Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБЖИГА ПОДИНЫ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, и может быть использовано для разогрева футеровки катодного кожуха и обжига углеродной подины электролизера.

Общий срок службы электролизера в значительной степени зависит от технологии обжига, качества его проведения и конечных параметров нагрева ванны перед пуском.

Известен способ, согласно которому нагрев футеровки и обжиг подины алюминиевого электролизера осуществляют в процессе сжигания топлива путем подвода форсунок под анод во время монтажных работ. Форсунки расположены по продольным сторонам электролизера. Топливные баки соединены с форсунками системой трубопроводов. Пространство между анодом и бортами катода закрыто крышками. Угловые крышки выполнены с патрубками, соединенными с газоходами с помощью уплотняющих манжет для эвакуации газов, образующихся при обжиге в очистные аппараты (патент РФ №2104335, м. кл. С25С 3/10, 1998).

Недостатками известного технического решения являются материалоемкость установки и оплавление в процессе обжига чугунных сопел и металлических укрытий подины, изготовленных из нержавеющей стали.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ, включающий установку теплоизоляционного укрытия, нагрев подины горелками через проемы в теплоизоляционном укрытии, демонтаж теплоизоляционного укрытия и заливку на подину электролизера электролита. Горелки установлены в два ряда между продольными гранями анода и шахты электролизера. Горелки одного ряда смещены относительно горелок второго ряда, а расстояние между ними в ряду равно 0,12-0,4 длины шахты. Топливные баки соединены с горелками системой трубопроводов. Теплоизоляционное укрытие выполнено в виде металлических крышек, перекрывающих пространство между анодом и бортами катода. Теплоизоляционное укрытие представляет собой сборную конструкцию, выполненную из нержавеющей стали, состоящую из четырех частей общим весом 1000 кг и расположенную в зоне действия высоких температур. Горелки устанавливаются и фиксируются в укрытиях. Установка и демонтаж укрытий совместно с горелками производится краном (патент РФ №2088697, м. кл. С25С 3/10, 1997).

Недостатки способа-прототипа: оплавление в процессе обжига подины электролизера чугунных сопел и теплоизоляционных металлических укрытий подины; быстрое охлаждение подины алюминиевого электролизера после демонтажа теплоизоляционных укрытий перед заливкой электролита; недостаточная глубина прогрева подины алюминиевого электролизера; неравномерность повышения температуры подины из-за влияния перепадов давления сжатого воздуха.

Задачей заявляемого технического решения является повышение срока службы и снижение затрат на капитальный ремонт при обжиге подины алюминиевого электролизера.

Техническим результатом изобретения является:

- увеличение глубины прогрева подины алюминиевого электролизера и сохранение температуры подины алюминиевого электролизера, достигнутой в процессе обжига, с минимальными потерями до заливки электролита, что способствует уменьшению повреждения материалов подины, вызванных большими температурными градиентами при заливке жидкого электролита, а следовательно, повышается срок службы алюминиевого электролизера;

- исключение оплавления в процессе обжига чугунных сопел и металлических кронштейнов, что способствует снижению содержания железа на пусковых электролизерах, а следовательно, более быстрому выходу электролизера на выработку алюминия высших сортов и снижению затрат на ремонт и изготовление установок обжига подины алюминиевого электролизера;

- возможность монтажа и быстрого демонтажа укрытия подины с сокращением кранового времени; установку укрытия подины на электролизеры, имеющие различные геометрические размеры катодного и анодного кожухов, что способствует снижению затрат на обжиг подины алюминиевого электролизера.

Поставленная задача достигается тем, что в способе обжига подины и подготовки к пуску алюминиевого электролизера, включающем установку теплоизоляционного укрытия, нагрев подины горелками через проемы в теплоизоляционном укрытии, демонтаж теплоизоляционного укрытия и заливку на подину электролизера электролита, согласно заявляемому изобретению используют теплоизоляционное укрытие, выполненное из гибкого листового материала, которое закрепляют в верхней части на узел навески газосборного колокола, а в нижней части укладывают на периферийные швы подины; нагрев подины производят горелками, которые устанавливают в необходимом количестве относительно продольных сторон анодного кожуха, с требуемым шагом расстановки; причем горелки фиксируют на металлических кронштейнах, закрепленных на газосборном колоколе и удаленных из зоны обжига подины; кроме того, перед демонтажем теплоизоляционного укрытия производят заливку электролита на подину электролизера через проемы в теплоизоляционном укрытии.

Сравнение предлагаемого технического решения с ближайшим аналогом и другими техническими решениями показывает следующее.

Применение в способе для обжига подины и подготовки к пуску алюминиевого электролизера теплоизоляционного укрытия из гибкого листового материала, так и горелок, навешанных на газосборном колоколе через металлические кронштейны, позволяет увеличить глубину прогрева подины алюминиевого электролизера и сохранить температуру подины с минимальными потерями до заливки электролита. Сохранение температуры подины достигается за счет быстрого демонтажа горелок, закрепленных на металлических кронштейнах, и демонтажем гибкого укрытия после заливки в шахту электролизера жидкого электролита.

Применение в способе для обжига подины и подготовки к пуску алюминиевого электролизера металлических кронштейнов, удаленных из зоны действия максимальных температур, и совместное применение теплоизоляционного укрытия из гибкого листового материала позволяет исключить оплавление в процессе обжига чугунных сопел горелок и металлических кронштейнов.

Применение в способе для обжига подины и подготовки к пуску алюминиевого электролизера металлических кронштейнов, имеющих вес менее 21 кг, позволяет осуществлять быстрый демонтаж горелок с кронштейнами и устанавливать горелки в любом количестве и с любым смещением горелок одного ряда относительно другого и требуемым шагом расстановки на электролизерах, имеющих различные геометрические размеры катодного и анодного кожухов.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод о том, что данное предложение отвечает критерию патентоспособности "новизна".

Предлагаемое техническое решение испытано в промышленных условиях, следовательно, можно сделать вывод о том, что оно отвечает критерию охраноспособности "промышленная применимость".

В процессе сравнительного анализа предлагаемого решения с ближайшим аналогом и другими известными решениями в данной области, выявленными в процессе поиска, не обнаружено технических решений, характеризующихся сходными идентичными или эквивалентными признаками с предлагаемым техническим решением:

- совместное применение в способе для обжига алюминиевого электролизера теплоизоляционного укрытия из гибкого листового материала и металлических кронштейнов с закрепленными горелками;

- применение облегченного металлического кронштейна, удаленного из зоны действия повышенных температур, для каждой горелки индивидуально, позволяющее производить быстрый монтаж-демонтаж горелок;

- демонтаж гибкого теплоизоляционного укрытия производится после заливки в шахту электролизера жидкого электролита.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется графическим материалом, где на фиг.1 изображены продольный и поперечный разрезы теплоизоляционного укрытия подины алюминиевого электролизера, на фиг.2 - вид сверху. На фигурах 1 теплоизоляционное укрытие из гибкого листового материала. Верхний край теплоизоляционного укрытия 1 закреплен на узел навески 2 газосборного колокола 3 при помощи клина крепления 4. Слои укладываемого теплоизоляционного укрытия 1, уложенные внахлест относительно друг друга с перекрытием соседнего слоя 3-5 см, находятся в натянутом состоянии и заходят на периферийный шов 5 по границе бортовой блок 6 - периферийный шов 5. В проемы 7, вырезанные в теплоизоляционном укрытии, установлены горелки 8. Горелки 8 фиксируются в проектном положении при помощи металлических кронштейнов 9, навешанных на верхнюю поверхность газосборного колокола 3. Под каждое сопло 10 горелки на зону обжига на подину электролизера укладывают лист теплоизоляционного материала (огнеупорного картона) 11. В пространство между бортовым блоком 6 и анодом алюминиевого электролизера 12 загружается равномерным слоем дробленый оборотный электролит 13 на высоту 20-25 см, с последующим добавлением кальцинированной соды. Топливный бак 14 соединен с горелками системой трубопроводов 15.

Способ осуществляется следующим образом.

На электролизере с верхним токоподводом мощностью 156 кА типа С-8Б, прошедшем капитальный ремонт, нижнюю грань анода располагают на расстоянии 200-250 мм от подины. По каждой продольной стороне электролизера устанавливают теплоизоляционные укрытия и монтируют заранее приготовленные горелки так, чтобы сопло, через которое выходит пламя, находилось напротив центра подового блока. При этом горелки одного ряда смещены относительно горелок второго ряда. Под сопла укладывается теплоизоляционный материал для предотвращения выгорания угольных блоков. Температуру подины электролизера при нагревании контролируют термопарами, уложенными на ее поверхность. Скорость нагрева поверхности подины до заданной температуры в течение заданного периода регулируют подачей рабочего воздуха и топлива в горелочные устройства с помощью редукционных клапанов и запорной арматуры, находящихся на распределительных гребенках. Нагрев подины производится пламенем и горячим газом, полученным в результате сжигания дизельного топлива в горелках, поступающих под теплоизоляционное укрытие через сопла горелок. Топливо самотеком поступает из бака в поплавковые камеры, из которых через гребенки подают дополнительно воздух.

По окончании обжига горелки демонтируются, анод опускается до подины на расстояние 30-50 мм, по периферии загружается пусковое сырье, заливается электролит. При этом теплоизоляционные укрытия не демонтируются.

Изобретение позволяет производить монтаж и быстрый демонтаж укрытия подины с сокращением кранового времени; выполнять монтаж установки для обжига подины на электролизерах имеющих различные геометрические размеры катодного и анодного кожухов.

Предлагаемый способ для обжига электролизеров используется в объемах капитального ремонта электролизеров на ОАО «РУСАЛ Братск», эффективность его применения подтверждается. Внедрение способа позволяет резко сократить затраты на капитальный ремонт (обжиг подины) алюминиевого электролизера. Кроме того, использование данного изобретения позволит повысить срок службы алюминиевых электролизеров.