1Описательная часть

1.1 Описание конструкции электролизера

Алюминиевый электролизер любой конструкции и мощности состоит из катодного и анодного устройств, ошиновки, опорных металлоконструкций с механизмами перемещения анодов и устройств для сбора и отвода газов, выделяющихся при электролизе. Электролизеры классифицируются следующим образом:

• По конструкции катодного кожуха – на кожухи с днищем и без него

• По устройству анода – на электролизеры с самообжигающимися (СОА) и с обожженными (ОА) анодами.

• По подводу тока к аноду – на электролизеры с боковым (БТ) и верхним (ВТ) токоподводом, к которому относятся также электролизеры с ОА.

• По мощности – на электролизеры малой (до 50 кА), средней (от 50 до 100 кА),большой мощности (от 100 до 160 кА) и сверхмощные электролизеры (от 180 кА и более).

1.1.1 Катодное устройство.

Катодное устройство у всех типов электролизеров практически одинаковое, но разные только конструкции кожухов у электролизеров различной мощности.

Конструктивная основа катодного устройства – стальной кожух. По степени тепловой защиты подины различают электролизеры без днища и электролизеры с днищем.

Для электролизеров средней и большей мощности применяют кожух с днищем. Это – сваренное из листовой стали (10мм) корыто, укрепленное вдоль продольной стороны балками. Контрфорсы представляют собой вертикальные стойки, стянутые поперек электролизера на уровне днища стальными тягами попарно. Верхние концы контрфорсов удерживают кожух электролизера от распирающих усилий в подине, а нижние концы контрфорсов опираются попарно на железобетонные распорные балки. Балки «работают» на сжатие, а стягивающие стальные тяги выполняют роль нулевой точки рычага. Прочность катодного кожуха, таким образом, определяется жесткость контрфорсов.

Днище кожуха опирается на поперечные стальные балки, которые поставлены на продольные двутавровые балки, установленные на железобетонные колонны, заделанные в фундаменте. Футеровка кожуха в основном такая же, как и у кожухов без днища, боковые стенки катодного кожуха футеруются 1-2 рядами угольных плит, с той лишь разницей, что между футеровкой и стальным кожухом укладываются асбестовые листы.

Такая конструкция кожуха поднята на колоннах и рабочая площадка находится на высоте примерно 4 м над поверхности земли, то говорят, что электролизеры расположены на втором этаже.

На катодный кожух электролизеров четырьмя колоннами опирается несущая конструкция – каркас электролизера. На каркас крепятся анодное устройство, укрытия электролизера, глиноземные бункеры и механизмы для перемещения анода и панелей укрытия.

1.1.2 Анодное устройство.

Анодное устройство алюминиевого электролизера, являясь одним из электродов, предназначено для подвода тока в зону непосредственного протекания процесса электролиза. Основным материалом анода служит углеродистый материал. По мере протекания процесса электролиза анод постепенно окисляется, и его необходимо периодически опускать. Для этого служит специальный подъемный механизм анодного устройства.

Как уже говорилось, аноды подразделяются на предварительно обожженные и самообжигающиеся, а самообжигающиеся аноды по способу подвода тока — на аноды с боковым и верхним токоподводами. Анодные устройства с предварительно обожженными анодами подразделяются на многоанодные и блочного типа. Последний тип не получил в настоящее время массового pacпространения из-за трудности его обслуживания, но представляет большой интерес для дальнейшего совершенствования конструкции электролизеров

В отечественной алюминиевой промышленности наиболее распространен тип электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом. Анод находится внутри металлического кожуха, назначение которого—удержать жидкую часть угольной массы и придать ей по мере коксования нужную форму.

Ток к аноду подводится с помощью сталеалюминиевых штырей, устанавливаемых сверху в тело анода. Кроме подвода тока, штыри выполняют роль несущих анод элементов. Сталеалюминевый штырь в отличие от ранее применяемых стальных не только обладает повышенной электропроводностью, но и способствует стабилизации электромагнитного поля электролизера, так как в алюминиевой части не обладает магнитными свойствами.

Штыри при помощи специальных эксцентриковых зажимов крепятся к анодной раме. Назначение рамы—удерживать анод в горизонтальном положении и подводить ток к штырям. Анодную раму, как правило, изготавливают из стальных балок, вдоль которых монтируют токоподводящие алюминиевые шины. В электролизерах наиболее современных конструкций анодная рама полностью выполнена из алюминиевого сплава и, обладая высокой электропроводностью, является несущей конструкцией. Для перемещения анодной рамы с подвешенным к ней анодом в вертикальном направлении служит подъемный механизм. В отличие от механизма, необходимого для периодического вертикального перемещения анодной рамы относительно угольного анода, этот механизм называется основным.

Таким образом, анодное устройство электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом состоит из несущей токоподводящей рамы, вертикально установленных штырей, угольного анодного массива н механизмов перемещения анода и анодной рамы. Все эти основные элементы свойственны в том или другом конструктивном оформлении электролизерам с самообжигающимися анодами и верхним токоподводом.