Обожженный анод алюминиевого электролизера
Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к анодному устройству алюминиевых электролизеров. Обожженный анод содержит обожженный угольный блок, кронштейн с ниппелями, расположенными вдоль продольной оси обожженного угольного блока. Ниппеля закреплены в ниппельных гнездах, выполненных в обожженном аноде. Анододержатель соединен с кронштейном при помощи биметаллической пластины, расположенной в горизонтальной плоскости. Кронштейн и ниппеля имеют сечение округлой формы, радиусом R составляющем 0,045-0,08 длины и 0,09-0,165 ширины обожженного угольного блока или ниппеля выполнены с увеличенным радиусом в нижней части на 1/3 относительно верхней части ниппеля. Переход от кронштейна к крайним ниппелям выполнен под углом 5-45°. При использовании заявляемой конструкции, теплоотдача с поверхности кронштейна увеличивается, снижается температура и электросопротивление кронштейна и увеличивается рабочая сила тока на электролизере. 2 ил.
Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к анодному устройству алюминиевых электролизеров.
Известен обожженный анод алюминиевого электролизера, состоящий из угольных блоков, анододержателя и ниппельного кронштейна, соединенных между собой с помощью стержней с клиньями, в котором анододержатель в нижней части снабжен пазом, охватывающим ниппельный кронштейн, и прорезью по продольной оси, заканчивающейся отверстием (авторское свидетельство СССР 354003, С22D 3/02, 3/12, опубл. 09.10.72).
Недостатком известного обожженного анода является то, что, во-первых, каждому ниппелю соответствует свой обожженный угольный блок, что создает высокий риск отказа в работе данного анода при плохом контакте ниппель - обожженный угольный блок. Во-вторых, наличие механических соединений создает контактные сопротивления, в которых происходят дополнительные падения напряжения, что в свою очередь препятствует увеличению рабочей силы тока на электролизере.
Наиболее близким к заявленному устройству является обожженный анод алюминиевого электролизера, состоящий из обожженного угольного блока, кронштейна с ниппелями, расположенными вдоль продольной оси обожженного угольного блока и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах, и анододержателя, соединенного с кронштейном, крайние ниппеля которого распложены на расстоянии между их вертикальными осями, составляющем 0,55-0,60 длины обожженного угольного блока, а ниппельные гнезда выполнены диаметром, составляющим 0,12-0,15 длины и 0,25-0,31 ширины обожженного угольного блока (патент RU 2196193, С25С 3/12, опубл. 10.01.2003).
Недостатком такого обожженного анода является то, что верхняя грань кронштейна представляет собой горизонтальную плоскость, на которой скапливается глинозем (сырье) подаваемый в электролизер, а также используемый для утепления верхней части анодного массива. В результате чего теплоотдача с поверхности кронштейна уменьшается, увеличиваются температура, электросопротивление и падение напряжения в аноде, что в свою очередь препятствует увеличению рабочей силы тока на электролизере.
В основу полезной модели положена задача, разработать обожженный анод алюминиевого электролизера, конструкция которого позволяла бы увеличить рабочую силу тока электролизера за счет снижения падения напряжения в анодном устройстве, которое достигается за счет уменьшения электросопротивления кронштейна вызванного снижением температуры за счет интенсификации теплообмена.
Техническим результатом полезной модели является увеличение теплоотдачи с поверхности кронштейна, снижение температуры и электросопротивления кронштейна.
Технический результат достигается тем, что в обожженном аноде, содержащем обожженный угольный блок, кронштейн с ниппелями, расположенными вдоль продольной оси обожженного угольного блока и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах, и анододержатель, соединенный с кронштейном, согласно заявляемому решению, кронштейн и ниппеля имеют сечение округлой формы, радиусом R составляющем 0,045-0,08 длины и 0,09-0,165 ширины обожженного угольного блока или ниппеля выполнены с увеличенным радиусом в нижней части на 1/3 относительно верхней части ниппеля, кроме того переход от кронштейна к крайним ниппелям выполнен под углом 5-45°.
На фиг.1. изображена заявленная конструкция, на фиг.2 - заявленная конструкция с увеличенным радиусом ниппеля в нижней части.
Обожженный анод содержит обожженный угольный блок 1, кронштейн 2 с ниппелями 3, расположенными вдоль продольной оси обожженного угольного блока 1 и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах 4, и анододержатель 5, соединенный с кронштейном при помощи биметаллической пластины 6, расположенной в горизонтальной плоскости. При этом кронштейн 2 и ниппеля 3 имеют сечение округлой формы, радиусом R составляющем 0,045-0,08 длины и 0,09-0,165 ширины обожженного угольного блока 1 или ниппеля 3 выполнены с увеличенным радиусом в нижней части на 1/3 относительно верхней части ниппеля 3, кроме того переход от кронштейна 2 к крайним ниппелям 3 выполнен под углом 5-45°.
В качестве примера рассмотрим электролизер С-255. Данный электролизер работает с анодным устройством, выполненным по типу RU 2196193 - прототипа, в котором используются обожженный угольный блок длиной 1450 мм и шириной 700 мм, ниппеля радиусом 70 мм (0,048 длины и 0,1 ширины обожженного угольного блока). В этом случае, рабочая сила тока на электролизере составит 301 кА, потери тепла с поверхности анодного устройства 312,2 кВт, падение напряжения в анодном устройстве 0,468 В (таблица 1).
Использование заявленного анодного устройства с обожженным угольным блоком длиной 1450 мм и шириной 700 мм и ниппелями радиусом 65 мм (0,045 длины и 0,092 ширины обожженного угольного блока) приведет к интенсификации теплообмена. В результате чего увеличатся тепловые потери с анодного устройства, уменьшатся температура и электрическое сопротивление кронштейна. Чтобы сохранить требуемый тепловой баланс электролизера необходимо увеличить силу тока до 302 кА. При этом тепловые потери с анодного устройства составят 313,1 кВт, а падение напряжения в анодном устройстве 0,456 В (таблица 1).
Использование заявленного анодного устройства с обожженным угольным блоком длиной 1450 мм и шириной 700 мм и ниппелями радиусом 70 мм (0,048 длины и 0,1 ширины обожженного угольного блока) приведет к интенсификации теплообмена. В результате чего увеличатся тепловые потери с анодного устройства, уменьшатся температура и электрическое сопротивление кронштейна. Чтобы сохранить требуемый тепловой баланс электролизера необходимо увеличить силу тока до 303 кА. При этом тепловые потери с анодного устройства составят 315,4 кВт, а падение напряжения в анодном устройстве 0,450 В (таблица 1).
Использование заявленного анодного устройства с обожженным угольным блоком длиной 1450 мм и шириной 700 мм и ниппелями радиусом 90 мм (0,062 длины и 0,128 ширины обожженного угольного блока) приведет к интенсификации теплообмена. В результате чего увеличатся тепловые потери с анодного устройства, уменьшатся температура и электрическое сопротивление кронштейна. Чтобы сохранить требуемый тепловой баланс электролизера необходимо увеличить силу тока до 308 кА. При этом тепловые потери с анодного устройства составят 327,6 кВт, а падение напряжения в анодном устройстве 0,397 В (таблица 1).
Использование заявленного анодного устройства с обожженным угольным блоком длиной 1450 мм и шириной 700 мм и ниппелями радиусом 110 мм (0,076 длины и 0,157 ширины обожженного угольного блока) приведет к интенсификации теплообмена. В результате чего увеличатся тепловые потери с анодного устройства, уменьшатся температура и электрическое сопротивление кронштейна. Чтобы сохранить требуемый тепловой баланс электролизера необходимо увеличить силу тока до 315 кА. При этом тепловые потери с анодного устройства составят 341,3 кВт, а падение напряжения в анодном устройстве 0,363 В (таблица 1).
Использование заявленного анодного устройства с обожженным угольным блоком длиной 1450 мм и шириной 700 мм и ниппелями радиусом 110 мм (0,080 длины и 0,165 ширины обожженного угольного блока) приведет к интенсификации теплообмена. В результате чего увеличатся тепловые потери с анодного устройства, уменьшатся температура и электрическое сопротивление кронштейна. Чтобы сохранить требуемый тепловой баланс электролизера необходимо увеличить силу тока до 317 кА. При этом тепловые потери с анодного устройства составят 343,5 кВт, а падение напряжения в анодном устройстве 0,341 В (таблица 1).
Использование заявленного анодного устройства с обожженным угольным блоком длиной 1450 мм и шириной 700 мм и ниппелями радиусом 70 мм в верхней части и 90 мм в нижней части (0,048/0,062 длины и 0,010/0,128 ширины обожженного угольного блока) приведет к интенсификации теплообмена. В результате чего увеличатся тепловые потери с анодного устройства, уменьшатся температура и электрическое сопротивление кронштейна. Чтобы сохранить требуемый тепловой баланс электролизера необходимо увеличить силу тока до 307 кА. При этом тепловые потери с анодного устройства составят 326,2 кВт, а падение напряжения в анодном устройстве 0,401 В (таблица 1).
Использование в анодном устройстве кронштейна и ниппелей заявляемой формы приводит к тому, что сырье, подаваемое в электролизер, а также используемое для утепления верхней части анодного массива не оседает на кронштейне, а скатывается вниз на обожженный угольный блок. В результате чего теплоотдача с поверхности кронштейна увеличивается, снижается температура и электросопротивление кронштейна и увеличивается рабочая сила тока на электролизере.
Полезная модель относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к анодному устройству алюминиевых электролизеров.
Известен обожженный анод алюминиевого электролизера, состоящий из угольных блоков, анододержателя и ниппельного кронштейна, соединенных между собой с помощью стержней с клиньями, в котором анододержатель в нижней части снабжен пазом, охватывающим ниппельный кронштейн, и прорезью по продольной оси, заканчивающейся отверстием (авторское свидетельство СССР 354003, С22D 3/02, 3/12, опубл. 09.10.72).
Недостатком известного обожженного анода является то, что, во-первых, каждому ниппелю соответствует свой обожженный угольный блок, что создает высокий риск отказа в работе данного анода при плохом контакте ниппель - обожженный угольный блок. Во-вторых, наличие механических соединений создает контактные сопротивления, в которых происходят дополнительные падения напряжения, что в свою очередь препятствует увеличению рабочей силы тока на электролизере.
Наиболее близким к заявленному устройству является обожженный анод алюминиевого электролизера, состоящий из обожженного угольного блока, кронштейна с ниппелями, расположенными вдоль продольной оси обожженного угольного блока и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах, и анододержателя, соединенного с кронштейном, крайние ниппеля которого распложены на расстоянии между их вертикальными осями, составляющем 0,55-0,60 длины обожженного угольного блока, а ниппельные гнезда выполнены диаметром, составляющим 0,12-0,15 длины и 0,25-0,31 ширины обожженного угольного блока (патент RU 2196193, С25С 3/12, опубл. 10.01.2003).
Недостатком такого обожженного анода является то, что верхняя грань кронштейна представляет собой горизонтальную плоскость, на которой скапливается глинозем (сырье) подаваемый в электролизер, а также используемый для утепления верхней части анодного массива. В результате чего теплоотдача с поверхности кронштейна уменьшается, увеличиваются температура, электросопротивление и падение напряжения в аноде, что в свою очередь препятствует увеличению рабочей силы тока на электролизере.
В основу полезной модели положена задача, разработать обожженный анод алюминиевого электролизера, конструкция которого позволяла бы увеличить рабочую силу тока электролизера за счет снижения падения напряжения в анодном устройстве, которое достигается за счет уменьшения электросопротивления кронштейна вызванного снижением температуры за счет интенсификации теплообмена.
Техническим результатом полезной модели является увеличение теплоотдачи с поверхности кронштейна, снижение температуры и электросопротивления кронштейна.
Технический результат достигается тем, что в обожженном аноде, содержащем обожженный угольный блок, кронштейн с ниппелями, расположенными вдоль продольной оси обожженного угольного блока и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах, и анододержатель, соединенный с кронштейном, согласно заявляемому решению, кронштейн и ниппеля имеют сечение округлой формы, радиусом R составляющем 0,045-0,08 длины и 0,09-0,165 ширины обожженного угольного блока или ниппеля выполнены с увеличенным радиусом в нижней части на 1/3 относительно верхней части ниппеля, кроме того переход от кронштейна к крайним ниппелям выполнен под углом 5-45°.
На фиг.1. изображена заявленная конструкция, на фиг.2 - заявленная конструкция с увеличенным радиусом ниппеля в нижней части.
Обожженный анод содержит обожженный угольный блок 1, кронштейн 2 с ниппелями 3, расположенными вдоль продольной оси обожженного угольного блока 1 и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах 4, и анододержатель 5, соединенный с кронштейном при помощи биметаллической пластины 6, расположенной в горизонтальной плоскости. При этом кронштейн 2 и ниппеля 3 имеют сечение округлой формы, радиусом R составляющем 0,045-0,08 длины и 0,09-0,165 ширины обожженного угольного блока 1 или ниппеля 3 выполнены с увеличенным радиусом в нижней части на 1/3 относительно верхней части ниппеля 3, кроме того переход от кронштейна 2 к крайним ниппелям 3 выполнен под углом 5-45°.
В качестве примера рассмотрим электролизер С-255. Данный электролизер работает с анодным устройством, выполненным по типу RU 2196193 - прототипа, в котором используются обожженный угольный блок длиной 1450 мм и шириной 700 мм, ниппеля радиусом 70 мм (0,048 длины и 0,1 ширины обожженного угольного блока). В этом случае, рабочая сила тока на электролизере составит 301 кА, потери тепла с поверхности анодного устройства 312,2 кВт, падение напряжения в анодном устройстве 0,468 В (таблица 1).
Использование заявленного анодного устройства с обожженным угольным блоком длиной 1450 мм и шириной 700 мм и ниппелями радиусом 65 мм (0,045 длины и 0,092 ширины обожженного угольного блока) приведет к интенсификации теплообмена. В результате чего увеличатся тепловые потери с анодного устройства, уменьшатся температура и электрическое сопротивление кронштейна. Чтобы сохранить требуемый тепловой баланс электролизера необходимо увеличить силу тока до 302 кА. При этом тепловые потери с анодного устройства составят 313,1 кВт, а падение напряжения в анодном устройстве 0,456 В (таблица 1).
Использование заявленного анодного устройства с обожженным угольным блоком длиной 1450 мм и шириной 700 мм и ниппелями радиусом 70 мм (0,048 длины и 0,1 ширины обожженного угольного блока) приведет к интенсификации теплообмена. В результате чего увеличатся тепловые потери с анодного устройства, уменьшатся температура и электрическое сопротивление кронштейна. Чтобы сохранить требуемый тепловой баланс электролизера необходимо увеличить силу тока до 303 кА. При этом тепловые потери с анодного устройства составят 315,4 кВт, а падение напряжения в анодном устройстве 0,450 В (таблица 1).
Использование заявленного анодного устройства с обожженным угольным блоком длиной 1450 мм и шириной 700 мм и ниппелями радиусом 90 мм (0,062 длины и 0,128 ширины обожженного угольного блока) приведет к интенсификации теплообмена. В результате чего увеличатся тепловые потери с анодного устройства, уменьшатся температура и электрическое сопротивление кронштейна. Чтобы сохранить требуемый тепловой баланс электролизера необходимо увеличить силу тока до 308 кА. При этом тепловые потери с анодного устройства составят 327,6 кВт, а падение напряжения в анодном устройстве 0,397 В (таблица 1).
Использование заявленного анодного устройства с обожженным угольным блоком длиной 1450 мм и шириной 700 мм и ниппелями радиусом 110 мм (0,076 длины и 0,157 ширины обожженного угольного блока) приведет к интенсификации теплообмена. В результате чего увеличатся тепловые потери с анодного устройства, уменьшатся температура и электрическое сопротивление кронштейна. Чтобы сохранить требуемый тепловой баланс электролизера необходимо увеличить силу тока до 315 кА. При этом тепловые потери с анодного устройства составят 341,3 кВт, а падение напряжения в анодном устройстве 0,363 В (таблица 1).
Использование заявленного анодного устройства с обожженным угольным блоком длиной 1450 мм и шириной 700 мм и ниппелями радиусом 110 мм (0,080 длины и 0,165 ширины обожженного угольного блока) приведет к интенсификации теплообмена. В результате чего увеличатся тепловые потери с анодного устройства, уменьшатся температура и электрическое сопротивление кронштейна. Чтобы сохранить требуемый тепловой баланс электролизера необходимо увеличить силу тока до 317 кА. При этом тепловые потери с анодного устройства составят 343,5 кВт, а падение напряжения в анодном устройстве 0,341 В (таблица 1).
Использование заявленного анодного устройства с обожженным угольным блоком длиной 1450 мм и шириной 700 мм и ниппелями радиусом 70 мм в верхней части и 90 мм в нижней части (0,048/0,062 длины и 0,010/0,128 ширины обожженного угольного блока) приведет к интенсификации теплообмена. В результате чего увеличатся тепловые потери с анодного устройства, уменьшатся температура и электрическое сопротивление кронштейна. Чтобы сохранить требуемый тепловой баланс электролизера необходимо увеличить силу тока до 307 кА. При этом тепловые потери с анодного устройства составят 326,2 кВт, а падение напряжения в анодном устройстве 0,401 В (таблица 1).
Использование в анодном устройстве кронштейна и ниппелей заявляемой формы приводит к тому, что сырье, подаваемое в электролизер, а также используемое для утепления верхней части анодного массива не оседает на кронштейне, а скатывается вниз на обожженный угольный блок. В результате чего теплоотдача с поверхности кронштейна увеличивается, снижается температура и электросопротивление кронштейна и увеличивается рабочая сила тока на электролизере.
Таблица 1. | ||||||||
Анодное устройство, выполненное по типу RU 2196193 | Заявленная конструкция | Заявленная конструкция | Заявленная конструкция | Заявленная конструкция | Заявленная конструкция | Заявленная конструкция с увеличенным радиусом ниппеля в нижней части | ||
Радиус ниппеля | 70 | 65 | 70 | 90 | 110 | 116 | 70/90 | |
Отношение радиуса ниппеля к длине обожженного угольного блока | 0,048 | 0,045 | 0,048 | 0,062 | 0,076 | 0,080 | 0,048/0,062 | |
Отношение радиуса ниппеля к ширине обожженного угольного блока | 0,010 | 0,092 | 0,010 | 0,128 | 0,157 | 0,165 | 307 | |
Сила тока, кА | 301 | 302 | 303 | 308 | 315 | 317 | 307 | |
Падение напряжения в аноде, В | 0,468 | 0,456 | 0,45 | 0,397 | 0,363 | 0,341 | 0,401 | |
в том числе: | ||||||||
Анододержатель | 0,016 | 0,016 | 0,016 | 0,016 | 0,016 | 0,016 | 0,016 | |
Контакт анододержатель - кронштейн | 0,033 | 0,025 | 0,025 | 0,025 | 0,025 | 0,025 | 0,025 | |
Кронштейн | 0,049 | 0,045 | 0,039 | 0,024 | 0,017 | 0,015 | 0,028 | |
Котакт ниппель - обожженный угольный блок | 0,138 | 0,138 | 0,138 | 0,112 | 0,090 | 0,075 | 0,112 | |
Обожженный угольный блок | 0,232 | 0,232 | 0,232 | 0,220 | 0,215 | 0,210 | 0,220 | |
Потери тепла с анодного устройства, кВт | 312,2 | 313,1 | 315,4 | 327,6 | 341,3 | 343,5 | 326,2 |
Обожженный анод алюминиевого электролизера, содержащий обожженный угольный блок, кронштейн с ниппелями, расположенными вдоль продольной оси обожженного угольного блока и закрепленными в выполненных в нем ниппельных гнездах, и анододержатель, соединенный с кронштейном, отличающийся тем, что кронштейн и ниппели имеют в сечение округлую форму радиусом R, составляющим 0,045-0,08 длины и 0,09-0,165 ширины обожженного угольного блока, или ниппели выполнены с увеличенным радиусом в нижней части на 1/3 относительно верхней части ниппеля, а переход от кронштейна к крайним ниппелям выполнен под углом =5-45°