ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ НАГРЕВА ГЛИНОЗЕМА ТЕПЛОМ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Шахрай Сергей Георгиевич , Скуратов Александр Петрович , Кондратьев Виктор Викторович , Ершов Владимир Александрович , Карлина Антонина Игоревна

2016 / Номер 3(110) 2016 [ МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ]

Выполнен анализ затрат энергии на нагрев загружаемого в ванну глинозема до температуры расплава, а также потерь теплоты с анодными газами, удаляемыми от электролизера с самообжигающимся анодом. Показано, что горячие анодные газы, температура которых на выходе из горелочного устройства может достигать 1000°С и более, уносят в систему газоотсоса энергию, количество которой в 3-4 раза превышает затраты теплоты на нагрев глинозема до температуры расплава. Предложено техническое решение, обеспечивающее использование теплоты анодных газов на нагрев глинозема перед его загрузкой в расплав, а также снижение нагрузки на домкраты анодной рамы. В частности, для нагрева глинозема предлагается использовать бункер-теплообменник системы автоматизированной подачи глинозема (АПГ), расположив его таким образом, чтобы обеспечить условия подачи сырья на два смежных электролизера. При этом объем бункера должен быть достаточным для питания смежных электролизеров в течение 2-3 суток, что обеспечит прогрев глинозема до 200-250°С. Загрузка в расплав нагретого до такой температуры глинозема снизит удельный расход электроэнергии электролизером на 80-95 кВт·ч/т Al. Охлаждение в теплообменнике анодных газов с 700-800 до 250-300°С в 2-2,5 раза снизит их физический объем, что сократит удельные затраты электроэнергии на эвакуацию охлажденных газов на 15-20 кВт·ч/т Al, материалоемкость газоходной сети корпуса электролиза - на 12-15 т. Другие преимущества технического решения, представленного в настоящей статье, - уменьшение количества устанавливаемых бункеров системы АПГ практически в 2 раза. Например, в масштабах корпуса электролиза, эксплуатирующего 88 электролизеров, с 352 до 192 единиц. Удаление бункеров с анодного кожуха сократит нагрузку на домкраты анодной рамы на 6-8 т, что, в свою очередь, снизит потребление электроэнергии их приводами на 2,0-2,5 кВт·ч/т Al, а также обеспечит более равномерное распределение температур в зоне жидкой анодной массы, что положительно скажется на формировании самообжигающегося анода.

Ключевые слова:

энергосбережение,анодные газы,теплота,нагрев глинозема,утилизация,самообжигающийся анод,анодная рама,нагрузка,energy efficiency,anode gases,heat,alumina heating,recovery,Soderberg,anode frame,load

Библиографический список:

1. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные Законодательные акты Российской Федерации: федер. закон от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ [Электронный ресурс] // Российская газета. RG.RU. URL: http://rg.ru/2009/11/27/energo-dok.html (15.01.2016).
2. Анализ влияния повышения силы и плотности анодного тока на показатели работы электролизера Содерберга / С.Г. Шахрай, В.В. Коростовенко, А.Н. Баранов, В.В. Кондратьев, Э.П. Ржечицкий // «Цветные металлы - 2011»: сб. научн. докл. III Междунар. конгресса (Красноярск, 6-10 сентября 2011). Красноярск: Изд-во СФУ, 2011. С. 185-192.
3. Леви О.Э., Пингин В.В., Никандров К.Ф., Куликов Ю.В. Внедрение АПГ точечного типа на электролизерах С-8БМ на КрАЗе // Технико-экономический вестник БрАЗа. 2002. № 6. С. 34-37.
4. Заявка на изобретение № 2014112131 от 28.03.2014 г. Способ и устройство для утилизации тепла анодных газов алюминиевого электролизера / Т.В. Пискажова, А.В. Белянин, П.В. Поляков, С.Г. Шахрай, В.В. Кондратьев, Е.Р. Шайдулин.
5. Куликов, Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. 2-е изд. Красноярск: Изд-во ООО «Классик Центр», 2004. 480 с.
6. Патент РФ на полезную модель № 95669. Газосборный колокол алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом / С.Г. Шахрай, В.В. Коростовенко. Опубл. 10.07.2010 г. Бюл. № 19.
7. Исследование аэродинамических параметров и эффективности «сухой» газоочистки 6-ой серии электролиза филиала «БАЗ-СУАЛ» / Н.Н. Иванов, Э.П. Ржечицкий, А.А. Немаров, И.А. Сысоев, Н.Н. Иванчик, А.А. Пинаев // Транспортная инфраструктура Сибирского региона: сб. ст. VI Междунар. науч.-практ. конф. (Иркутск, 30 сентября - 3 октября 2015 г.). Иркутск: Изд-во ИРГУПС. С. 168-172.
8. Сысоев И.А., Николаев В.Н. Моделирование и оценка эффективности двухконтурной системы газоотвода // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2015. № 3 (47). С. 104-110.
9. Сысоев И.А. Управление и контроль энергорежима электролизеров для производства алюминия // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 4 (24). С. 84-87.
10. Шахрай С.Г., Кондратьев В.В., Белянин А.В. Энерго- и ресурсосбережение в производстве алюминия: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2014. 148 с.
11. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1969. 624 с.
12. Шахрай С.Г., Коростовенко В.В., Ребрик И.И. Совершенствование систем колокольного газоотсоса на мощных электролизерах Содерберга: монография. Красноярск: Изд-во ИПК СФУ, 2010. 146 с.
13. Шахрай С.Г. Повышение эффективности вентиляции корпусов электролизного производства алюминия путем совершенствования системы газоотсоса: дис. … канд. техн. наук; 05.23.03. Иркутск, 2008. 150 с.
14. Металлургия алюминия / Ю.В. Борисоглебский, Г.В. Галевский, Н.М. Кулагин, М.Я. Минцис, Г.А. Сиразутдинов. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН. 1999. 438 с.
15. Технико-экологические и правовые аспекты производства алюминия: монография / В.В. Кондратьев, В.А. Ершов, И.А. Сысоев, А.Б. Чернигова, Б.И. Зельберг. СПб.: Изд-во МАНЭБ, 2011. 224 с.
16. Белолипецкий В.М., Пискажова Т.В. Математическое моделирование процесса электролитического получения алюминия. Решение задач управления технологией: монография. Красноярск: Изд-во СФУ, 2013. 272 с.

Файлы:

• 15.pdf (скачать | просмотреть) - скачано 37 раз