УСТРОЙСТВО ХРАНЕНИЯ ГРУЗА НАД ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОМ
CARGO STORAGE DEVICE ABOVE ELECTROLYSER

Настоящее изобретение относится к устройству хранения груза для электролизера, к системе хранения, содержащей это устройство, к электролизеру и к электролизному цеху, содержащим это устройство, и к способу замены анодного устройства с использованием этого устройства хранения.
Обычно алюминий производят на алюминиевых заводах путем электролиза при помощи способа Холла-Эру.
Алюминиевый завод обычно содержит несколько сот, последовательно соединенных в ряд электролизеров, через которые проходит электролизный ток, сила которого может достигать нескольких сот тысяч ампер. Электролизеры расположены поперечно по отношению к направлению прохождения электролизного тока в масштабах одного ряда. Два смежных электролизера одного ряда разделены промежуточным проходом. Вдоль ряда расположен более широкий служебный проход, по существу перпендикулярный к продольному направлению электролизеров и к промежуточным проходам, для обеспечения доступа и для передвижения транспортных средств и пешего персонала.
Классически электролизеры содержат стальной кожух, внутри которого выполнена футеровка из огнеупорных материалов, катод из углеродистого материала, через который проходят катодные шины, предназначенные для сбора электролизного тока на катоде и для его передачи на катодные выводы, проходящие через дно или стороны кожуха, передаточные шины, проходящие по существу горизонтально от катодных выводов до следующего электролизера, электролитическую ванну, в которой растворен глинозем, по меньшей мере одно анодное устройство, содержащее по меньшей мере один анод, погруженный в эту электролитическую ванну, и анодную штангу, закрепленную в аноде, анодную раму, на которой подвешивают анодное устройство через анодную штангу, и шины подвода электролизного тока, проходящие снизу вверх и соединенные с передаточными шинами предыдущего электролизера для передачи электролизного тока от катодных выводов на анодную раму и на анодное устройство и анод следующего электролизера. В частности, аноды являются предварительно обожженными анодами с предварительно обожженными углеродистыми блоками, то есть, блоками, обожженными до введения в электролизер.
Кожух содержит края, ограничивающие проем, через который в электролизер вводят анодные устройства.
Чтобы ограничивать тепловые потери и избегать распространения за пределы электролизера газов, выделяющихся во время реакции электролиза, предусмотрено закрывание проема, ограниченного кожухом при помощи набора съемных крышек, опирающихся сбоку на края электролизера и на надстройку, обычно присутствующую над проемом, ограниченным кожухом. Как правило, эти крышки расположены рядом друг с другом в продольном направлении электролизера, образуя закрытое ограждение.
Однако в ходе реакции электролиза анодные устройства расходуются, поэтому их необходимо заменять новыми анодными устройствами. Во время замены анодного устройства некоторые из крышек снимают для открывания окна доступа внутрь электролизера.
Отработанное анодное устройство извлекают из электролизера через это окно доступа и укладывают на опору. Таким образом, извлеченное отработанное анодное устройство временно хранится на опоре, пока не появится возможность его доставки в зону утилизации.
Корку, образующуюся из материалов покрытия, периодически вводимых в электролитическую ванну, извлекают и укладывают в устройство сбора корки (или короб сбора корки) вместе с очистным инструментом, называемым также ковшом для корки. Этот инструмент вводят в электролизер через окно доступа. Затем в электролизер через окно доступа вводят новое анодное устройство. После этого первоначально снятые съемные крышки опять устанавливают на место, чтобы закрыть окно доступа. Таким образом, во время замены анодного устройства окно доступа остается открытым.
Во время этих этапов технические средства и анодные устройства, необходимые для замены анодного устройства, такие как новое анодное устройство, опора для отработанного анодного устройства и устройство сбора корки, временно размещают вблизи электролизера, для которого необходимо произвести эту замену анодного устройства.
Из публикации ЕР0298198 известно использование модуля хранения анода, подвешенного к мостовому крану и располагаемого в промежуточном проходе напротив подлежащего замене отработанного анодного устройства. Однако такое оборудование является сложным в использовании, в позиционировании и в перемещении, учитывая небольшой размер промежуточных проходов между электролизерами и большое количество подвижных технических средств, необходимых для замены анодного устройства.
Поэтому, учитывая ограниченные размеры промежуточных проходов, которые выполняют максимально узкими, чтобы приблизить друг к другу электролизеры, обычно новые и отработанные анодные устройства и технические средства, необходимые для замены анодного устройства, хранят в служебном проходе вблизи поперечных краев кожуха электролизера.
Однако это решение хранения приводит к загромождению служебного прохода. Оно требует выполнения более широкого служебного прохода и, следовательно, приводит к повышению стоимости инфраструктуры (здание, транспортная техника и т.д.) и/или мешают передвижению транспортных средств и персонала. Оно приводит также к закрыванию обзора для пешего персонала и для водителей транспортных средств, что вынуждает предусматривать дополнительные меры безопасности.
Следует также отметить, что это место хранения удалено от рабочей зоны вмешательства. Действительно, это место хранения находится у одного из концов электролизера.
Следовательно, сервисные электролизные машины, такие как мостовой кран, используемый для перемещения нового и отработанного анодных устройств, и устройства, такие как ковш для корки, должны проходить большое расстояние между местом их хранения в конце электролизера и рабочей зоной.
Кроме того, различные последовательные этапы способа замены анодного устройства требуют постоянного перемещения туда и обратно между рабочей зоной и служебным проходом, где находится место хранения. Расстояние, проходимое сервисной электролизной машиной для перемещения в одном и другом направлении и число последовательных перемещений в оба конца определяют время вмешательства, в течение которого окно доступа остается открытым.
Однако, чем больше окно доступа остается открытым, тем больше тепловые потери и утечки газов.
Это загрязнение газами, эти энергетические потери и загромождение служебного прохода могут повлиять на производительность алюминиевого завода.
Настоящее изобретение имеет задачей устранить все или часть этих недостатков и предложить, в частности, устройство хранения груза, которое позволяет ограничить загромождение служебного прохода и сократить время открывания электролизера в ходе замены анодного устройства, а также способ замены анодного устройства с использованием этого устройства хранения.
В связи с этим объектом настоящего изобретения является устройство хранения груза над электролизером, содержащим кожух, крышки, катод и анодные устройства, расположенные в кожухе и закрытые крышками, при этом устройство хранения груза содержит поддерживающие средства, на которых укладывают груз для хранения над электролизером, и опорные средства, выполненные таким образом, чтобы поддерживающие средства устойчиво опирались на них над электролизером, в частности, над анодными устройствами и крышками.
Таким образом, заявленное устройство хранения позволяет получить пространство для временного хранения над электролизером и, в частности, над анодными устройствами и крышками.
В описании и в формуле изобретения выражение «над элементом» обозначает расположение над этим элементом в объеме, образованном при вертикальном поступательном перемещении поверхности, полученной при проекции этого элемента в горизонтальной плоскости.
Поскольку пространство хранения находится над электролизером, служебный проход не загромождается.
Кроме того, заявленное устройство хранения обеспечивает позиционирование как можно ближе к съемной крышке или съемным крышкам, которые будут сняты для открывания окна доступа во время операции на электролизере, такой как замена анодного устройства.
В результате в ходе этой операции и в течение времени, когда окно доступа будет открытым, сервисная электролизная машина проходит меньшее расстояние по сравнению с известными решениями.
Как следствие, продолжительность операции, в частности, замены анодного устройства, является более короткой, и время открывания окна доступа к электролизеру, тоже является более коротким.
Это позволяет ограничить тепловые потери и утечки газов.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, поддерживающие средства содержат одну или несколько поддерживающих поверхностей, предназначенных для размещения нового анодного устройства, отработанного анодного устройства и/или устройства сбора корки, образующейся во время реакции электролиза.
Грузом является, в частности, новое анодное устройство, отработанное анодное устройство и/или устройство сбора корки, образующейся во время реакции электролиза.
Таким образом, устройство хранения выполнено с возможностью использования в рамках операции замены анодного устройства.
Предпочтительно поддерживающие средства содержат средства для предупреждения скольжения или падения поддерживаемого груза.
Это позволяет ограничить риски случайного скольжения и падения поддерживаемого груза, что могло бы привести к серьезным повреждениям электролизера, находящегося под устройством хранения.
Предпочтительно поддерживающие средства содержат антикоррозионные средства, такие как антикоррозионная подложка или покрытие.
Таким образом, поддерживающие средства выполнены с возможностью размещения на них отработанного анодного устройства и имеют более продолжительный срок службы.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, устройство хранения содержит средства соединения для обеспечения его манипулирования при помощи средств перемещения.
Таким образом, устройство хранения можно перемещать для его позиционирования над электролизером в место, где должен временно храниться груз.
Средства перемещения могут содержать погрузочно-разгрузочный механизм, такой как мостовой кран, известный под названием сервисной электролизной машины.
Таким образом, устройство хранения является подвижным и простым в использовании при временном хранении груза, связанного с операцией на электролизере, такой как замена анодного устройства.
Предпочтительно средства соединения выполнены с возможностью обеспечения подъема устройства хранения.
Подъем позволяет не только позиционировать устройство хранения над электролизером, перемещать устройство хранения вдоль электролизера для его позиционирования как можно ближе к рабочей зоне, но также, в случае необходимости, позиционировать устройство хранения над электролизером, смежным с электролизером, в котором необходимо произвести замену анодного устройства.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, поддерживающие средства имеют форму по существу плоской пластины, которая должна располагаться по существу в горизонтальной плоскости.
Таким образом, это простое решение позволяет быстро укладывать груз без необходимости его размещения в точном конкретном месте. Это обеспечивает выигрыш во времени и, следовательно, позволяет сократить время открывания электролизера.
Предпочтительно пластина имеет два противоположных поперечных края, и опорные средства выполнены исключительно, начиная от двух поперечных краев.
Таким образом, опорные средства ограничивают между собой пространство, которое может соответствовать по существу длине пластины.
Предпочтительно опорные средства расположены по существу прямолинейно и перпендикулярно к пластине.
Это обеспечивает лучшую передачу веса пластины и находящегося на ней груза или грузов.
Предпочтительно опорные средства содержат конец, соединенный с нижней стороной поддерживающих средств.
Этот признак придает больше прочности устройству хранения или устройствам хранения.
Согласно возможному варианту, пластина содержит средства усиления, позволяющие ограничивать ее прогиб под действием веса груза.
Таким образом, поддерживающие средства являются более прочными и лучше выдерживают прогиб. Это позволяет избежать контакта между поддерживающими средствами и крышками во время большого прогиба, что могло бы привести к деформации крышек.
Предпочтительно средства усиления содержат два бортика, выполненные вдоль продольных краев пластины.
Предпочтительно поддерживающие средства имеют нижнюю сторону, оснащенную средствами теплоизоляции.
Таким образом, поддерживающие средства меньше деформируются под действием температуры над электролизером.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, поддерживающие средства содержат два вогнутых гнезда, неподвижно соединенные с опорными средствами и выполненные с возможностью подвешивания к ним анодного устройства.
Таким образом, поддерживающие средства обеспечивают подвешивание анодного устройства. Это позволяет перемещать вместе устройство хранения и анодное устройство, поддерживаемое устройством хранения, и ограничить риск падения.
Предпочтительно устройство хранения содержит распорные средства для неподвижного соединения двух вогнутых гнезд.
Это делает поддерживающие средства более устойчивыми.
Объектом изобретения является также система хранения, содержащая несколько устройств хранения с вышеупомянутыми признаками, выполненных отдельно и независимо друг от друга с возможностью хранения над электролизером нового анодного устройства, отработанного анодного устройства и устройства сбора корки, образующейся во время реакции электролиза.
Это обеспечивает наилучшую пространственную компоновку, поскольку два отдельных устройства хранения можно разместить по обе стороны от окна доступа, открываемого для замены анодного устройства.
Эта компоновка обеспечивает более короткие расстояния между рабочей зоной и пространством хранения, в результате чего сокращается время, необходимое для замены анодного устройства.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, система хранения содержит три устройства хранения, в том числе первое устройство хранения, предназначенное для размещения нового анодного устройства, второе устройство хранения, предназначенное для размещения отработанного анодного устройства, и третье устройство хранения, предназначенное для размещения устройства сбора корки.
Таким образом, новое анодное устройство, отработанное анодное устройство и устройство сбора корки обслуживаются, каждое, отдельным устройством хранения.
Это обеспечивает еще более удобную пространственную компоновку, так как каждое из этих трех элементов, необходимых для замены анодного устройства, можно расположить максимально близко к окну доступа в момент замены анодного устройства.
Действительно, два из трех устройств можно расположить с двух сторон от этого окна доступа, тогда как оставшееся устройство хранения можно расположить над электролизером, смежным с электролизером, в котором необходимо произвести замену анодного устройства, то есть напротив окна доступа.
Иначе говоря, этот вариант выполнения обеспечивает расположение в шахматном порядке или в виде треугольника устройств хранения, поэтому время, в течение которого электролизер остается открытым, можно существенно сократить.
Объектом изобретения является также электролизер, содержащий кожух, крышки, катод и анодные устройства, расположенные внутри кожуха и закрытые крышками, и устройство хранения с вышеупомянутыми признаками, при этом упомянутое устройство хранения расположено над электролизером.
Таким образом, электролизер, связанный с устройством хранения, позволяет хранить груз над анодными устройствами и крышками, что ограничивает загромождение зоны вокруг этого электролизера.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, устройство хранения расположено над анодными устройствами, находящимися внутри кожуха, и крышками, расположенными над этими анодными устройствами.
Иначе говоря, устройство хранения расположено над работающими анодными устройствами и над закрытыми крышками, обеспечивающими изоляцию газов над этими анодными устройствами.
Крышки закрывают проем электролизера, через который устанавливают на место внутрь кожуха или извлекают из кожуха анодные устройства, и устройство хранения расположено над крышками электролизера.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, электролизер имеет две противоположные продольные боковые стороны, и устройство хранения расположено между двумя противоположными продольными боковыми сторонами.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, электролизер содержит изолирующее ограждение по существу в виде параллелепипеда, установленное на края кессона, при этом изолирующее ограждение образует изолирующий объем, внутри которого могут перемещаться анодные устройства в ходе реакции электролиза, и устройство хранения расположено между двумя верхними противоположными продольными краями изолирующего ограждения.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, опорные средства опираются на верхние противоположные продольные края изолирующего ограждения, и предпочтительно эти края образованы оболочкой улавливания электролизных газов.
Это усиливает механическую прочность этих краев по отношению к грузу.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, опорные средства содержат опорные поверхности, которые должны опираться на неподвижную конструкцию электролизера.
Иначе говоря, предпочтительно опорные поверхности не опираются на крышки электролизера.
Предпочтительно это ограничивает напряжения, действующие на крышки с точки зрения нагрузки. Действительно, опоры крышек находятся на уровне их поперечных сторон и, в частности, на уровне продольных краев электролизера, поэтому они могут прогибаться под действием веса груза. Прогиб крышки относительно смежной крышки может привести к появлению между этими двумя крышками зазора и, как следствие, к тепловым потерям и к утечкам газов.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, неподвижная конструкция содержит средства усиления, позволяющие неподвижной конструкции выдерживать вес устройства хранения и, в случае необходимости, вес груза, поддерживаемого устройством хранения.
Предпочтительно электролизер содержит по меньшей мере две поверхности противоположной опоры, на которые должны опираться опорные поверхности устройства хранения, при этом обе поверхности противоположной опоры расположены с двух сторон от продольной центральной плоскости электролизера.
Этот признак обеспечивает устойчивую опору устройства хранения.
Предпочтительно обе поверхности противоположной опоры расположены на продольных боковых сторонах электролизера.
Таким образом, устройство хранения или устройства хранения расположены в поперечном направлении Y электролизера.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, электролизер содержит по меньшей мере две поверхности противоположной опоры, на которые должны опираться опорные поверхности устройства хранения, при этом опорные поверхности и поверхности противоположной опоры содержат средства соединения в паз, выполненные с возможностью взаимодействия за счет соответствия формы.
Это обеспечивает точное позиционирование устройства хранения и препятствует любому скольжению устройства хранения.
Предпочтительно поддерживающие средства расположены на расстоянии от крышек электролизера.
Отсутствие контакта между крышками и поддерживающими средствами позволяет избегать передачи на крышки части нагрузки, действующей на поддерживающие средства.
Предпочтительно анодное устройство содержит анодный держатель, расположенный в поперечном направлении электролизера.
Иначе говоря, анодное устройство не содержит вертикальной штанги, как в известных решениях, что позволяет уменьшить высоту анодного устройства. Это позволяет избежать увеличения размерности устройства хранения, чтобы не повышать его стоимость, и обеспечивает легкую установку на место этого устройства хранения.
Объектом изобретения является также электролизный цех, в частности, цех для производства алюминия, содержащий ряд электролизеров, в том числе электролизер и по меньшей мере одно устройство хранения с вышеупомянутыми признаками, и служебный проход, расположенный по существу параллельно ряду электролизеров.
Этот электролизный цех имеет ограниченные габариты и обеспечивает меньшие расходы по эксплуатации, чем существующие цеха.
В частности, этот электролизный цех обеспечивает более короткие расстояния, проходимые сервисными электролизными машинами, манипулирующими грузом, и, следовательно, более короткое время открывания, когда через крышки получают окно доступа внутрь электролизера.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, опорные средства содержат опорные поверхности, которые могут опираться на поверхность промежуточного прохода между электролизерами, расположенного вдоль продольного края электролизера и отделяющего упомянутый электролизер от смежного электролизера.
Иначе говоря, поверхности противоположной опоры находятся внутри промежуточных проходов, разделяющих продольные края двух смежных электролизеров ряда электролизеров. В частности, поверхности противоположной опоры устройства хранения находятся внутри двух разных промежуточных проходов с двух сторон от электролизера, над которыми расположено устройство хранения.
Согласно предпочтительному варианту выполнения, опорные средства ограничивают между собой пространство, при котором электролизер расположен между опорными средствами устройства хранения.
Таким образом, устройство хранения охватывает сверху электролизер.
Согласно варианту выполнения, электролизный цех содержит средства перемещения устройства хранения по существу в продольном направлении электролизера.
Согласно возможному варианту, средства перемещения содержат погрузочно-разгрузочный механизм или мостовой кран, предназначенный для подъема устройства хранения.
Таким образом, одно и то же устройство хранения можно использовать для нескольких электролизеров.
В частности, если электролизный цех содержит систему хранения с несколькими устройствами хранения, одно из этих устройств может быть расположено на электролизере, смежном с электролизером, в котором должна произойти замена анодного устройства, в частности, напротив части электролизера, где должна произойти замена анодного устройства.
Объектом изобретения является также способ замены отработанного анодного устройства электролизера на новое анодное устройство, содержащий этап установки на место над электролизером устройства хранения с вышеупомянутыми признаками.
Этот способ позволяет сократить продолжительность замены анодного устройства и, следовательно, время, в течение которого окно доступа внутрь электролизера остается открытым. Это позволяет ограничить тепловые потери и утечки газов.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, этап установки на место включает в себя позиционирование устройства хранения напротив одного или нескольких анодных устройств, находящихся вблизи и предпочтительно смежных с отработанным анодным устройством.
Этот признак позволяет минимизировать расстояния, проходимые сервисной электролизной машиной, предназначенной для манипулирования элементами, необходимыми для замены анодного устройства, среди которых отработанное анодное устройство и новое анодное устройство.
Под выражением «напротив анодного устройства» следует понимать расположение в объеме, образованном вертикальным поступательным перемещением поверхности, полученной путем проекции этого анодного устройства в горизонтальной плоскости.
Устройство хранения не располагают напротив отработанного анодного устройства для обеспечения извлечения через верх этого отработанного анодного устройства, то есть извлечения путем по существу вертикального поднимающегося поступательного движения этого отработанного анодного устройства, и для обеспечения установки через верх нового анодного устройства, то есть установки на место нового анодного устройства через верх путем по существу вертикального опускающегося поступательного движения.
Согласно варианту осуществления, способ осуществляют при помощи системы хранения, содержащей несколько отдельных устройств хранения, и способ содержит этап позиционирования одного из устройств хранения системы хранения над электролизером, смежным с электролизером, содержащим отработанное анодное устройство.
Этот признак позволяет еще больше сократить время замены анодного устройства, обеспечивая расположение по существу в шахматном порядке или в виде треугольника устройств хранения вокруг подлежащего замене отработанного анодного устройства.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, способ содержит этапы, на которых открывают окно доступа между крышками электролизера для извлечения отработанного анодного устройства и его замены на новое анодное устройство, и упомянутое устройство хранения располагают напротив окна доступа.
Иначе говоря, это устройство хранения располагают по существу симметрично к окну доступа относительно промежуточного прохода, отделяющего электролизер, содержащий отработанное анодное устройство, от электролизера, над которым расположено это устройство хранения.
Это расположение обеспечивает наиболее короткое расстояние между этим устройством хранения и окном доступа.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, способ содержит этап, на котором открывают окно доступа между крышками электролизера для извлечения отработанного анодного устройства и его замены на новое анодное устройство, и способ включает в себя осуществление замены анодного устройства при помощи сервисной электролизной машины, перемещающейся только между поперечными боковыми сторонами электролизера, содержащего отработанное анодное устройство, в течение всего периода, во время которого окно доступа открыто между крышками электролизера для извлечения отработанного анодного устройства и его замены на новое анодное устройство.
Иначе говоря, сервисная электролизная машина не перемещается до служебного прохода, расположенного вдоль поперечной боковой стороны электролизера, в течение всего этого периода.
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания варианта выполнения, представленного в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает вид в изометрии устройства хранения согласно варианту выполнения изобретения.
Фиг. 2 - вид в разрезе по продольной плоскости XZ электролизера согласно варианту выполнения изобретения.
Фиг. 3 - вид в изометрии устройства хранения согласно варианту выполнения изобретения.
Фиг. 4-11 изображают виды в изометрии электролизера согласно варианту выполнения изобретения, иллюстрирующие этапы способа замены анодного устройства согласно варианту осуществления изобретения.
Фиг. 12 и 13 - виды сверху устройства хранения согласно варианту выполнения изобретения соответственно с анодным устройством и без него.
Фиг. 14 - вид сбоку устройства хранения согласно варианту выполнения изобретения.
На фиг. 1 показана часть электролизного цеха, содержащего электролизер 100 и устройство 1 хранения согласно варианту выполнения изобретения.
Электролизер 100 предназначен для производства алюминия путем электролиза.
Устройство хранения предназначено для временного хранения груза над электролизером 100.
Электролизер 100 содержит кожух 102, крышки 120, катод 104, анодные устройства 106, расположенные внутри кожуха 102 и закрытые крышками. Устройство 1 хранения будет более подробно описано ниже.
Электролизер 100 содержит неподвижную конструкцию. Неподвижная конструкция содержит кожух 102 и, в случае необходимости, части изолирующего ограждения 108, предназначенного для изоляции электролизных газов, выделяющихся во время реакции электролиза.
Анодные устройства 106 являются подвижными и могут перемещаться по существу вертикальным поступательным движением относительно неподвижной конструкции электролизера, чтобы их можно было погружать в электролитическую ванну 110 по мере их расходования, как показано на фиг. 2.
Каждое анодное устройство 106 содержит анодный держатель 112, показанный, например, на фиг. 13 и расположенный по существу параллельно поперечному направлению Y электролизера 100.
В данном случае электролизер 100 содержит четыре боковые стороны, в том числе попарно противоположные две продольные боковые стороны 114 и две поперечные боковые стороны 116, то есть электролизер 100 может иметь по существу прямоугольную форму.
Электролизер 100 ограничивает проем 118, предназначенный для введения и извлечения анодных устройств 106 соответственно внутрь или наружу электролизера 100.
Следует отметить, что проем 118 выполнен с возможностью обеспечения этого введения или этого извлечения анодных устройств 106 путем по существу вертикального, соответственно опускающегося или поднимающегося перемещения.
Изолирующее ограждение 108 может иметь по существу форму параллелепипеда и установлено на краях кожуха 102, как показано на фиг. 2.
Изолирующее ограждение 108 образует изолирующий объем, внутри которого могут перемещаться анодные устройства 106 во время реакции электролиза по мере расходования углеродистых блоков анодных устройств 106.
Согласно примеру выполнения, показанному на фиг. 1-11, электролизер содержит также множество крышек 120.
Крышки 120 расположены от одной продольной боковой стороны 114 к другой электролизера 100, закрывая проем 118.
Крышки 120 являются съемными для обеспечения открывания окна 124 доступа через запорную систему. Это окно 124 доступа обеспечивает доступ внутрь электролизера 100 для операций обслуживания, например, для разбивания или срезания корки, образующейся на поверхности электролитической ванны во время реакции электролиза, или для замены анодного устройства.
Предпочтительно крышки 120 расположены по существу горизонтально.
Каждая крышка 120 может быть расположена в виде единого блока от одной продольной боковой стороны 114 к другой боковой стороне электролизера 100.
Как показано на фигурах, устройство 1 хранения расположено над электролизером 100.
Как показано на фиг. 2, устройство 1 хранения расположено над анодными устройствами 106, находящимися внутри кожуха. Иначе говоря, устройство 1 хранения расположено над работающими анодными устройствами 106.
В частности, устройство 1 хранения расположено между двумя противоположными продольными боковыми сторонами электролизера и, более конкретно, между двумя противоположными верхними продольными краями изолирующего ограждения 108.
Устройство 1 хранения опирается на противоположные верхние продольные края изолирующего ограждения 108. Противоположные верхние продольные края предпочтительно образованы, например, оболочкой улавливания электролизных газов (не показана).
Эта улавливающая оболочка является частью системы улавливания электролизных газов, которой может быть оснащен электролизер 100. Эта система может содержать коллектор, в который направляются газы через улавливающую оболочку, и улавливающая оболочка может содержать отверстия, обеспечивающие воздушное сообщение с внутренним пространством изолирующего ограждения для улавливания электролизных газов.
В примере, показанном на фиг. 1-11, устройство 1 хранения расположено над крышками 120 электролизера 100.
Хотя на фигурах это не показано, неподвижная конструкция может содержать средства усиления, позволяющие неподвижной конструкции выдерживать вес устройства 1 хранения и, в случае необходимости, вес груза, поддерживаемого устройством 1 хранения.
Устройство 1 хранения груза содержит поддерживающие средства, на которые опирается груз, предназначенный для хранения над электролизером 100, и опорные средства, выполненные таким образом, чтобы поддерживающие средства устойчиво опирались на них над электролизером 100, в частности, над анодными устройствами 106, проемом 118, крышками 120 и изолирующим ограждением 108.
Поддерживающие средства содержат одну или несколько поддерживающих поверхностей 2, на которых могут располагаться новое анодное устройство 106а, отработанное анодное устройство 106b и/или устройство 122 сбора корки, образующейся во время реакции электролиза.
Груз, предназначенный для размещения на поддерживающих средствах, представляет собой, таким образом, новое анодное устройство 106а, отработанное анодное устройство 106b и/или устройство 122 сбора корки, образующейся во время реакции электролиза.
Устройство 122 сбора предназначено для сбора корки, образованной веществом покрытия, покрывающим электролитическую ванну электролизера в ходе реакции электролиза.
Согласно примеру выполнения, показанному на фиг. 1-11, поддерживающая поверхность или поддерживающие поверхности 2 являются по существу плоскими.
Согласно примеру выполнения, показанному на фиг. 12-14, поддерживающая поверхность или поддерживающие поверхности 2 являются по существу криволинейными.
Следует отметить, что масса анодного устройства 106 составляет примерно от десяти до двенадцати тонн. Масса устройства 122 сбора корки сможет достигать 3-4 тонн. Поддерживающие средства и опорные средства, на которые может передаваться вес поддерживающих средств и груза или грузов, должны, таким образом, выдерживать эти массы.
Кроме того, поддерживающие средства и, в случае необходимости, опорные средства должны выдерживать температуры и тепловое излучение над электролизером 100 без ущерба для их механических свойств. Иначе говоря, поддерживающие средства должны выполнять свою функцию устойчивой поддержки груза, весящего несколько тонн, несмотря на температуру над электролизером 100.
Когда крышку или несколько крышек 120 снимают для открывания окна 124 доступа, температуры, действующие на расстоянии метра над электролизером 100, могут превышать 400°С и даже больше по причине сильного излучения электролитической ванны, температура которой составляет около 1000°С.
Когда крышки 120 находятся на месте, то есть когда эти крышки 120 закрывают проем 118, эти температуры могут составлять около 100°С. Предпочтительно поддерживающие средства расположены над крышками 120, которые находятся на месте, и смещены относительно крышек 120, снятых для замены анодного устройства, таким образом, чтобы можно было снять крышки, необходимые для замены анодного устройства и чтобы поддерживающие средства меньше подвергались действию излучения электролитической ванны.
Поддерживающие средства могут содержать средства предупреждения скольжения или падения поддерживаемого груза, такие как периферические бортики (не показаны). Предпочтительно поддерживающая поверхность или поддерживающие поверхности 2 могут содержать покрытие, предназначенное для увеличения сцепления между поддерживающей поверхностью или поддерживающими поверхностями 2 и поддерживаемым грузом.
Поддерживающие средства и/или опорные средства могут дополнительно содержать антикоррозионные средства. Например, антикоррозионные средства содержат специальную подложку или покрытие, противостоящее агрессивному действию жидкостей электролитической ванны, которые могут стекать с отработанного анодного устройства 106b, и при температуре, излучаемой отработанным анодным устройством 106b. В частности, поддерживающие средства могут содержать изолирующий корпус, внутри которого хранится отработанное анодное устройство, для изоляции газов, выделяемых отработанным анодным устройством во время его охлаждения.
Устройство 1 хранения содержит средства соединения для обеспечения его манипулирования средствами перемещения.
Средства перемещения могут содержать погрузочно-разгрузочный механизм или мостовой кран (не показаны), известный обычно под названием сервисной электролизной машины.
Предпочтительно средства соединения могут быть выполнены с возможностью подъема устройства 1 хранения. Например, средства соединения содержат крюки (не показаны), расположенные на периферии устройства 1 хранения. Это позволяет обеспечивать устойчивость груза во время его подъема.
Согласно варианту выполнения, показанному на фиг. 1-11, поддерживающие средства выполнены в виде по существу плоской пластины 4, располагаемой по существу в горизонтальной плоскости.
В частности, пластина 4 содержит два противоположных поперечных края 6. Предпочтительно опорные средства выполнены исключительно, начиная от двух поперечных краев 6.
Пластина 4 может содержать средства усиления, позволяющие ограничивать ее прогиб под действием веса груза. Средства усиления содержат, например, два бортика 8, проходящие вдоль продольных краев 10 пластины 4.
Пластина 4 может иметь по существу прямоугольную форму.
Опорные средства содержат опорные поверхности и соединительные элементы, соединяющие опорные поверхности и поддерживающие средства, при этом соединительные элементы могут соответствовать, например, опорным стойкам, как показано на фиг. 1.
В данном случае соединительные элементы 12 расположены прямолинейно и перпендикулярно к пластине 4. Кроме того, соединительные элементы 12 могут содержать конец, соединенный с нижней стороной 14 поддерживающих средств, в частности, пластины.
Поддерживающие средства содержат нижнюю сторону 14, которая может быть оснащена средства теплоизоляции, такими как покрытие из теплоизоляционного материала.
Согласно варианту выполнения, показанному на фиг. 12-14, поддерживающие средства содержат два вогнутых гнезда 16, неподвижно соединенные с опорными средствами и выполненные с возможностью подвешивания к ним анодного устройства 106. В частности, гнезда 16 выполнены таким образом, чтобы в них можно было ввести и закрепить анодный держатель 112.
Согласно примеру, показанному на фиг. 12 и 13, опорные средства содержат две противоположные стенки 18, от каждой из которых выступает одно из вогнутых гнезд 16.
Вогнутые гнезда 16 расположены друг против друга.
В этом же варианте выполнения, показанном на фиг. 12 и 13, устройство 1 хранения содержит распорные средства для неподвижного соединения двух противоположных стенок 18 и двух вогнутых гнезд 16. Распорные средства содержат, например, соединительные стенки или стойки 20, расположенные в поперечном направлении Х электролизера 100.
Согласно примеру на фиг. 14, опорные средства могут содержать два независимых узла, то есть узлы, которые могут перемещаться независимо друг от друга, каждый из которых содержит поверхность 22 опоры на неподвижную конструкцию электролизера 100, такую как кожух 102, и одну или несколько опорных стоек 24, соединяющих опорную поверхность 22 с поддерживающими средствами. Оба узла опираются на две противоположные боковые стороны электролизера 100.
Объектом изобретения является также система хранения, содержащая несколько отдельных и независимых устройств 1 хранения, имеющих вышеупомянутые признаки. Система хранения выполнена с возможностью хранения над электролизером 100 нового анодного устройства 106а, отработанного анодного устройства 106b и устройства 122 сбора корки, образующейся во время реакции электролиза.
Это обеспечивает хорошую пространственную компоновку, поскольку два отдельных устройства 1 хранения можно расположить с двух сторон от окна доступа, открываемого для замены анодного устройства, как показано, например, на фиг. 5.
Предпочтительно система хранения содержит три устройства 1 хранения, в том числе первое устройство 1а хранения, предназначенное для размещения нового анодного устройства 106а, второе устройство 1b хранения, предназначенное для размещения отработанного анодного устройства 106b и третье устройство 1с хранения, предназначенное для размещения устройства 122 сбора корки.
Это обеспечивает расположение в шахматном порядке или в виде треугольника устройств 1а, 1b, 1с хранения, как показано на фиг. 3, поэтому время, в течение которого открыто окно доступа в электролизер 100 для замены анодного устройства, можно существенно сократить.
Система хранения может быть выполнена с возможностью одновременного размещения на ней нового анодного устройства, отработанного анодного устройства и устройства сбора корки.
Предпочтительно опорные средства содержат опорные поверхности 22, которые должны опираться на неподвижную конструкцию электролизера 100. Иначе говоря, предпочтительно опорные поверхности 22 не опираются на крышки 120. Например, опорные поверхности 22 предназначены для опоры на по существу плоскую поверхность.
Электролизер 100 содержит по меньшей мере две поверхности противоположной опоры (не показаны), на которые должны опираться опорные поверхности 22. Обе поверхности противоположной опоры расположены с двух сторон от продольной центральной плоскости электролизера 100, то есть от плоскости, по существу перпендикулярной к поперечному направлению Y электролизера 100 и делящей этот электролизер на две подобные половины.
Электролизер может быть оснащен описанной выше системой хранения.
Обе поверхности противоположной опоры расположены, в частности, с двух сторон от проема 118.
Предпочтительно поверхности противоположной опоры могут быть частью верхнего пояса кожуха 102 или улавливающей оболочки, образующей пояс в верхней части изолирующего ограждения 100.
Предпочтительно поверхности противоположной опоры расположены на продольных боковых сторонах электролизера 100.
Хотя на фигурах это не показано, опорные поверхности 22 и поверхности противоположной опоры предпочтительно могут содержать средства соединения в паз, предназначенные для взаимодействия за счет соответствия формы. Средства соединения в паз содержат, например, шипы, предназначенные для введения в пазы соответствующей формы.
Как показано, например, на фиг. 2, поддерживающие средства расположены на расстоянии от крышек 120.
Объектом изобретения является электролизный цех, в частности, для производства алюминия, содержащий ряд электролизеров, в том числе электролизер 100. Электролизный цех в соответствии с изобретением содержит также служебный проход 1001, расположенный по существу параллельно ряду электролизеров, то есть по существу перпендикулярно к электролизеру 100, и описанное выше устройство 1 хранения.
Через электролизеры проходит электролизный ток, который может достигать нескольких сот тысяч ампер. Электролизеры могут быть расположены поперечно относительно направления ряда, то есть по существу перпендикулярно к общему направлению прохождения электролизного тока в масштабе ряда.
В случае необходимости, опорные поверхности 22 могут опираться на поверхность промежуточного прохода 1002 между электролизерами, расположенного вдоль электролизера 100 и отделяющего электролизер 100 от смежного электролизера. Иначе говоря, поверхности противоположной опоры находятся внутри промежуточных проходов, разделяющих продольные боковые стороны двух смежных электролизеров ряда электролизеров.
Опорные поверхности 22 могут опираться, например, на плиточный пол или на усиленный решетчатый настил промежуточного прохода 100.
Тот факт, что устройства хранения опираются на поверхности промежуточных проходов, а не на неподвижную конструкцию электролизера связан с тем, что операция их установки на место требует меньшей точности и, следовательно, является более простой и более быстрой в осуществлении. Это способствует сокращению времени вмешательства и, следовательно, времени открывания электролизера 100.
В данном случае опорные поверхности 22 и поверхности противоположной опоры тоже могут содержать средства соединения в паз, предназначенные для взаимодействия за счет соответствия формы, как и описанные выше средства.
Следует отметить, что предпочтительно опорные средства ограничивают между собой пространство, при котором электролизер 100 располагается между опорными средствами. Таким образом, каждое устройство 1 хранения охватывает сверху электролизер 100, как показано на фиг. 1 или 3.
Опорные средства, в частности, соединительные элементы 12 могут отстоять друг от друга на расстояние, превышающее ширину электролизера 100.
Кроме того, опорные средства, в частности, соединительные элементы 12 могут быть расположены на высоте, по меньшей мере превышающей высоту электролизера 100.
Электролизный цех дополнительно содержит средства перемещения устройства 1 хранения над электролизером по существу в продольном направлении Х электролизера 100. Средства перемещения содержат погрузочно-разгрузочный механизм, предназначенный для подъема устройства 1 хранения.
Объектом изобретения является также способ замены отработанного анодного устройства 106b электролизера, в частности, описанного выше электролизера 100, на новое анодное устройство 106а.
Этот способ содержит этап установки на место описанного выше устройства 1 хранения над электролизером, как показано на фиг. 4.
Этап установки на место включает в себя позиционирование устройства 1 хранения напротив одного или нескольких анодных устройств, ближайших и предпочтительно смежных с отработанным анодным устройством 106b, как показано на фиг. 2.
Устройство 1 хранения не позиционируют напротив отработанного анодного устройства, чтобы можно было переместить крышки 120 для открывания окна доступа с целью извлечения через верх этого отработанного анодного устройства, то есть извлечения путем по существу вертикального поднимающегося поступательного движения этого отработанного анодного устройства и для установки на место через верх нового анодного устройства, то есть установки нового анодного устройства путем по существу вертикального опускающегося поступательного движения.
Способ осуществляют при помощи системы хранения, содержащей несколько отдельных устройств 1 хранения, и способ содержит этап позиционирования одного из устройств 1 хранения над электролизером 101, смежным с электролизером 100, содержащим отработанное анодное устройство, как показано на фиг. 3. Это устройство 1 хранения располагают напротив окна 124 доступа, открытого или открываемого между крышками 120 с целью извлечения отработанного анодного устройства 106b и его замены на новое анодное устройство 106а. Это устройство 1 хранения можно расположить по существу симметрично к окну 124 доступа относительно промежуточного прохода 1002, отделяющего электролизер 100, содержащий отработанное анодное устройство, от электролизера 101, над которым располагают это устройство 1 хранения.
Предпочтительно замену анодного устройства производят при помощи сервисной электролизной машины, перемещающейся только между поперечными боковыми сторонами электролизера 100, содержащего отработанное анодное устройство, и, в случае необходимости, электролизера 101, смежного с электролизером 100, содержащим отработанное анодное устройство, в течение всего периода, во время которого окно 124 доступа открыто между крышками 124.
Способ может содержать все или часть следующих этапов:
- этап снятия одной или нескольких крышек 120 для открывания окна 124 доступа, через которое будут извлекать отработанное анодное устройство 106b и вводить новое анодное устройство 106а, например, при помощи сервисной электролизной машины,
- этап разбивания или срезания корки, образовавшейся на поверхности электролитической ванны,
- этап извлечения отработанного анодного устройства 106b для его укладки на второе устройство 1b хранения (фиг. 5 и 6),
- этап очистки корки при помощи инструмента, такого как ковш 130 для корки (фиг. 7),
- этап сбора корки путем укладки этой корки в устройство 122 сбора, в случае необходимости, размещенное на третьем устройстве 1с хранения,
- этап снятия нового анодного устройства 106а с первого устройства 1 хранения (фиг. 9) и этап установки на место нового анодного устройства 106а внутри электролизера 100 (фиг. 10),
- этап закрывания окна 124 доступа путем обратной установки на место первоначально снятых крышек 120.
Затем все три устройства 1а, 1b, 1с хранения можно переместить и расположить над другим электролизером, например, над смежным электролизером, как показано на фиг. 11.
Разумеется, изобретение ни в коем случае не ограничивается описанным выше вариантом выполнения, который представлен лишь в качестве примера. В него можно вносить изменения, в частности, с точки зрения состава различных элементов или путем замены на технические эквиваленты, не выходя при этом за рамки объема защиты изобретения.