СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ СЫРЬЯ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЫ С САМООБЖИГАЮЩИМИСЯ АНОДАМИ
SYSTEM OF AUTOMATIC SUPPLY OF RAW MATERIAL TO ELECTROLYSIS UNITS WITH SELF-BAKING ANODES

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия и может быть использовано на электролизерах с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом для питания их глиноземом и фтористыми солями.
Известно устройство для подачи сыпучих материалов в электролизер по патенту РФ №2239006, М. кл., C25C 3/14, опубл. 27.10.2004. Известное устройство для подачи сыпучих материалов в электролизер состоит из бункера, прикрепленного к анодному кожуху электролизера, объемного дозатора клапанного типа, соединенного с бункером, и коаксиально размещенного относительно дозатора пробойника электролитной корки со штоком и приводом. Бункер прикреплен с зазором к анодному кожуху и снабжен коробом, прикрепленным к его нижней части и установленным с зазором к вертикально выполненной стенке газосборного колокола. Задняя стенка бункера снабжена защитным экраном. Дозатор выполнен в виде трубы с возможностью регулирования его объема сменными пластинами различной толщины, прикрепленными к ребрам, центрирующим шток относительно трубы. Дозатор имеет верхний и нижний клапаны. Внешняя кромка верхнего клапана дозатора выполнена со скосами сверху и снизу. Загрузочная горловина бункера снабжена сеткой в виде стакана, а боковые стороны от горловины выполнены наклонными. Короб выполнен в виде раструба.
Недостатками известного устройства являются:
- в бункере не предусмотрен сброс избыточного давления, что приводит к пылению глинозема при загрузке бункера;
- пробойник электролитной корки со штоком и приводом размещен коаксиально относительно дозатора, что приводит к одновременному срабатыванию пробойника и дозатора, тем самым исключается возможность раздельной работы пробойника и дозатора;
- подача фторсолей производится обрабатывающей техникой непосредственно в бункер глинозема, что приводит к запозданию подачи фторсолей непосредственно в электролизер, тем самым невозможности эффективного управления технологическим процессом электролиза;
- бункер глинозема непосредственно крепится на анодный кожух электролизера, что приводит к значительным нагрузкам на механизмы подъема анода и, как следствие, уменьшению ресурса их работы.
Известна система автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер по патенту РФ №2407826, опубл. 27.12.2010. Система автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с верхним токоподводом, включающий катодное устройство, самообжигающийся анод, помещенный в анодный кожух, и газосборный колокол, содержащая бункер для подачи сырья, соединенный с полостью газосборного колокола, объемный дозатор клапанного типа, соединенный с бункером для подачи сырья и пробойник электролитной корки со штоком и приводом. Бункер для подачи сырья закреплен на катодном кожухе катодного устройства и выполнен в виде не менее двух отдельных секций для подачи глинозема и фтористых солей с размещенными внутри секций объемными дозаторами клапанного типа, система содержит магистральный и раздающий аэрожелоба, выполненные в виде отдельных секций, соединенные с источником дутья, подключенным к блоку управления транспортом глинозема, при этом магистральный аэрожелоб одним концом соединен с узлом разгрузки глинозема из прикорпусного силоса, а другим - с раздающим аэрожелобом, соединенным с секцией бункера для подачи глинозема, пробойник для пробивки электролитной корки со штоком и приводом установлен на анодном кожухе, а газосборный колокол соединен с объемными дозаторами глинозема и фтористых солей подающей трубой.
По назначению, по технической сущности и наличию сходных признаков данное решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатками известной системы являются:
- распределенная система воздухоснабжения централизованной разгрузки глинозема, которая, за счет большого количества исполнительных механизмов, является ненадежной;
- конструкция бункеров для подачи глинозема выполнена с опорой на катодный фланец электролизера, что препятствует доступу обслуживающего персонала к торцу электролизера и является сложной в изготовлении и при монтаже;
- бункер для подачи фторсолей обрабатывается только специализированной обрабатывающей техникой.
Задачей заявляемого изобретения является повышение технико-экономических и экологических показателей работы системы, уменьшение аварийных ситуаций, снижение технологических нарушений процесса электролиза, снижение затрат на изготовление, монтаж и обслуживание системы.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы системы автоматической подачи сырья из прикорпусного силоса глинозема в электролизер без использования специализированной обрабатывающей техники, упрощение системы автоматического управления, снижение количества оборудования, более безопасная конструкция, облегчение ее массы, упрощение и удешевление изготовления и монтажа конструкции.
Технический результат достигается тем, что в системе автоматической подачи сырья в электролизеры с самообжигающимися анодами, включающей магистральный аэрожелоб, соединенный одним концом с узлом разгрузки глинозема из прикорпусного силоса, а другим - с раздающим аэрожелобом, соединенным с бункером модуля автоматической подачи глинозема (АПГ), пробойник модуля АПГ со штоком и приводом, бункер модуля автоматической подачи фторсолей (АПФ), систему воздухоснабжения, согласно заявляемому изобретению, бункеры модуля АПГ установлены на стойках анодной ошиновки. Наклонная часть бункера модуля АПГ защищена футеровочным материалом с коэффициентом трения меньшим коэффициента трения глинозема, а пробойник модуля АПГ оснащен двумя ступенями электроизоляции. Система воздухоснабжения включает в себя радиальные вентиляторы высокого давления, механические задвижки и коллектор, спутниковый трубопровод и датчик давления. Бункер модуля автоматической подачи фторсолей (АПФ) установлен на анодном кожухе.
Основными отличительными признаками заявляемого изобретения, обеспечивающими достижение поставленной задачи являются:
- система имеет централизованное воздухоснабжение;
- конструкция опоры бункеров модуля АПГ выполнена без установки на катодный фланец;
- в конструкции бункера модуля АПГ, на внутренних стенках, применены футеровочным материалы, исключающие зависание порошкообразного глинозема;
- бункер модуля АПФ располагается на анодном кожухе - загрузочной горловиной бункера на отметке доступной к загрузке штатной напольной обрабатывающей техникой;
Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, что данное предложение отвечает условию патентоспособности «новизна».
Промышленные испытания предложенной конструкции показали достаточно высокую надежность работы системы автоматической подачи сырья в электролизеры с самобжигающимся анодом, а также отсутствие пыления и потерь сырья при подаче от прикорпусного силоса в электролизер, улучшение технологических и экологических показателей работы электролизера, следовательно, можно сделать вывод о том, что предложенная конструкция отвечает условиям патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид системы со стороны торца электролизера, на фиг.2 - общий вид системы с лицевой стороны электролизера.
Система автоматической подачи сырья (АПС) в электролизеры с самообжигающимися анодами, содержит магистральный аэрожелоб (1), выполненный из отдельных секций, отделенных герметизирующими прокладками, при этом в верхней части аэрожелоба размещены аспирационные отверстия для сброса давления из материальной полости аэрожелоба. Магистральный аэрожелоб соединен с узлом разгрузки прикорпусного силоса глинозема (2), имеющего запорно-регулирующее устройство (3), оснащен разгрузочными патрубками (4) для пересыпки сырья в раздающий аэрожелоб (5). Раздающий аэрожелоб (5), выполненный из отдельных секций, соединенных диэлектрическими разрывами, обеспечивает транспортировку сырья от магистрального аэрожелоба (1) до бункеров модуля АПГ (6). Бункеры модуля АПГ установлены на стойке анодной ошиновки (7) электролизера, без опоры на катодный фланец электролизера. По всей длине магистрального аэрожелоба (1) установлены аспирационные рукавные фильтры (8), обеспечивающие сброс отработанного воздуха. В бункере модуля АПГ (6) установлен объемный дозатор клапанного типа (9), соединенный с газосборным колоколом (10) посредством трубы подачи глинозема (11). Пробойник электролитной корки (12), установлен на анодном кожухе электролизера (13), и соединен с газосборным колоколом электролизера (10). Кроме того система автоматической подачи сырья содержит бункер модуля АПФ (14), установленный на анодном кожухе электролизера (13) и оснащенный объемным дозатором клапанного типа аналогичный дозатору (9). Транспортировка глинозема из прикорпусного силоса глинозема до бункеров модуля АПГ (6) производится путем подачи аэрирующего воздуха по системе воздухоснабжения, состоящую из радиальных вентиляторов высокого давления (15), установленных непосредственно под узлом разгрузки прикорпусного силоса глинозема (2), механических задвижек и коллектора (16), спутникового трубопровода (17) и датчика давления (18).
Заявляемая система работает следующим образом.
В системе автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с верхним токоподводом, включающим катодное устройство, самообжигающийся анод, помещенный в анодный кожух, бункеры модуля АПГ (6) устанавливаются над электролизером для загрузки из раздающих аэрожелобов (5) и крепятся на стойку анодной ошиновки (7) электролизера, также являясь опорой раздающего аэрожелоба (5), который в свою очередь является поперечным продолжением аэрожелоба магистрального (1), а магистральный желоб (1) подключается к узлу разгрузки прикорпусного силоса глинозема (2), и под действием системы централизованного воздухоснабжения управляемой автоматической системой управления (АСУТП) с применением контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА) - включением и выключением радиальных вентиляторов высокого давления (14), и регулировкой положения механических задвижек (15), в псевдоожиженном состоянии глинозем из прикорпусного силоса глинозема (2) перетекает в бункеры модуля АПГ (6), пробойник (12) с помощью автоматического управления пневматическими приводами пробивает корку электролита и поддерживает в открытом состоянии пробитые отверстия (точки питания) для подачи дозированной порции порошкообразного глинозема - 4 точки питания и фторсолей- 1 точка питания, которые из бункеров модуля АПГ (6) и бункера модуля АПФ (15) под действием силы тяжести по трубе подачи глинозема (11) автоматически управляемыми пневматическими дозаторами клапанного типа (9) дозируются в электролит, при этом бункер модуля АПФ (15) устанавливается на анодном кожухе электролизера и загружается штатной напольной техникой.
Промышленные испытания предложенной конструкции показали достаточно высокую надежность работы системы автоматической подачи сырья в электролизеры с самообжигающимися анодами, а также отсутствие пыления и потерь сырья при подаче от прикорпусного силоса в электролизер, улучшая технологические и экологические показатели работы электролизера.