Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДАЧИ СЫРЬЯ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЫ С САМООБЖИГАЮЩИМИСЯ АНОДАМИ

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия на электролизерах с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом.

Известна система автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер по патенту RU №2407826, С25С 3/14, опубл. 27.12.2010 г. Система автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с верхним токоподводом, включающая 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 (БУТС), 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.

Известна также система автоматической подачи сырья в электролизер АПС по патенту RU №2506350, С25С 3/14, опубл. 10.02.2014 г. 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, 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 фтористых солей (АПФ) установлен на анодном кожухе.

По назначению, по технической сущности и наличию сходных признаков данное решение выбрано в качестве прототипа.

Недостатками известных устройств является следующее:

1. В прямоугольной конструкции раздающего аэрожелоба установлены разгрузочные патрубки, крепление которых в процессе эксплуатации не обеспечило надежность и герметичность узла, что приводит к пылению глинозема во время загрузки бункеров модуля АПГ.

2. Конструкция прямоугольного раздающего аэрожелоба металлоемка, требует изготовление дополнительных устройств и приспособлений, что приводит к удорожанию конструкцию в целом.

Задачей заявляемого изобретения является повышение технико-экономических и экологических показателей работы системы, исключение аварийной ситуации, и снижение технологических нарушений процесса электролиза, снижение затрат на изготовление, монтаж и обслуживание системы.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение надежности автоматической подачи сырья из прикорпусного силоса глинозема в электролизер без использования обрабатывающей техники, отсутствие пыления и потерь сырья.

Технический результат достигается тем, что в системе автоматической подачи сырья в алюминиевый электролизер с верхним токоподводом, содержащей магистральный аэрожелоб, бункер модуля АПГ, систему воздухоснабжения, содержащую радиальные вентиляторы высокого давления, задвижки и коллектор спутникового трубопровода, подача глинозема в бункера модуля АПГ осуществляется с помощью раздающей аэрационной трубы, выполненной из высокопрочного материала с герметично установленными разгрузочными патрубками и состоящей из аэрирующей трубы, разгонной секции и транспортирующей секции или секций, а нагнетание воздуха через спутниковый трубопровод в дутьевые полости магистрального аэрожелоба и аэрирующей трубы осуществляется системой воздухоснабжения, включающей, по крайней мере, два вентилятора высокого давления, а коллектор спутникового трубопровода снабжен поворотными, автоматически управляемыми задвижками.

Аэрирующая труба может быть выполнена в виде перфорированной трубы с одетыми на трубу, по меньшей мере, тремя тканевыми рукавами разного диаметра и скрепленными по всей длине аэрирующей трубы на равных расстояниях разъемными соединениями.

Раздающая аэрационная труба может быть выполнена из металла или полиматериала.

Основным отличительным признаком данного предложения, обеспечивающим достижение указанного технического результата является то, что подача глинозема в бункера глинозема осуществляется с помощью аэрационной трубы, выполненной из высокопрочного материала, с герметично установленными разгрузочными патрубками, а нагнетание воздуха через спутниковый трубопровод в дутьевые полости аэрожелобов и аэрационных труб осуществляется системой воздухоснабжения, дополнительно включающей поворотные автоматически управляемые задвижки.

Дополнительными признаками, способствующими достижению указанного технического результата является то, что внутри раздающей аэрационной трубы находится аэрирующая труба меньшего диаметра, выполненная в виде перфорированной трубы, с одетыми на нее, по меньшей мере, тремя тканевыми рукавами разного диаметра и скрепленными по всей длине аэрирующей трубы на равном расстоянии разъемными соединениями. К тому же раздающая аэрационная труба может быть выполнена из металла или полиматериала, при этом раздающая аэрационная труба, выполненная из полиматериала, состоит из одной транспортирующей секции.

Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг. 1 показан общий вид системы, на Фиг. 2 - вид спереди, Фиг. 3 - принципиальная схема системы АПС. Фиг. 4 - сечение раздающей аэрационной трубы.

Система автоматической подачи сырья (САПС), содержит прикорпусной силос глинозема (1), узел разгрузки (2), дутьевые комплексы, снабженные радиальными вентиляторами высокого давления (3), дутьевые комплексы подключены к поворотным управляемым автоматически задвижкам и датчику давления (4), спутниковый трубопровод (5), магистральный аэрожелоб (6), оснащенный фильтрами сброса избыточного давления (7), узел разгрузки с магистрального аэрожелоба (8) в раздающую аэрационную трубу(9) на которой установлена разгонная секция (10), транспортные секции аэрационной трубы отделены друг от друга диэлектрическими разрывами (11) с сопротивлением изоляции не менее 0,5 Мом, бункер модуля АПГ (12), соединение раздающих аэрационных труб с бункерами модуля АПГ выполнено герметично патрубками (13), бункера модуля АПГ оснащены объемным дозатором клапанного типа (14), соединение дозатора с газосборным колоколом выполнено посредством подающей трубы (15), пробойника электролитной корки (16), система АПС оснащена бункером фторсолей (17), пробойник электролитной корки и бункер фторсолей установлены на анодном кожухе (18) электролизера, к анодным стойкам электролизера (19), закреплены опорные балки (20), пробойник электролитной корки соединен с газосборным колоколом электролизера (21).

Работа предлагаемой системы (Фиг.3) заключается в следующем. Движение глинозема в магистральном аэрожелобе и аэрационной трубе происходит под действием силы тяжести, в виде движения под уклон псевдожидкости, образовавшейся в результате аэрирования глинозема. Для аэрирования глинозема, дутьевыми комплексами с радиальными вентиляторами высокого давления (3), через спутниковый трубопровод (5) в аэрожелоб и раздающую аэрационную трубу (6) нагнетается воздух. Сброс избыточного воздуха по всей длине магистрального аэрожелоба производится в атмосферу через фильтры сброса избыточного давления (7). Подача глинозема из силоса (1) производится через узел разгрузки (2), обеспечивающий аэрацию глинозема в силосе, защиту от попадания во внутренние полости аэрожелоба и раздающей аэрационной трубы инородных тел, а также регулировку параметров движения глинозема.

Глинозем поступает в магистральный аэрожелоб (6) и далее через узел разгрузки с магистрального аэрожелоба (8) перегружается в раздающую аэрационную трубу (9), в начале которой установлена разгонная секция (10), выполненная под углом, для придания первоначального ускорения поступающему сверху материалу, и далее через патрубки (13) подается в бункера модуля АПГ (12), установленные на электролизерах. При наполнении глиноземом бункеров модуля АПГ, конструкция патрубков (13) обеспечивает эффект самозапирания и прекращения подачи глинозема в бункер.

Раздающая аэрационная труба предназначена для транспортировки материала (глинозема) от магистрального аэрожелоба до бункеров модуля АПГ. Материал (глинозем) из магистрального аэрожелоба поступает в раздающую аэрационную трубу через узел разгрузки с магистрального аэрожелоба.

Раздающая аэрационная труба состоит из:

- разгонной секции (10);

- транспортирующей секции или секций;

- патрубков (13), для подачи глинозема в бункера модуля АПГ (12);

- аэрирующей трубы (22).

Конструкция раздающей аэрационной трубы представляет собой конструкцию «труба в трубе», т.е. внутри раздающей аэрационной трубы находится аэрирующая труба меньшего диаметра, выполненная в виде перфорированной трубы с одетыми на нее, по меньшей мере, тремя тканевыми рукавами разного диаметра и закрепленными по всей длине аэрирующей трубы с определенным расстоянием. Тем самым достигается равномерное распределение по всей длине раздающей аэрационной трубы воздушного потока, подающегося из аэрирующей трубы.

Отличием раздающей аэрационной трубы от раздающего аэрожелоба является ее небольшой диаметр, отсутствие фильтров сброса избыточного давления, при этом раздающая аэрационная труба может быть изготовлена как из металла, так и из полиматериалов. Раздающая аэрационная труба состоит из транспортирующей секции или секций, для предотвращения попадания потенциала «земля» на электролизер, транспортирующие секции аэрационной трубы отделены друг от друга диэлектрическими разрывами с сопротивлением изоляции не менее 0,5 Мом. При выполнении аэрационной трубы из полиматериалов, конструкция аэрационной трубы может состоять из одной транспортирующей секции, т.к. полиматериал уже является диэлектрическим.

Для возможности регулировки производительности транспортировки глинозема, а также контроля и управления давлением в аэрожелобах используются дутьевые комплексы, состоящие из двух и более вентиляторов высокого давления и напорного коллектора спутникового трубопровода с поворотными управляемыми автоматически задвижками и датчиком давления.

При заполнении бункеров модуля АПГ глиноземом, повышается давление в системе аэрожелоба и раздающей аэрационной трубы до заданного давления, датчик давления подает сигнал на отключение дутьевых комплексов и закрытие поворотных управляемых автоматически задвижек.

Забор воздуха производится за пределами корпуса электролиза, подача воздуха к аэрожелобам через комплект трубной разводки переменного сечения (спутниковый трубопровод). Все дутьевое оборудование размещено в помещении под прикорпусным силосом.

Промышленные испытания предложенного изобретения показали достаточно высокую надежность работы системы автоматической подачи сырья, оснащенной раздающей аэрационной трубой, в электролизеры с самообжигающимся анодом, а также отсутствие пыления и потерь сырья при подачи его от прикорпусного силоса в электролизер, улучшая технологические и экологические показатели работы электролизера.