме того, опытным путем было тии более 4 кожухов всасывание, переустановлено, что в случае электролиключаемое на усиленное всасывание, зеров на 280 кА можно осуществлять становится недостаточным, В этом измерение температуры всего в одной точке, устанавливая термопары за зо- 15 случае можно подать сигнал тревоги, с тем чтобы информировать обслужиной схождения всех пяти газовых потовающий персонал о том, что следует ков, идущих из пяти улавливающих каповременить с открытием пятого (или налов. Чувствительность снижается, п-го) кожуха„ но остается достаточной для осуществТаким же образом можно узнать, ления предлагаемого способа. 20 где находится плохо закрытый, или заПри установке на место снятых кобытый в открытом положении кожух. жухов температура быстро возрастает Таким образом, при помощи центрадо величины, которая не всегда (по лизованного управления можно управкрайней мере, в первые секунды) равтакже на первоначальной температуре до от- 25 лять количеством кожухов, а временем их открытия или закрытия. крывания одного или несколько кожу•Сигнал, вызываемый прохождением порохов. Однако здесь также повышение говых значений t t (i) и t-i(i), постутемпературы происходит достаточно пает на контрольное вычислительное быстро (несколько секунд) для того, устройство (на чертежах не показано), чтобы подать сигнал возврата к режи30 которое определяет и может выдавать му нормального всасывания. информацию, относящуюся к балансу, В зависимости от размеров электтревоге, ^различным расчетам, связанролизеров и особенностей всасывающих ным с осуществлением предлагаемого контуров определяется первое порогоспособа. вое значение температуры t^(i) и при 35 Применение изобретения дает возснижении температуры газов t(i) в І-м можность экономить энергию, потребканале переходят на режим усиленного ляемую всасывающей системой1. Обычная всасывания, определяется также втовсасывающая система с постоянным расрая пороговая величина температуры ходом 3 м 3 /с на электролизер потребt 1 (i), при-превышении которой осуществляется возврат к режиму нормаль- 40 ляет примерно 300 кВт'Ч на тонну произведенного алюминия, что представляного всасывания, причем значения ет собой довольно существенную часть t j(i) и t i(i) могут быть равны или от общего потребления для электролине равны между собой. за количества энергии, составляющего В случае, представленном в табли45 12 500-13 500 кВт ч. За счет применеце, порог t1(i) включения усиленного ния предлагаемого способа можно всасывания может быть Ю 0 ° С , а порог уменьшить расход всасывания до 2 м/с t^(i) возврата к нормальному всасываа на электролизер, причем усиленное нию может быть 70 или 80 С. всасывание с расходом 3 м /с будет Кроме включения усиленного всасы50 осуществляться в течение примерно вания, предлагаемый способ позволяет 5Z общего времени работы электроливыполнить некоторое число функций, зера. Экономия может составить 60 связанных с эксплуатацией современ90 кВт-ч на тонну произведенного алюных электролизных ванн большой мощминия. ности. Кроме включения усиленного 55 Преимуществами предлагаемого сповсасывания, при переходе порогов соба являются также повышение эффекt i(i) и с -iXi) выдается сигнал к вклютивности очистки газов за счет оптичению светового и/или звукового сигмизации при открывании кожухов; снинала на пульте, объединяющем группы 7 147371 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при пересечении текущей температурой t ( i ) заданных по технологии пороговых значений t 1 ( i ) и t . ( i ) производится световая и/или звуковая сигнализация. 4. Устройство для автоматического' управления вытяжкой электролизных ванн для производства алюминия, преимущественно при отсасывании газа от каждого электролизера при помощи по меньшей мере одного отсасывающего канала, содержащее общую для всех каналов систему всасывания, о т л и ,15 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 1. Способ автоматического управлеэкономии электроэнергии, уменьшения ния вытяжкой электролизных ванн для , количества вредных выбросов в атмоспроизводства алюминия, преимуществен-, феру, оно снабжено средствами для изно при производстве алюминия методом мерения температуры отходящих газов огневого электролиза по технологии 20 и изменения их расхода, установленныфирмы Алл-Эру в электролизерах со ми в каждом из каналов, блоком управсъемными кожухами и системой газоления, содержащим элементы задания очистки, включающий отвод газов от температуры и элементы сравнения, каждого электролизера по меньшей мере Ічерез один отсасывающий канал,соединен- 1 ^ причем входы блока управления соединый с общей для всех электролизеров сис- нены со средствами для измерения температуры, а выходы блока управления темой всасывания, о т л и ч а ю соединены со средствами для изменещийся тем, что, с целью эконоГния расхода газов. мии электроэнергии, уменьшения коли5. Устройство по п. 4, о т л и чества вредных выбросов в атмосферу, jn ч а ю щ е е с я тем, что в качестве дополнительно непрерывно измеряют средства для измерения температуры температуру t ( i ) газов в каждом из использована термопара. отсасывающих каналов и сравнивают ее с первым заданным по технологии поро6. Устройство по п. 4, о т л и говым значением температуры t ^ ( i ) гач а ю щ е е с я тем, что в качестве зов, причем при t ( i ) і г ( і ) для всех отсасывающих кач а ю щ е е с я тем, что средство налов уменьшают расход газов до пердля изменения расхода отходящих газоы воначального значения в тех отсасыв каждом канале выполнено из эластичвакщих каналах, для которых выполненого материала. но условие t ( i ) ^t .,(i). 45 8. Устройство по п. 4, о т л и 2, Способ по п. I, о т л и ч а ю ч а ю щ е е с я тем, что блок управщийся тем, что соотношение расления содержит средства звуковой хода газов в режиме усиленного всасыи/или визуальной тревожной сигнализавания к расходу газов в нормальном ции и соединен с вычислительной маширежиме составляет 1,5 - 3. 50 ной. жение количества неуловленных фтористых выделений; устранение риска забыть один или несколько кожухов в открытом положении,' в результате чего облегчается работа обслуживающего ( персонала; простота устройства, обусловливающая его невысокую стоимость; возможность определить тепловой баланс электролизера: зная рас- JQ ходгазов и их температуру, легко вычислить тепловую мощность,, отбираемую газами. Формула и з о б р е т е н и я V 1473718 Температура термопар t, At, С, по кгналам .остояние зон и измеренные отклонения А Закрыты кожухи и люки t(i) Открыта зона А I 75 170 t (2) 100 -70 75 -95 125 t (О t 80 at -95 Открыта зона В t I 40 at -35 t I 50 At -25 Открыта зона D t 200 125 Открыта зона Е t 220 At +45 Открыт слквной люк t 230 &t +55 Открыта зона С I 50 t (3) I 30 -20 100 -50 70 -80 100 -50 120 -30 150 0 -45 I 50 -20 I/O 0 I 80 + !0 I 30 t (4) I 50 +20 I 30 0 I 20 -10 75 -55 70 -60 70 -60 Фа» 1 I J-m • - - -y^ - —Г ^^— 'J" ~ •" rr Bt — — '' f f v\ \ W ^ ^ A. 175 t (5) 130 -45 130 -45 120 -55 120 -55 80 -95 55 -120 473718 л' \/ І И) £ Нет tflt'i йа дкшчение усат ной вытятки в™——ж ж in) > U > tt > tz > h Hem (г) (3) (fy) (5) Да ОстанМка усиленной вытяжки Фиг Л Редактор М.Циткина Составитель А.Абросимов Техред Л.Оі.ийньгк Корректор Л.Пилипенко Заказ 1732/59 Тираж 605 Подписное В И П Государственного комитета по изобретениям к открытиям при ГКЇ1Т СССР НИИ 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г . Ужгород, ул* Гагарина,101