Исследование энергетического состояния и разработка способа управления тепловым режимом электролизеров большой единичной мощности

• Автор: Сысоев, Иван Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. Опыт эксплуатации электролизеров с ОА и современные подходы к изучению их

энергетических состояний.

1.1. Современное состояние технологии получения алюминия на электролизерах с обожженными
анодами.
1.2 Моделирование энергетического состояния действующих и проектируемых электролизеров .

1.2.1 Значение исследований энергетического состояния электролизеров.

1.2.2 Развитие численного моделирования энергетического состояния электролизера

1.3 Изучение структуры температур рабочей, ликвидуса и перегрева электролита.

1.3.1 Значение структуры температур при расчете теплового потока от расплава к боковой поверхности кожуха электролизера.

1.3.2 Обзор промышленного применения приборов для измерения температуры ликвидуса

1.3.3 Обзор распространенных уравнений эмпирического определения температуры ликвидус
1.4. Обзор способов, применяемых для управления энергетическим режимом электролизера.
1.4.1. Способы управления энергетическим режимом электролизера.
1.4.2 Концепция управления программы управления энергетическим режимом 9ВОХ.
1.5 Направление исследований
2. Исследование энергетических характеристик электролизера ОАЗОО методом численного моделирования.
2.1 Методика построения численной модели электролизера с ОА
2.1.1 Постановка задачи.
2.1.2. Методика построения численных моделей.
2.1.3 Построение и параметризация трехмерной математической модели для расчета тепловых и электрических полей электролизера ОАЗОО
2.2 Методика расчета тепловых и электрических полей трехмерной модели электролизера ОАЗОО.
2.2.1 Методика расчета электробаланса модели электролизера
2.2.2 Методика расчета энергобаланса модели электролизера
2.3 Результаты расчетов энергетического состояния электролизера ОАЗОО при различной силе тока.
2.3.1 Результаты расчетов энергетического состояния электролизеров ОАЗОО при силе тока 0 и 0кА
2.3.2 Результаты расчетов энергетического состояния электролизеров ОА на силу тока ЗЗОкА.
2.4 Результаты расчетов энергетического состояния электролизера ОАЗОО при силе тока 0кА.
2.4.1 Результаты расчетов энергетического состояния электролизеров ОА на силу тока 0кА.
2.5. Выводы по разделу 2.
3. Исследование зависимости структуры температур электролизеров ОАЗОО от влияния технологических факторов.
3.1. Разработка методики проведения исследований по изучению структуры температур
3.1.1 Методика проведения исследований
3.1.2 Описание использованного оборудования для проведения исследований структуры температур.
3.2. Исследование степени влияния на структуру температур алгоритма управления работой АПГ.
3.3. Исследование влияния изменения рабочего напряжения электролизера на структуру температур электролита
3.4. Изучение степени влияния анодного эффекта на тепловой режим электролизера.
3.5 Изучение степени влияния операции перестановка анодов на тепловой режим электролизера
3.6 Изучение степени влияния операции выливка металла на тепловой режим электролизера
3.5 Выводы по разделу 3.
4. Разработка метода управления и оптимизации энергетического режима
электролизера ОАЗОО.
4.1 Разработка эмпирической формулы расчета температуры ликвидуса
4.1.1 Анализ химического состава электролита опытных электролизеров
4.1.2 Проверка адекватности определения температуры ликвидуса за период испытаний на ОАЗОО
4.2 Разработка программы управления энергетическим режимом электролизера ОАЗОО
4.3 Влияние программы управления на форму рабочего пространства ФРП электролизера
4.4 Влияние программы управления на техникоэкономические показатели электролизеров ОАЗОО
4.5 Выводы по разделу 4.
ВЫВОДЫ.
Список литературы


Использование устаревшей технологии это серьезное отставание от ведущих странпроизводителей, поэтому российские алюминиевые компании ведут постоянную работу по совершенствованию существующих и созданию новых технологий, позволяющих на равных конкурировать с зарубежными производителями на мировом рынке алюминия. Анализ зарубежных источников показывает, что развитие мировой алюминиевой промышленности идет по пути увеличения единичной мощности электролизеров, и в настоящее время передовые зарубежные компании применяют электролизеры на силу тока кА с достижением следующих энергетических показателей выход по току , удельный расход технологической электроэнергии в постоянном токе кВтчт алюминия. В настоящее время одним из наиболее отработанных и получивших широкое распространение является электролизер АР АР французской фирмы ii i. Выход по току на этих электролизерах составляет ,5,5, расход технологической электроэнергии кВтчт алюминия. Эта фирма располагает также отработанными в опытных условиях электролизерами на силу тока 0кА 5. В году в Китае благодаря исследовательской работе, проведенной национальным Научноисследовательским и проектным институтом алюминиевой и магниевой промышленности xi ii i i Ii и китайской алюминиевой компанией i был разработан электролизер 0 на силу тока 0 кА. Экспериментальная серия из ванн была построена и пущена в октябре г. Ванны 0 показывают стабильную работу при токе 5кА. В числе последних разработок в Китае можно отметить электролизер с обожженными анодами 0 на силу тока ЗООкА фирмы ii. Серия в количестве 6 электролизеров была пущена в ноябре г. Втчт А1. К настоящему времени в России имеется опыт длительной промышленной эксплуатации электролизеров с обожженными анодами на силу тока кА. Это корпуса 1Н и 2Н на Уральском алюминиевом заводе и корпус 7 на Красноярском алюминиевом заводе, оборудованные после реконструкции электролизерами с обожженными анодами на силу тока 0кА, и восемь корпусов на Саянском алюминиевом заводе. Саянский алюминиевый завод является самым современным и передовым предприятием алюминиевой промышленности России, на котором эксплуатируются серии электролизеров с обожженными анодами две серии на силу тока 5 кА с традиционным двухрядным продольным расположением ванн и две серии на силу тока 5 кА с однорядным поперечным расположением электролизеров. А. Так, на электролизерах ОА5 Саянского алюминиевого завода САЗ достигнуты сила тока 5 кА, выход по току , расход технологической электроэнергии 0 кВтчт алюминиясырца. Электролизеры опытного корпуса САЗа работали на силе тока 5 кА при выходе по току ,5 и расходе технологической электроэнергии 0 кВтчт алюминия. В настоящее время в опытном корпусе САЗа работают 3 электролизера на силу тока 0кА. В декабре г. САЗа пущено 5 опытных электролизеров с обожженными анодами на силу тока 0 кА. В настоящее время в работе находятся все 5 электролизеров, на которых поддерживается сила тока 0 кА. По предварительным данным выход по току составляет около , удельный расход электроэнергии в среднем 6 кВтчт алюминия . На Уральском алюминиевом заводе в апреле г. Электролиз0 с 6 установленными электролизерами ОАЗООМ1, конструкции ОАО СибВАМИ на силу тока 0 кА, в данный момент проходящими опытнопромышленную эксплуатацию. Результаты испытний этих электролизеров показали, что при силе тока ЗООкА выход по току составляет не менее , удельный расход электроэнергии в среднем 6 кВтчт алюминия . Начиная с апреля г. ОА0 на опытном участке УАЗа эксплуатируются при силе тока ЗЗОкА. На Иркутском алюминиевом заводе ИркАЗ завершается строительство V серии электролиза с установкой электролизеров ОАЗОО конструкции ОАО СибВАМИ. Таким образом, обзор состояния производства алюминия на электролизерах с ОА позволяет утверждать, что показатели работы отечественных промышленных электролизеров с обожженными анодами находятся на достаточно высоком уровне и близки к показателям электролизеров передовых зарубежных фирм. Следует отметить, что стоимость изготовления и монтажа отечественных электролизеров значительно меньше, чем для аналогичных зарубежных аналогов.