Расчет цеха

Переменный ток напряжением 220 кВ от энергосистемы поступает на понизительные подстанции завода, где напряжение понижается до 10 кВ. Далее через распределительные системы шин переменный ток подаётся на кремниево – преобразовательные подстанции (КПП), где преобразуется в постоянный, а напряжение понижается до 850 В.

КПП сооружаются вблизи электролизных корпусов, чтобы избежать больших потерь постоянного тока в ошиновке на участке от подстанции до электролизёра, а также больших затрат на устройство шинопроводов.

Серия электролиза алюминия состоит из 2 корпусов и питается постоянным током от одной КПП. Электролизёры в корпусе соединены в электрическую цепь последовательно. Значит, число работающих электролизеров в серии определяется суммой средних напряжений электролизеров (без составляющей от анодных эффектов) и напряжением выпрямительных агрегатов. При этом учитываются:

• потери напряжения U₁, B в шинопроводах КПП (принимаем 1 %),

• резерв напряжения U₂, B для компенсации возможных колебаний во внешней электросети (принимаем 1 %),

• резерв напряжения U₃, B для предупреждения снижения силы тока при возникновении анодного эффекта (принимаем 30 В).

1 Расчёт рабочего напряжения кпп

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

U = 850 - (U₁ + U₂ + U₃) (49)

2 Число рабочих электролизеров

Число рабочих электролизеров N в серии составит:

N = , (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 )

3 Число установленных электролизёров в серии

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:

N_Р = , (51)

где N – число рабочих электролизёров в серии;

t – длительность простоя ванн в ремонте, по практическим данным 5 – 8 дней;

Т – срок службы электролизёра, 4 года;

365 – дней в году.

Принимаем ……. резервных электролизёров на серию.

Тогда в серии будет установленных электролизеров N_У, шт.:

N_У = N+ N_Р, (52)

где N - число рабочих электролизеров;

N_Р - число резервных электролизеров.

При двухрядном расположении электролизеров в корпусе, серия из ….. электролизеров размещается в двух корпусах по ….. электролизеров в каждом.

4 Расчёт цеха

4.1 В n сериях будет …. корпусов, в них установлено электролизёров, N_УСТ:

N_УСТ = N_{У *} n (53)

4.2 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.

4.3 Годовая производительность n серий Рц, т будет:

Рц = Рс _* n (55)

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

W = (56)

4.5 Выход по энергии, η_э, г/кВт*ч

(57)

На основании рассчитанных данных производственная программа приведена в таблице 4.

Таблица 4 - План производства алюминия электролизного цеха из __ серий

Показатели	Обозначение (формула)	Цифровое значение
Число установленных электролизёров, шт.	NУ
Число ванн подлежащих капитальному ремонту, шт.	а =
Длительность простоя одной ванны в капитальном ремонте, дней	t
Длительность планового ремонта, дней	T	365
Число электролизёров в ремонте, шт.	Nр =
Число рабочих электролизёров, шт.	N = NУ - Nр
Сила тока, А	I
Выход по току, %	η
Выход на ванну, т/сутки	m
Среднее напряжение, В	Uср
Удельный расход электроэнергии, кВт*ч/т	W
Количество алюминия …. серий, т/год	M = N*m*T

4