Способ автоматического управления вытяжкой электролизных ванн для производства алюминия и устройство для его осуществления
Изобретение относится к производству алюминия методом электролиза. Цель - экономия электроэнергии и уменьшение количества вредных выбросов в атмосферу. Согласно изобретению производится автоматический переход на режим усиленного всасывания газов, 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 газы 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 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦ11АЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
А3
„„SU „„1473718 (51)4 С 25 С 3/20
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! сА;ъ!1к П4"
1, .!О .
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ПЮТ СССР (21) 3997403/23-02 (86) РСТ/FR 85/00104 (02 ° 05.85) (22) 02.01.86 (31) 8407521 (32) 03.05.84 (33) FR. (46) 15.04.89. Бюл. 1 - 14 (71) Алюминиюм Пешинэ (FR) (72) Жорж Дюпра, Бернар Лангон и Бенуа Сюльмон (FR) (53) 669.713.723.002 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 185075, кл. С 25 С 3/22, 1965. (54) СПОСОБ АВТОИАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЫТЯЖКОЙ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ ВАНН ДЛЯ
ПРОИЗВОДСТВА АЛБИИНИЯ И УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ЕГО ОСУ!1!ЕСТВЛЕНИЯ (57:) Изобретение относится к производству алюминия методом электролиза.
Цель — экономия электроэнергии и уменьшение количества вредных выбросов в атмосферу. Согласно изобретению производится автоматический пе1
Изобретение относится к производству алюминия методом электролиза.
Цель изобретения — экономия элект роэнергии и уменьшение количества вредных выбросов в атмосферу.
На фиг. 1 представлен электроли-. зер, общий вид; на фиг. 2 — схема всасывающе "о контура электролизера; на фиг. 3 — блок-схема алгоритма для осуществления способа; на фиг.4 блок-схема устройства для реализации способа. реход на режим усиленного всасывания газов, выделяемых электролизерами батареи для производства алюминия методом огневого электролиза по технологии фирмы Алл-Эру, причем каждый -. электролизер по периферии закрыт мноВ же ств ом съемных кожухо в, r ерме тичных между собой к по отношению к их опорам на периферии электролизера, а газы улавливаются на каждом электролизере при помощи по меньшей мере одного канала, связанного с централизованной системой всасывания. Осуществляется непрерывное измерение температуры газов в канале. Открьггие 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 з.п. ф-лы, 4 ил,, табл.
Фиг. 2, 3, 4 соответствуют изобре тению, реализованному для одного электролизера с пятью отсасывакщими каналами.
Электролизер включает в себя горизонтальную балку l, образующую суперструктуру электролизера, на которой смонтированы ковши питания глиноземом (не показаны), анодная пластина 2 (положительная), штоки-держатели 3 анодов, жестко крепящиеся на анодной пластине 2 при помощи устройств 4. Изношенный анод 5 вынут из
1473718
l0
30
40
Иэ таблицы следует, что открытие пюбого одного кожуха вызывает по меньшей мере.в одной из точек, где расположены термопары, падение тем пературы потока воздуха, превышающее
50 С, причем это падение регистрируется в. течение всего нескольких секунд. Этого достаточно для того, чтобы с абсолютной надежностью выдать электрический сигнал перехода на режим усиленного всасывания.
50 электролизера после снятия двух кожухов 6 (один иэ них виден на фиг.1), которые укладываются по обе стороны отверстия на другие з акрытые кожухи 7.
Решетка 8, сообщающаяся с подвальным помещением, служит для подачи свежего воздуха в рабочую зону. Электролизер имеет ванну 9.
На фиг. 2 электролизер разделен на пять зон всасывания, обозначенных буквами А-Е и соответствующих каждая ширине двух кожухов. Каждая зона имеет свой канал А, В1, С „, D„, Е,, всасывания, размеры которого опреде. лены так, чтобы обеспечивать в каждом из этих каналов заранее определенный расход в соответствии с гео" метрией электролизера.
Пять каналов А,, В,, С „, D Е, выходят в общий коллектор 10 электролизера, связанный с центральным всасывающим устройством, не представленном на чертеже.
В представленном на чертеже частном случае термопары .11 — 15 расположены на выходе каждого канапа. Каналы собираются в общий коллектор 16.
Термопарами могут быть, например, термопары типа никель-хром + сплав никеля с коаксиальной структурой, имеющие относительно высокую чувстви-, тельность и прекрасную стойкость к воздействию фтористых газов, выделяющихся иэ электролизной ванны.
Была определена средняя стабилизированная температура на различных термопарах при нормальном режиме вса" сывания: когда все кожухи закрыты, включая люк 17, расположенный в передней части электролизера и открывающий доступ к месту забора жидкого алюминия (сливной люк);.при открытии одного кожуха, расположенного в одной из зон А-Е, и сливного люка. Результаты представлены в .таблице..
Устро IctBQ дл.t реализации способа (фиг. 4) состоит из заслонок 18, блока 19 управления, соединенного своими входами с термопарами 11 — 15, а выходами — с исполнительными органами заслонок 18, которые могут быть
Выполнены из последовательно соединенных электроклапана 20, гидравлического домкрата 21, тяги 22, Блок 19 управления содержит средства для реализации алгоритма, представленного на фиг. 3. Кроме того, блок 19 содержит средства (на фиг. 4 не показаны) для световой и/или звуковой сигнализации и Соединен с вычислительной машиной. Устройство функционирует в соответствии с алго ритмом, представленном.на фиг. 3.
Очень простое и эффективное решение для перехода в режим усиленного всасывания состоит в установке в каждом канале подвижной заслонки 18 или диафрагмы, приводимой в действие силовым цилиндром и обеспечивающей в нормальном положении расход N м /мин
Э а в полностью открытом положении расход X N м /мин,,где Х чаще всего составляет от 1,5 до 3.
В качестве подвижной заслонки можно, например, использовать цельную пластину, поворачивающуюся вокруг оси, установленной с большим кпи меньшим наклоном относительно направления газового потока в зависимости от желаемого расхода, или же подвиж1 ная заслонка может представлять собой цельную или перфорированную от" кидывающуюся пластину, закрывающую определенный процент сечения канала, более или менее -отклоняющуюся при1 усиленном всасывании.
Управление заслонками обеспечивается небольшими силовыми цилиндрами, расположенными снаружи электролизера и его каналов.
Управление расходом газа может также осуществляться прй помощи сужения и расширения участка канала, выполненного из эластичного материала, стойкого к воздействию температуры и фтористых соединений. Сужение осуществляется либо механическим путем, либо гидравлическим путем при помощи подачи жидкости; заключенной в двойную оболочку (клапан), охватывающую эластичный участок канала.
В случае электролизеров меньших размеров, имеющих лишь един всасы5 1473 вающий контур, измерение температуры может производиться на входе газа в общий коллектор 16. В этом случае падение температуры газового потока при открытии одного кожуха может не до5 о стигать 50, оставаясь при этом равным не менее 20 С, что в любом слу0 чае достаточно для надежного переключения на режим усиленного всасы- 10 вания. Кроме того, опытным путем было установлено, что в случае электролизеров на 280 кА можно осуществлять ,измерение температуры всего в одной точке, устанавливая термопары за зоной схождения всех пяти газовых потоков, идущих из пяти улавливающих каналов. Чувствительность снижается, но остается достаточной для осуществления предлагаемого способа.
При установке на место снятых кожухов температура быстро возрастает до величины, которая не всегда (по крайней мере, в первые секунды) равна первоначальной температуре,до открывания одного или несколько кожухов. Однако здесь также повьппение температуры происходит достаточно быстро (несколько секунд) для того, чтобы подать сигнал возврата к режиму нормального всасывания.
В зависимости от размеров элект- ролизеров и особенностей всасывающих контуров определяется первое пороговое значение температуры t,(i) и при снижении температуры газов t(i) в i-u канале переходят на режим усиленного в сасыв ания, определяет ся также вторая пороговая величина температуры
t<(i), при:.превьппении которой осуществляется возврат к режиму нормального всасывания, причем значения
t,(i) и t (i) могут быть равны или не равны между собой.
В случае представленном в таблиЭ
45 це, порог t „() включения усиленного всасывания может быть 100 С, а порог
t<(i) возврата к нормальному всасыванию может быть 70 или 80 С.
Кроме включения усиленного всасывания, предлагаемый способ позволяет
50 выполнить некоторое число функций, связанных с эксплуатацией современных электролизных ванн большой мощ" ности. Кроме включения усиленного всасывания, при переходе порогов
t „(ь.) и t <(i) выдается сигнал к включению светового и/или звукового сигнала на пульте, объединяющем группы
718 электролизеров, для указания, что по меньшей мере один кожух какого-то электролизера открыт 1или не закрылся) или что в данной группе электролизеров открыто такое-то число кожухов. Например, в батарее из 150 электролизеров, система всасывания которой обслуживает пять групп по 30 электролизеров в каждой, было обнаружено, что при одновременном открытии более 4 кожухов всасывание, переключаемое на усиленное всасывание, становится недостаточным, В этом случае можно подать сигнал тревоги, с тем чтобы информировать обслуживающий персонал о том, что следует повременить с открытием пятого (или и-го) кожуха.
Таким же образом можно узнать, где находится плохо закрытый или за бытый в открытом положении кожух.
Таким образом, при помощи централизованного управления можно управлять количеством кожухов, а также временем их открытия или закрытия.
Сигнал, вызываемык прохождением поро-! говых значений t, (i) и t (i), поступает на контрольное вычислительное устройство (на чертежах не показано), которое определяет и может выдавать информацию, относящуюся к балачсу, тревоге,,различным расчетам, связанным с осуществлением предлагаемого способа, Применение изобретения дает возможность экономить энергию, потребляемую всасывающей системой. Обычная всасывающая система с постоянным расходом 3 м /с на электролизер потребляет пример о 300 кБт ч на тонну произведенного алюминия, что представляет собой довольно существенную часть от общего потребления для электролиза количества энергии, составляющего
12 500-1.3 500 кВт ч. 3а счет применения предлагаемого способа можно
3 уменьшить расход всасывания до 2 м /с на электролизер, причем усиленное всасывание с расходом 3 м jr будет з осуществляться в течение примерно
5% общего времени работы электролизера. Экономия может составить 60—
90 кВт ч на тонну произ веденного алюминия, Преимуществами предлаг аемого способа являются также повышение эффективности очистки газов за счет оптимизации при открывании кожухов; сниi 473718 жение количества неуловленных фтористых выделений; усТранение риска забыть один или не сколько кожухов в открытом положении:(в результате че9
5 го облегчается работа обслуживающего,. персонала; простота устройства, обусловливающая его невысокую стоимость; возможность определить тепловой баланс электролизера: зная расход газов и их температуру, легко вычислить тепловую мощность, отбираемую газ ами.
Формула изобретения ,15 ! . Способ автоматического управления вытяжкой электролизных ванн для производства алюминия, преимуществен-, но при производстве алюминия методом огневого электролиза по технологии фирмы Алл-3ру в электролизерах со съемными кожухами и системой газоочистки, включающий отвод газов от каждого электролизера по меньшей мере
1через один отсасывающий канал, соединен- 5 ный с общей для всех электролизеров сис- темой всасывания, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью экономии электроэнергии, уменьшения количества вредных выбросов в атмосферу,. ур дополнительно непрерывно измеряют температуру t(i) газов в каждом из отсасывающих каналов и сравнивают ее с первым заданным по технологии пороговым значением температуры t <(i) газов, причем при t(i) < t <(i) хотя бы для одного из каналов (i) увеличивают отсос газов в данном канале, в дальнейшем сравнивают t(i) с вторым заданным по технологии пороговым зна-, чением температуры t z(i) газов и при
1(i) > t () для всех отсасывающих ка-. налов уменьшают расход газов до первоначального значения в тех отсасывающих каналах, для которых выполнено условие t(i) 2. Способпоп. 1, отличаюшийся тем, что соотношение расхода газов в режиме усиленного всасывания к расходу газов в нормальном режиме составляет 1„5 - 3, 50 3. Способ по п. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что при пересечении текущей температурой t(i) заданных по технологии пороговых значений t „(1) 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 длч всех каналов систему всасывания, о т л ич ающе е ся тем, что, с целью экономии электроэнергии, уменьшения количества вредных выбросов в атмосферу, оно снабжено средствами для измерения температуры отходящих газов и изменения их расхода, установленными в каждом из каналов, блоком управления, содержащим элементы задания температуры и элементы сравнения, причем входы блока управления соединены со средствами для измерения тем" пературы, а выходы блока управления соединены со средствами для измене-. 1 ния расхода газов. 5. Устройство по и. 4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве средства для измерения температуры использована термопара. 6. Устройство по п. 4, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что в качестве средства для изменения расхода отхо дящих газов в каждом канале примене" на заслонка, выполненная с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси канала. 7. Устройство по и. 4, о т л и ° ч а ю щ е е с я тем, что средство для изменения расхода отходящих газом в каждом канале выполнено из эластичного материала. 8. Устройство по п. 4, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит средства звуковой и/или визуальной тревожной сигнализации и соединен с вычислительной машиной. Ф 1473718 10 С, и измеренные отклонения.остояние зон Температура термопар о 4 t, С, по каналам D, А< В 11 Закрыты люки () Открыта кожухи и зона А Открыта t Открыта t Открыта зона D t Ф Л1 От крыт сли вн ой люк pt зона В зона С Открыта зона Е 175 е (1) 80 —.95 -35 -25 +45 +55 170 (2) -70 -95 -45 -9g +10 150 (3) -20 -50 -80 -50 -30 130 (4) +20 О -10 -55 -60 -60 175 с (5) -45 -45 -55 -55 -95 55. -120 l 473718 20 21 Д1 Фиг,O Со ст авит ел ь А. Абр о симо в Редактор М.Циткина Техред Л.Олийнык Корректор Л.Пилипенко Заказ 1732/59 Тираж 605 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
