1.5 Расчёт цеха

В расчёт цеха входит определение числа рабочих электролизёров в серии, число резервных электролизёров, общее число устанавливаемых электролизёров, годовой выпуск алюминия-сырца одной серией и тремя сериями и удельный расход электроэнергии.

Расчёт числа рабочих электролизёров определяется величиной среднего напряжения на электролизёре и напряжением выпрямительных агрегатов, питающих серию электролизёра.

КПП обеспечивает серию электролизёров, напряжением 850 В. Учитывается резерв напряжения 1% на колебание во внешности сети, потери напряжения в шинопроводах и т.д.

Для подстанции на 850 В рабочее напряжение серии U, В составит:

U = 850 - (U₁ + U₂ + U₃) (49)

U = В

Число рабочих электролизеров N в серии составит:

, (50)

где U - напряжение серии U, В

U_СР - среднее напряжение на электролизере, В (из таблицы 2);

U_АЭ- доля увеличения напряжения от анодных эффектов, В (по формуле 36)

Для максимального использования возможностей преобразовательной подстанции и обеспечения постоянства производительности серии, число установленных в ней электролизеров N_У должно быть больше, чем работающих, на число резервных электролизеров.

Количество резервных ванн N_Р рассчитывается исходя из необходимости капитального ремонта электролизеров по формуле:

, (51)

где N – число рабочих электролизёров в серии;

t – длительность простоя ванн в ремонте, по практическим данным 6 дней;

Т – срок службы электролизёра, 4 года;

365 – дней в году.

Принимаем 1 резервный электролизёр на серию, тогда в серии будет установлено электролизеров N_у шт.:

N_у = N + N_Р, (52)

где N - число установленных электролизеров;

N_Р - число резервных электролизеров

N_у = 181 +1 = 182

Так как в серии количество электролизеров должно быть кратно 4, резерва напряжения в 803 В достаточно только для 180 электролизеров, из которых 1 резервный.

В 3 сериях будет 6 корпусов, в них установленных электролизёров, N_уст:

N_УСТ = N_{У *} n (53)

N_УСТ = 180 * 3 = 540

Годовая производительность серии Pс, т рассчитывается по формуле:

Pс = 0,335 * I * η * 8760 * N * 10^-3 (54)

где 0,335 - электрохимический эквивалент, кг/(кА_*ч);

I - сила тока, кА;

η - выход по току, д. е.;

8760 - часов в год;

N - число работающих ванн в серии.

Р_С = 0,335 * 175000* 0,88 * 8760 * 179*10^-3 = 80895,18т

Годовая производительность цеха Рц, т будет:

Рц = Рс _* n (55)

Рц = 80895,18* 3 = 242685,54 т

Удельный расход электроэнергии W, кВт*ч/т рассчитывается по формуле:

(56)

кВт*ч/т

Выход по энергии г/кВт*ч

(57)

г/(кВт*ч)

2 Описательная часть

2.1 Понятие о выходе по току. Способы его повышения

Выход по току - один из основных показателей, определяющих количество произведенного алюминия и расход электроэнергии на его получение.

Выход по току - [current efficiency] — доля тока (количество электричества), затрачиваемая в электролитическом процессе на получение продукта. Определяют отношением массы фактически прореагировавшего вещества к теоретическому, рассчитанной по закону Фарадея, в процентах или долях ед.

Выходом по току η называют отношение массы вещества, фактически полученного при электролизе, к его количеству, теоретически ожидаемому за то же время, согласно закону Фарадея:

η =

где Рпр - количество алюминия, фактически наработанное определенным количеством электричества (I*τ);

На выход по току при электролизе криолито-глиноземных расплавов оказывают влияние следующие факторы:

1. температура электролита,

2. междуполюсное расстояние,

3. плотность тока,

4. состав электролита,

5. качество обслуживания ванн.

Необходимое условие достижения высоких показателей при электролизе - тщательное соблюдение технологического режима. Любое нарушение нормальной работы ванны может привести к снижению выхода по току.