Электролизер для получения алюминия с самообжигающимся анодом на силу тока 74000А (стр. 7 из 9)

Кожухи электролизёров и внутрицеховые шинопроводы должны быть электроизолированы от земли и строительных конструкций корпуса не менее чем двумя ступенями изоляции

Трубопроводы должны быть заземлены через 45 метров

Обслуживающему персоналу запрещается:

- прикасаться к проводам и токоведущим частям, производить работы по устранению неисправностей в электропроводке, электрооборудовании, электроаппаратуре;

- проходить под балкой - коллектора в торцах электролизёров;

- касаться во время работы металлических частей электролизёра, ошиновки, сетчатых ограждений;

- передавать металлические предметы из рук в руки с нулевой отметки на отметку +4.0м;

- работать в сырой спецодежде и валенках, с неисправной и сырой подошвой

Рациональное освещение.

Согласно СН245-71 нормальное освещение рабочих мест осуществляется как естественным, так и искусственным освещением.

Нормальное значение коэффициента естественного освещения (КЕО) приводится в СниП 11—4-79 (10м2 на 1м2пола, площади окна) совместноеосвещение в соответствии с СниП 2-4—79 и "Отраслевыми нормами искусственного освещения основных цехов алюминиевого производства". Освещённость электролизного цеха должна соответствовать 200Лк. Освещённость рабочих мест и поверхностей вне здания устанавливается от 5 до ЗОЛк 11-98-81, СН 11-80

Защита от шума.

Наиболее опасны шумы средней (300-800 Гц) и высокочастотные (более 800Гц), узкополосные и импульсные

Мероприятия по борьбе с шумом:

- применение механических процессоров, уровни шума которых не превышают допустимых величин;

- уменьшение шума в источнике его возникновения;

- звукоизоляция ограждённых устройств и мест пересечения их с инженерными коммуникациями;

- применение дистанционного управления;

- применение звукоизоляционных экранов;

- правильная организация труда и отдыха Нормирование шума по ГОСТ 12.1.003-83, СН 245-71, предельно допустимое значение 85 Дб.

Защита от вибрации.

Особо опасные вибрации с частотой резонансной телу или органам(6-8Гц)

Мероприятия по борьбе с вибрацией:

- не допускать действия вибрации в течение больше 50-60% рабочего времени;

- использование динамических гасителей вибрации; амортизация рабочих мест и конструкций машин; правильная организация труда и отдыха

Техника безопасности.

При эксплуатации электролизеров обслуживающий персонал работает с электролитом и металлом имеющие температуру выше 9500С, поэтому во избежании ожогов должны применятся меры по предупреждению разбрызгивания и выбросу электролита и металла. С этой целью в производстве должен использоваться только подогретый и сухой инструмент, загружать в электролизер сухое, подогретое сырье. Обслуживающий персонал должен пользоваться соответствующей одеждой (спецодеждой) и защитными приспособлениями.

В электролизных корпусах существует опасность поражения обслуживающего персонала электрическим током, так как конструкция электролизеров имеет потенциал относительно земли до 850 В. Следует помнить, что источником потенциала “ земля ” в электролизных корпусах могут быть: влага, оголенная арматура строительных конструкций, металлические предметы и сырье, находящееся у стен корпусов, машинками сжатого воздуха. В целях предупреждения поражения электрическим током необходимо своевременно выявить и устранить опасные потенциалы и выполнять требования инструкций по

охране труда. Не допускать загромождение проходов. Обслуживающий персонал должен знать, что спецодежда (валенки, рукавицы) не являются защитой от электропоражения.

При обслуживании электролизеров не исключена возможность обрыва анода, что сопровождается выбросом электролита, поэтому необходимо строго выполнять все операции и соблюдать технологические параметры работы электролизеров по инструкции, а также меры предосторожности, оговоренные инструкцией по охране труда.

С целью обеспечения санитарных норм необходимо:

- работать в спецодежде, применяя средства индивидуальной защиты органов дыхания, лица и глаз;

- следить за герметичностью оборудования и работой газоотсоса;

- не допускать попадание солей внутрь организма;

- соблюдать правила личной гигиены;

При получении травмы необходимо пострадавшему оказать первую помощь согласно общей инструкции по безопасности труда для всех работающих на заводе.

Наиболее вероятной аварией в электролизном цехе может быть прорыв металла и электролита через футеровку ванн, а также, особенно в пусковом периоде. В случае аварии действие обслуживающего персонала определяются типом ликвидации аварий, который разработан для каждого корпуса.

Не допускается нахождение посторонних лиц в электролизном корпусе. Все операции по обслуживанию электролизеров производятся в соответствии с требованиями технологической инструкции.

2. Расчетная часть

2.1 Конструктивный расчет

Конструктивный расчет выполняется для определения размеров конструктивных элементов ванн, для этого необходимы следующие показатели: сила тока на ванне, анодная плотность тока. Анодную плотность тока принимаем 0,78 А/см2

На основании этих данных определяем размеры анода.

,

где:

I – сила тока, А

dA – плотность тока, А/см2

ВА – ширина анодного массива принимаем 210 см, тогда длина анодного массива будет:

НА – высота анодного массива:

НА= hконуса спекания + hжидкой части = 135 + 45 =180 см

Размеры шахты ванны.

Внутренние размеры шахты ванны определяются исходя из размеров анодного массива и расстояния до боковой футеровки, которое составляет: по продольной стороне 55см, а по торцевой 50см.

Ширина шахты – ВШ

ВШ = ВА + 2 · 55 = 210 + 110= 320 см

Длина шахты – LШ

LШ = LАМ + 2 · 50 = 451,77 + 100 = 551,77 см

Глубина шахты – НШ

НШ = hМЕ + hЭЛ = 30 + 20 =50 см

Конструкция подины.

Число блоков.

В настоящее время длина катодных блоков 60 – 220 см, шириной 55 см, высотой 40 см, ширина угольной засыпки 4 см. Отсюда число катодных блоков в ряду будет равно:

а - размер набоечного шва в торцах

b - Размер набоечного шва по продольным сторонам

,

где L1 и L2 длина катодных блоков, см

Внутренние размеры катодного кожуха.

Определяются размерами шахты ванны с учетом теплоизоляции

Длина катодного кожуха LКОЖ.

LКОЖ. = LШ + 2(20 + hТЕПЛ) = 551,77 + 2(20 + 8) = 607,77 см

Ширина катодного кожуха ВКОЖ.

ВКОЖ. = ВШ + 2(20+8) = 320 + 56 = 376 см

Высота кожуха НКОЖ.

НКОЖ. = НШ + НБ + 6,5 + 5 = 50 + 40 + 11,5 = 101,5 см

Наружные размеры катодного кожуха

Наружная длина LКОЖ.Н.

LКОЖ.Н. = LКОЖ. + (2 · 40) = 607,77 + 80 = 687,77 см

Наружная ширина кожуха ВКОЖ.Н.

ВКОЖ.Н. = ВКОЖ. + (2 · 40) = 376 + 80 = 456 см

2.2 Материальный расчет

Проводится для определения производительности электролизера и расхода сырья на производство алюминия. Исходными данными является сила тока, выход по току и расходные нормы по сырьевым материалам и анодной массе.

ηi – выход по току, принимаем 0,9

I – сила тока 74000 А

Расходные нормы:

AI2O3 – 1,92 – 1,93 т/т AI - Рг

Анодная масса – 0,5 т/т AI - Ра

Фторсоли 0,057 т/т AI - Рф

Приходная часть

Производительность электролизера определяется по формуле

Р AI = С · I · ηi · 10-3,

где С – электрохимический эквивалент, 0,336 г/А·ч

Р AI = 0,336 · 74000 · 0,9 · 0,001 = 22,38 кг/ч

Определяем приход материалов в ванну

Р AI2O3 = Р AI · Рг = 22,38 · 1,92 = 42,97 кг

РАНОД = Р AI · Ра = 22,38 · 0,5 = 11,19 кг

РФТОР = Р AI · РФ = 22,38 · 0,057 = 1, 27 кг

Расходная часть.

Анодные газы

Количество СО и СО2.

NСО и NСО2 – мольные доли СО и СО2 в анодных газах, NСО – 0,4, а NСО2 – 0,6.

Весовое количество СО и СО2

РСО2 = МСО2 · 44 = 0,465 · 44 = 20,46 кг

РСО = МСО · 28 = 0,31 · 28 = 8,68 кг

Потери глинозема ΔР AI2O3.

ПAIп,т – практический и теоретический расход глинозема, т/т AI

ΔР AI2O3 = Р AI (ПAIп – ПAIт) = 22,38 (1,92 – 1,89) = 0,671 кг

Потери фторсолей ΔРФТОР.

ΔРФТОР = РФТОР = 1,27 кг

Потери углерода

РС = (МСО + МСО2) · 12 = (0,31 + 0,465) = 9,3 кг

ΔРС = РАНОД – РС = 11,19 – 9,3 = 1,89 кг

Таблица материального баланса.

2.3 Электрический расчет

Цель : определение конструктивных размеров ошиновки, определение падения напряжения на всех участках цепи, составление баланса напряжений. Определение рабочего греющего и среднего напряжения. Определение выхода по энергии и удельного расхода по электроэнергии.

dAI = 0,415 A/мм2 = 41,5 A/см2

dCu = 0,7 A/мм2 = 70 A/см2

dFe = 0,18 A/мм2 = 18 A/см2

Определяем падение напряжения в анодном устройстве.

Падение напряжения в стояках.

,

где:

I – сила тока, А

ρt – удельное сопротивление проводника, Ом · см

а – длина участка шинопровода, см

SОб – общее сечение проводника, см2

SЭК –экономически выгодное сечение стояка, см2

nШ – число алюминиевых шин, шт

,

где:

SПР – практическое сечение одной шины, см2

SОб – общее сечение стояка, см2

SОб = nШ · SПР = 8 · (43 · 6,5) = 2236 см2

ρt AI – удельное сопротивление алюминиевых шин

ρt AI = 2,8 (1 + 0,0038 · t) · 10-6 Ом · см ,