Внутренние размеры катодного кожуха.

 

Определяются размерами шахты ванны с учетом теплоизоляции

Длина катодного кожуха L_КОЖ.

 

L_КОЖ. = L_Ш + 2 (20 + h_ТЕПЛ) = 527, 4 + 2 (20 + 8) = 583, 4 см

 

Ширина катодного кожуха В_КОЖ.

 

В_КОЖ. = В_Ш + 2 (20+8) = 320 + 56 = 376 см

 

Высота кожуха Н_КОЖ.

 

Н_КОЖ. = Н_Ш + Н_Б + 6, 5 + 5 = 50 + 40 + 11, 5 = 101, 5 см

 

Наружные размеры катодного кожуха

 

Наружная длина L_КОЖ.Н.

 

L_КОЖ.Н. = L_КОЖ. + (2 · 40) = 583, 4 + 80 = 663, 4 см

 

Наружная ширина кожуха В_КОЖ.Н.

 

В_КОЖ.Н. = В_КОЖ. + (2 · 40) = 376 + 80 = 456 см

Материальный расчет

 

Проводится для определения производительности электролизера и расхода сырья на производство алюминия. Исходными данными является сила тока, выход по току и расходные нормы по сырьевым материалам и анодной массе.

η _i - выход по току, принимаем 0, 9

I - сила тока 70000 А

Расходные нормы

 

AI₂O₃ - 1, 92 - 1, 93 т/т AI - Р_г

 

Анодная масса - 0, 5 т/т AI - Р_а

Фторсоли 0, 057 т/т AI - Р_ф 2.1 Приходная часть

Производительность электролизера определяется по формуле

Р AI = С · I · η _i · 10^-3, где С - электрохимический эквивалент, 0, 336 г/А·ч

 

Р AI = 0, 336 · 70000 · 0, 9 · 0, 001 = 21, 17 кг/ч

 

Определяем приход материалов в ванну

 

Р AI₂O₃ = Р AI · Р_г = 21, 17 · 1, 92 = 40, 65 кг

Р_АНОД = Р AI · Р_а = 21, 17 · 0, 5 = 10, 6 кг

Р_ФТОР = Р AI · Р_Ф = 21, 17 · 0, 057 = 1, 21 кг

Расходная часть

 

Анодные газы

Количество СО и СО₂.

N_СО и N_СО2 - мольные доли СО и СО₂ в анодных газах, N_СО - 0, 4, а N_СО2 - 0, 6.

 

 

Весовое количество СО и СО₂

 

Р_СО2 = М_СО2 · 44 = 0, 44 · 44 = 19, 36 кг

Р_СО = М_СО · 28 = 0, 29 · 28 = 8, 12 кг

 

Потери глинозема Δ Р AI₂O₃.

ПAI_{п, т} - практический и теоретический расход глинозема, т/т AI

 

Δ Р AI₂O₃ = Р AI (ПAI_п - ПAI_т) = 21, 17 · (1, 92 - 1, 89) = 0, 635 кг

 

Потери фторсолей Δ Р_ФТОР.

 

Δ Р_ФТОР = Р_ФТОР = 1, 21 кг

 

Потери углерода Р_С = (М_СО + М_СО2) · 12 = (0, 29 + 0, 44) · 12 = 8, 76 кг

 

Δ Р_С = Р_АНОД - Р_С = 10, 6 - 8, 76 = 1, 84 кг

 

Таблица материального баланса.

Электрический расчет

 

Цель: определение конструктивных размеров ошиновки, определение падения напряжения на всех участках цепи, составление баланса напряжений. Определение рабочего греющего и среднего напряжения. Определение выхода по энергии и удельного расхода по электроэнергии.

 

d_AI = 0, 415 A/мм² = 41, 5 A/см²

d_Cu = 0, 7 A/мм² = 70 A/см²

d_Fe = 0, 18 A/мм² = 18 A/см²

 

Определяем падение напряжения в анодном устройстве

 

Падение напряжения в стояках

 

,

 

где:

I - сила тока, А

ρ _t - удельное сопротивление проводника, Ом · см

а - длина участка шинопровода, см

S_Об - общее сечение проводника, см²

S_ЭК -экономически выгодное сечение стояка, см²

 

 

n_Ш - число алюминиевых шин, шт

 

,

 

где:

S_ПР - практическое сечение одной шины, см²

S_Об - общее сечение стояка, см²

 

S_Об = n_Ш · S_ПР = 6 · (43 · 6, 5) = 1677 см²

 

ρ _{t AI} - удельное сопротивление алюминиевых шин

 

ρ _{t AI} = 2, 8 (1 + 0, 0038 · t) · 10^-6 Ом · см,

 

где t из практических данных 60 ^° С

 

ρ _{t AI} = 2, 8 (1 + 0, 0038 · 60) · 10^-6 = 3, 44 · 10^-6 Ом · см

 

высота стояка а - из практических данных 265 см

 

 

Определяем падение напряжения в анодных шинах

Общее сечение анодных шин

 

S_Об= S_{Об ст} = n_Ш · S_ПР = 6 · (43 · 6, 5) = 1677 см²

 

Удельное сопротивление АI шин при t = 80 ^° С

 

ρ _{t AI} = 2, 8 (1 + 0, 0038 · 80) · 10^-6 = 3, 65 · 10^-6 Ом · см

 

Длина анодных шин принимается равная длине кожуха + 100 см

 

L_А.Ш. = L_КОЖ + 100см = 583, 4 + 100 = 683, 4 см

 

Падение напряжения в анодных шинах

 

 

Определяем количество рабочих штырей

 

_,

 

где:

2 - количество рабочих рядов, шт

Р - периметр анода, см

 

Р = 2 · (L_А + В_А) = 2 · (210 + 427, 4) = 1274, 8 см

 

Определяем среднее сечение штыря

 

 

Определяем средний диаметр штыря

 

 

Длина штыря 105см

 

Определяем падение напряжения в анодных спусках

Удельное сопротивление анодных спусков при t = 150 ^° С

 

ρ _{t Cu} = 1, 82 · (1 + 0, 004 · 150) · 10^-6 = 2, 9 · 10^-6 Ом · см

 

Сечение анодных спусков

 

 

При длине анодных спусков 210 см определяем падение напряжения

 

 

Определяем количество медных шинок приходящихся на 1 штырь, если сечение одной шинки 1см²

 

 

Определяем падение напряжения в самообжигающемся аноде

Определяется по формуле

 

 

Где:

В_А - ширина анода, см

S_А - площадь анода, см²

К - количество штырей, шт

l_СР - среднее расстояние от токоведущих штырей до подошвы анода - 45см

ρ _t - удельное электро сопротивление анода 0, 007 Ом · см

d_А - анодная плотность тока - 0, 78 А/см²

D - длина забитой части штыря - 85 см

 

 

Определяем падение напряжения в контактах анодного узла

Принимается по практическим данным:

Анодная шина - анодный стояк

Анодный стояк - катодная шина

Анодная шина - анодный спуск

Принимаем по 0, 005 в на каждом участке, тогда

 

Δ U_КОНТ = 0, 005 · 3 = 0, 015 в

 

В контакте шинка - штырь 0, 007 в, тогда общее падение напряжения в контактах составляет Δ U_{КОНТ АН.} = 0, 022 в

 

Падение напряжений в анодном устройстве определяется суммой всех падений напряжения в аноде

 

Δ U_{АН УСТР} = Δ U_СТ + Δ U_А.Ш. + Δ U_{А. СП.} + Δ U_А + Δ U_{КОНТ АН} =

= 0, 036 + 0, 1 + 0, 0426 + 0, 254 + 0, 022 = 0, 4546 в

Падение напряжения в электролите

 

Рассчитывается по формуле

 

,

 

где:

I - сила тока 70000 А

ρ _t - удельное сопротивление электролита 0, 5 Ом · см

l - межполюсное расстояние 4-5 см

S_А - площадь анода, см²

L_А - длина анода 427, 4 см

В_А - ширина анода 210 см

 

 

Падение напряжения в катодном устройстве

 

Падение напряжения в подине

 

 

где l_ПР - приведенная длина пути тока по блоку

 

,

 

где:

Н - высота катодного блока 40 см

h - высота катодного стержня с учетом чугунной заливки 13 см

в - ширина катодного стержня с учетом чугунной заливки 26см

 

 

ρ _t - удельное электро сопротивление угольного блока 0, 005 Ом · см

А - половина ширины шахты 320: 2 = 160 см

а - ширина бортовой настыли в шахте ванны 40-60 см

В - ширина блока с учетом шва 59 см

S_СТ - площадь поперечного сечения катодного стержня с учетом чугунной заливки 338 см²

d_А - 0, 78 А/мм²

 

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: