Способ автоматического управления вытяжкой электролизных ванн для производства алюминия и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК C25C3/20 

электролизера после снятия двух кожухов 6 (один из них виден на фиг.1), которые укладываются по обе стороны отверстия на другие закрытые кожухи 7.5

Решетка 8, сообщающаяся с подвальным помещением, служит для подачи свежего воздуха в рабочую зону. Электролизер имеет ванну 9.IQ

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, B1f С.,, D1} E,. 15 всасывания, размеры которого определены так, чтобы обеспечивать в каждом из этих каналов заранее определенный расход в соответствии с геометрией электролизера.20

Пять каналов А,, В( , С,, D,, Е., выходят в общий коллектор 10 электролизера, связанный с центральным вса- сывающим устройством, не представленном на чертеже.25

В представленном на чертеже частном случае термопары 11 -15 расположены на выходе каждого канала. Каналы собираются в общий коллектор 16, Термопарами могут быть, например, 30 термопары типа никель-хром + сплав никеля с коаксиальной структурой, имеющие относительно высокую чувствительность и прекрасную стойкость к

Устройство дл ( 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 м5/мин а в полностью открытом положении расход X чаще всего составляет от 1,5 до 3,

В качестве подвижной заслонки можно, например, использовать цельную пластину, поворачивающуюся вокруг оси, установленной с большим или меньшим наклоном относительно направ

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.

воздействию фтористых газов, выделяю-. ления газового потока в зависимости

40

щихся из электролизной ванны.

Была определена средняя стабилизированная температура на различных термопарах при нормальном режиме всасывания: 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 кожухаj расположенного в ной из зон А-Е, и сливного люка. Результаты представлены в .-таблице.

от желаемого расхода, или же подвижная заслонка может представлять собой цельную или перфорированную от кидывающуюся пластину, закрывающую определенный процент сечения канала, более или менее -отклоняющуюся при усиленном всасывании.

Управление заслонками обеспечивается небольшими силовыми цилиндрами, расположенными снаружи электролизера и его каналов.

Управление расходом газа может также осуществляться при помощи суже ния и расширения участка канала, вы полненного 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.

Из таблицы следует, что открытие июбого одного кожуха вызывает по меньшей мере в одной из точек, где расположены термопары, падение температуры потока воздуха, превышающее 50еС, 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.

0

«;

0

5

от желаемого расхода, или же подвижная заслонка может представлять собой цельную или перфорированную откидывающуюся пластину, закрывающую определенный процент сечения канала, более или менее -отклоняющуюся при усиленном всасывании.

Управление заслонками обеспечивается небольшими силовыми цилиндрами, расположенными снаружи электролизера и его каналов.

Управление расходом газа может также осуществляться при 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

вающий контур, измерение температуры может производиться на входе газа в общий коллектор 16. В этом случае падение температуры газового потока пр открытии одного кожуха может не достигать 50 , оставаясь при этом равным не менее 20°С, что в любом случае достаточно для надежного переключения на режим усиленного всасы- вания. Кроме того, опытным путем был установлено, что в случае электролизеров на 280 кА можно осуществлять , измерение температуры всего в одной точке, устанавливая термопары за зо- ной 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 от- крывания одного или несколько кожухов. Однако здесь также повышение температуры происходит достаточно быстро (несколько секунд) для того, чтобы подать сигнал возврата к режи- му нормального всасывания.

В зависимости от размеров электролизеров и особенностей всасывающих контуров определяется первое пороговое значение температуры t1(1) и при снижении температуры газов t(i) в i-м канале переходят на режим усиленного всасывания, определяется также вторая пороговая величина температуры t1(i), при-превышении 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 таблице, порог t1(i) включения усиленного всасывания может быть ЮО°С, а порог t(i) возврата к нормальному всасыванию может быть 70 или 80еС.

Кроме включения усиленного всасывания, предлагаемый способ позволяет выполнить некоторое число функций, связанных с эксплуатацией современных электролизных ванн большой мощности. Кроме включения усиленного всасывания, при переходе порогов t .,(1) и t г(1) выдает-ся сигнал к включению светового и/или звукового сигнала на пульте, объединяющем группы

Q п

5 Q

s

0

5

0

7186

электролизеров, для указания, что по- меньшей мере один кожух какого-то электролизера открыт (или rfe закрылся) или что в данной группе электролизеров открыто такое-то число кожухов. Например, в батарее из 50 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 n-го) кожуха.

Таким же образом можно узнать, где находится плохо закрытый или забытый в открытом положении кожух.

Таким образом, при помощи централизованного управления можно управ- лять количеством кожухов, а также временем их открытия или закрытия. Сигнал, вызываемый прохождением пороговых значений tt(i) и t(i) , поступает на контрольное вычислительное устройство (на чертежах не показано), которое определяет и может выдавать информацию, относящуюся к балансу, тревоге,.различным расчетам, связанным с осуществлением предлагаемого способа.

Применение изобретения дает возможность экономить энергию, потребляемую всасывающей системой. Обычная всасывающая система с постоянным расходом 3 м3/с на электролизер потребляет примерчо 300 кВт-ч на тонну произведенного алюминия, что представляет собой довольно существенную часть от общего потребления для электролиза количества энергии, составляющего 12 500-13 500 кВт ч. За счет применения предлагаемого способа можно уменьшить расход всасывания до 2м/с на электролизер, причем усиленное всасывание с расходом 3 м3/с будет осуществляться в течение примерно 5% общего времени работы электролизера. Экономия может составить 60 - 90 кВт-ч на тонну произведенного алюминия.

Преимуществами предлагаемого способа являются также повышение эффективности очистки газов за счет оптимизации при открывании кожухов; сни71473

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- J ход газов и их температуру, легко вычислить тепловую мощно сть, отбираемую газами. Формула изобретения

1

1через один отсасывающий канал,соединен- ный с общей для всех электролизеров системой всасывания, отличающийся тем, что, с целью экономии электроэнергии, уменьшения количества вредных выбросов в атмосферу, д 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 значением температуры t г(Ј) газов и при t(i) 1г(1) для всех отсасывающих каналов уменьшают расход газов до первоначального значения в тех отсасывающих каналах, для которых выполнено условие t(i) t .,(Ј).№

8-8

по технологии пороговых значений t(i) и t.(i) производится световая и/или звуковая сигнализация.

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 температуры, а выходы блока управления соединены со средствами для измене- (ния расхода газов.

f - -

I Ct |

iIJ

-r-I-

7-

I Ct |

J

7 5

-y

X.

/f