Расчет электролизера

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Марта 2011 в 14:30, курсовая работа

Описание работы

В настоящее время в мире существует тенденция перевода мощностей алюминиевых заводов, работающих на технологии Содерберга, на обожженные аноды. В то же время этот процесс достаточно длительный и требует многомиллионных инвестиций, что делает его трудноосуществимым для крупных российских заводов, в частности для КрАЗа. Поэтому при определенных условиях имеет смысл в рамках менее дорогой и менее длительной по времени модернизации осуществить ряд мероприятий, которые сделали бы существующую технологию более конкурентоспособной и более приемлемой с точки зрения экологии.

Содержание работы

Введение 3
1 Обоснование выбранных параметров 4
2 Расчёт электролизёра 5
2.1 Конструктивный размер электролизёра 5
2.2 Конструкция подины 8
2.3 Материальный баланс электролизёра 10
2.3.1 Приход материалов 10
2.3.2 Расход материалов 11
2.4 Ошиновка электролизёра 13
2.5 Электрический баланс электролизёра 13
2.5.1 Напряжение поляризации 16
2.5.2 Падение напряжения в аноде 19
2.5.3 Падение напряжения в электролите 19
2.5.4 Падение напряжения в катодном устройстве 22
2.5.5 Падение напряжения в ошиновке 22
2.5.6 Повышение напряжения за счёт анодных эффектов 23
2.5.7 Падение напряжения в общесерийной ошиновке 24
2.6 Энергетический баланс электролизёра 24
2.6.1 Приход энергии 25
2.6.2 Расход энергии 25
2.6.3 Потери энергии с конструктивных элементов 26
Заключение 33
Список используемой литературы .…. ………

Скачать архив (163.63 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Файлы: 1 файл

Курсовой (финальный).doc

— 654.50 Кб (Скачать файл)

       . 

      Площадь открытой поверхности электролита  с учетом режима обработки ванны принимаем равной 0,3 м2.

      Температура выступающей части блюмов принята  равной 180 ºС. Их площадь составляет: 

       . 

      Средняя (по сечению анода) температура борта  анода в нижней зоне 220 ºС.

      Средняя (по сечению анода) температура борта  анода в средней зоне 150 ºС.

      Средняя (по сечению анода) температура борта  анода в верхней зоне 80 ºС.

      Боковую поверхность анодного кожуха, высотой 1,41 м разбиваем на три зоны:

      Верхнюю (0,55м);

      Среднюю (0,47м);

      Нижнюю (0,39 м).

      Площадь боковой поверхности анодного кожуха составит:

      Верх: ;

      Середина: ;

      Низ: .

      Температура секций газосборного колокола принята  на уровне  350 ºС.

      Площадь поверхности ГСК:  

       . 

      Остальные размеры и температуры элементов, все значения черноты тел, угловые коэффициенты взаимного облучения взяты из практических и литературных данных [18].

      Результатом расчетов теплопотерь лучеиспусканием  и конвекцией с поверхности электролизера  является таблица 7.

 

Таблица 7 – Расчет теплопотерь с конструктивных элементов электролизера конвекцией и излучением

Поверхность tc,

ºС

 tв,

ºС

 tcр,

ºС

 А aк,

F,

м2

 ε,

д.е.

 φ,

д.е.

 Qк,

кДж/ч

 Qи,

кДж/ч

 Q, кДж/ч
1. Штыри 70 10 30 5,614 21,98 26,05 0,80 0,55 34355 17664 52019
2. Поверхность анодной массы 140 10 65 5,148 26,08 22,86 0,80 1,00 84063 92261 176 324
3. Поверхность анодного кожуха:

верхняя зона

средняя зона

нижняя  зона

                      
                     
80 10 35 5,538 22,82 12,38 0,80 0,71 19776 13297 33073
150 10 70 5,094 26,45 10,58 0,80 0,71 39178 31924 71102
220 10 105 4,735 28,14 8,78 0,80 0,71 51885 54492 106376
4. Контрфорсы анодного кожуха 80 10 35 5,538 22,82 3,20 0,80 0,5 5111,7 2420,5 7532,1
5. Ребра жесткости анодного кожуха 80 10 35 5,538 22,82 11,4 0,80 0,44 18210 7588,1 25798
4. Газосборный колокол 300 10 145 4,451 29,46 6,75 0,80 0,59 57668 67026 124694
5. Глиноземная засыпка 200 10 95 4,824 27,73 7,96 0,80 0,45 41939 25949 67888
6. Открытая поверхность электролита 956 10 473 3,015 29,60 0,03 0,63 1,00 840 8922 9762
7. Боковая поверхность катодного  кожуха 90 10 40 5,462 23,54 34,14 0,80 0,70 64292 43435 107727
8. Контрфорсы катодного кожуха 60 10 25 5,690 20,96 46,80 0,80 0,70 49046 31988 81034
9. Днище катодного кожуха 60 10 25 5,69 20,96 46,04 0,80 0,76 48250 34166 82416
10. Блюмсы 180 10 85 4,932 27,32 6,21 0,80 0,71 28842 26127 54968
Итого потерь 1000713,1
 
 
 

Таблица 8 – Энергетический баланс электролизера

Приход  энергии Расход  энергии
Статья кДж/ч % Статья кДж/ч %
Пропускание электрического тока 3 136 860 85,54 Нагрев и  растворение глинозема 320 844,42 8,8
Разложение  глинозема 1 736 141,98 47,62
С выливаемым металлом 76 280,54 2,09
С анодными газами 44 441,6 1,22
Сгорание  анода  
530 407		 14,46
Потери  теплопроводностью 467 187,92 12,82
Потери  конвекцией и излучением 1000713,1 27,45
Итого 3 667 267 100 Итого 3 645 609,56 100
Невязка баланса 21 657,44 0,59
 

      Удельный  расход электроэнергии составит:

       .                        

 

       Заключение 

      В рамках данного проекта был проведен расчет электролизера с самообжигающимся анодом на силу тока 185 кА и выходом по току 89% на базе электролизера С-8БМ. Приведены материальные потоки, электрический и тепловой балансы. Параметры проектируемого электролизера приведены в таблице 9. 

Таблица 9 – Параметры спроектированного электролизера

Характеристики Единица

измерения

 Значение
1. Сила тока кА 185
2. Выход по току % 89
3. Плотность тока А\см2 0,773
4. Размер анода мм 8 400×2 850
5. Количество подовых блоков шт. 30
6. МПР см 4,5
7. Среднее напряжение В 5,072
8. Удельный расход электроэнергии кВт·ч/т 16 960
9. Суточная производительность кг 1327,68

 

       Список использованных источников 

      
  1. Pierre Beran. Impact of current increase on specific energy consumption. Light Metals, 2001, p. 179-184.
  2. Минцис М.Я. Электрометаллургия алюминия. – Новосибирск: Наука, 2001. – 368 с.
  3. G.P. Tarcy. Current efficiency in prebake and Soderberg cells. Light Metals, 2005, p. 319-324.
  4. K.Kalgraf. Stability of Hall-Heroult Cells. Light Metals, 2005, p. 443-455.
  5. Grjotheim K. Aluminium Smelter Technology. – Düsseldorf: Aluminium-Verlag, 1988. – 327 S.
  6. Горланов Е.С. К вопросу о конструкции подовой секции и способах ее монтажа. Алюминий Сибири – 2007, раздел I. Получение алюминия, с. 96-100.
  7. Борисоглебский Ю.В. Металлургия алюминия. – Новосибирск: Наука, 1999. – 437 с.
  8. K. Grjotheim, H. Kvande (Editors) “ Introduction to Aluminium Electrolysis”, 2nd Edition, Aluminium – Verlag, Dusseldorf. 1993 ISBN 3 – 87017 – 233 – 9. 
  9. Jomar Thonstad, Cell Voltage. Anode Effect. 2000.  NTNU. Trondheim. Norway. The 19th International course on process metallurgy of aluminium. 
  10. Щербинин С.А. Анализ электрического баланса при различных конструктивных параметрах. Аннотация БрАЗ. 2001 год.
  11. Коробов М.А. Самообжигающиеся аноды алюминиевых электролизеров. М.:Металлургия, 1972. – 208 с.
  12. Форсблом Г.В. ЖПХ, 1952 г.,25,11,1165.
  13. Васюнина И.П., Поляков П.В. Электролиты в алюминиевой промышленности. Красноярск: ГАЦМиЗ, 2001, 60 с.
  14. W.E. Haupin. Interpretation the Components of Cell Voltage. Light metals 1998. р. 531 –538.
  15. R.J. Aaberg. The Gas under Anode in Aluminium Smelting Cells Part II: Gas Volume and Bubble Layer Characteristics”, Light Metals 1997, p. 341 – 346.
  16. Криворученко В.В. Тепловые и энергетические балансы алюминиевых и магниевых электролизеров. – М.: Металлургиздат, 1963, 320 с.
  17. Jomar Thonstad. On Anode Effect (AE) in Aluminium Cells, and how to Reduce AE Frequency? Алюминий Сибири – 2006.
  18. Борисоглебский Ю.В. – Расчёт и проектирование алюминиевых электролизёров. С-П: Издательство ЛПИ, 1981. – 77 с. 
  19. W.Haupin. Interpreting the components of cell voltage, Light Metals 1998, p. 531 – 537.
  20. Тян В.А. Опытные работы по повышению силы тока на электролизерах с анодом Содерберга, Алюминий Сибири – 2004.

Информация о работе Расчет электролизера