Промышленных электролизерах

Промышленные установки — РДР-21, РДР-25, РД-10Р. Толщина контролируемых изделий — от 20 до 1000мм.

Определение а теоретическим путем весьма затруднительно, а в большинстве случаев невозможно из-за большого количества факторов, влияющих на конвективный теплообмен, поэтому он определяется, как правило, опытным путем. Исследования конвективного теплообмена проводят на моделях, а результаты исследований переносят на промышленные установки, но для этого необходимо, чтобы процессы в моделях и промышленных установках были подобными. Условия,, необходимые для создания подобных процессов, раскрываются теорией подобия. Подобными могут быть как геометрические фигуры, так и любые физические величины, а также физические процессы конвективного теплообмена, протекающего в теплообменном аппарате и его модели. Таким образом, в основе подобных процессов лежит их геометрическое подобие, т. е. геометрическое подобие промышленной установки и ее модели.

Промышленные установки — РДР-21, РДР-25, РД-10Р. Толщина контролируемых изделий — от 20 до 1000мм.

средний — 6—8%, максимальный — 25% и дизелей 33—35%) и теплоиспользующих аппаратов (отопительные приборы —30%, промышленные установки — 40%) и др.

Одним из первых по вопросу о соответствии энергоресурсов все возрастающим потребностям в них выступил еще в 1912 г. со статьей «Задачи техники в связи с истощением запасов энергии на Земле» Н. А. Умов. Он дал развернутый количественный анализ — прогноз состояния энергетики развитых стран Европы, России и США, содержавший все основные элементы современных прогнозных исследований: подсчет разведанных запасов энергетических ресурсов (уголь, нефть, гидроэнергия и др.); оценку коэффициентов их использования; определение темпов роста потребностей в энергоресурсах (6% в год); расчет обеспеченности их запасами (на 100— 200—500 лет); баланс потребляемой энергии (50% на производство механической энергии, откуда 70—80% — на транспорт; около 27% —на отопление; 20% —на металлургические и промышленные нужды; около 3% — «на свет», т. е. на производство электроэнергии); оценку КПД двигателей (паровых машин —средний 6—8%, максимальный 25% и дизелей — 33—35%) и теплоис-пользующих аппаратов (отопительные приборы — 30%, промышленные установки — 40%) и др.

в) сети электроснабжения на постоянном токе и промышленные установки, высоковольтные линии электропередач на постоянном токе;

сочетания этих разнообразных методов. Лишь некоторые из установок доработаны до стадии пилотных, и еще меньше введено в промышленную эксплуатацию. В ряде стран мира действуют промышленные .установки газификации угля по технологии фирмы Lurgi; в США таких установок нет. Эта технология довольно капиталоемкая; для получения необходимого количества газа требуется построить много газогенераторов, а они нуждаются в тщательном уходе и не смогут работать на обычном американском битуминозном угле.

опытно-промышленные установки йб переработке канско-ачинских углей и эстонских сланцев;

Промышленные установки для автотермической газификации угля действуют в ряде стран — ЮАР, Турции, Индии, Испании и Греции. В других районах мира, например в 60

В цветной металлургии для охлаждения уходящих газов применяются котлы-утилизаторы, а также установки испарительного охлаждения печей. Кроме того, действуют первые опытно-промышленные установки по использованию физического тепла раскаленных шлаков.

Совершенствование конструкций АХУ направлено на расширение масштабов их применения в промышленности с учетом расширения возможностей использования на обогрев генераторов различных видов низкопотенциальных ВЭР. Это особенно характерно для химической промышленности, где созданы опытно-промышленные установки для работы холодильных станций на отбросной горячей воде. В этом случае генераторы АХУ выполняются в виде горизонтальных кожухотрубных аппаратов затопленного типа. Основное оборудование установок выполняется в виде пленочно-оросительных аппаратов, в которых более интенсивно протекают процессы тепло- и массообмена, что позволяет обеспечить достаточно высокий тепловой коэффициент установки при сравнительно низких параметрах теплоносителя.

Сопоставление результатов определения значения теплоотдачи а при свободной конвекции расплава NaCl -f- СаСЬ в лабораторных условиях с результатами определения значений ai на промышленных электролизерах показывает, что а и ai близки по величине при одинаковых значениях qiAt и tf.

Видно, что концентрация натрия в алюминии на промышленных электролизерах меньше или равна его равновесному значению, что свидетельствует о практическом отсутствии катодного перенапряжения. Этого и можно было ожидать. Электролит и металл в промышленных электролизерах находятся в постоянном движении, что способствует снятию диффузионных затруднений, и алюминиевый электрод является практически равновесным [9, 10].

Все, что говорилось выше, относится к равновесным условиям без наложения поляризации. Казалось бы, процесс растворения алюминия по реакциям (4.30) и (4.31) не должен происходить на катодно-поляризованной поверхности. Однако, как было показано в разд. 4.3, ток обмена на алюминиевом катоде составляет —20 А/см2, а катодная плотность тока на промышленных электролизерах равняется 0,6—0,8 А/см2. Таким образом, сдвиг потенциала от равновесного незначителен и анодный процесс на алюминии идет почти так же, как и при равновесии. Следовательно, протекание процессов растворения алюминия на катоде вполне возможно.

По мере развития алюминиевой промышленности менялись размеры электролизера, потребляемая мощность и производительность, отдельные элементы узлов и их конструкция, но перечисленные выше основные узлы — анодное и катодное устройство, ошиновка для подвода тока и система газосбора — имеются на электролизере любой конструкции и мощности. В работе [1, с. 86] приведены схемы, характеризующие динамику изменения конструкций электролизеров вплоть до начала 60-х годов. В настоящее время сила тока на промышленных электролизерах приближается к 300 кА, и поэтому их конструкция претерпела существенные изменения и отличается от приведенных в работе [1].

Используемые в промышленных электролизерах катодные блоки изготавливаются из различных углеродистых материалов, которые принято [3] классифицировать следующим образом:

На промышленных электролизерах МПР находится в пределах 4,5—5,0 см, но с увеличением МПР выше оптимального значения выход по току растет незначительно, а расход электроэнергии и перегрев электролита возрастают в прямой пропорции, снижая производительность электролизера. Поскольку МПР легко изменяется перемещением анода, этот параметр может быть применен в качестве регулирующего в системах АСУТП.

Для практических целей часто пользуются обратной величиной, называемой выходом по энергии. На промышленных электролизерах в зависимости от их конструкции и условий технологического режима выход по энергии изменяется от 57 до 65 г/(кВт-ч).

Количество ячеек в промышленных электролизерах может быть различным и определяется их мощностью. Многолетней практикой и рядом исследований доказаны преимущества более мощных электролизеров. В настоящее время созданы электролизеры на силу тока 80—120 тыс. А.

Слуцкий И. 3., Скворцов А. П., Калужский Н. А., Деркач А. С., Цыпкин М. Г. Распределение тока по анодам на промышленных электролизерах........ . . . . 35

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА ПО АНОДАМ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАХ

В связи с вводом в эксплуатацию мощных многоанодных с обожженными анодами электролизеров встал -вопрос об изучении взаимовлияния распределения токовой нагрузки по анодам и технологического состояния процесса электролиза алюминия. Работа была выполнена на ТадАЗе Казахским политехническим институтом совместно с ВАМИ. Исследования проводили на промышленных электролизерах на силу тока 162 и 167 кА с помощью 30-ка-нальной измерительной системы К 484/2 с выводом информации на перфоратор. Измерялось падение напряжения' на фиксирован; ном участке анодной штанги, которое соответствует силе тока, протекающего по данному аноду. Сила тока серии и электрическое напряжение электролизера замерялись через гальванические разделители Е826 для защиты системы от попадания потенциала серии. Дискретность опрашивания входных сигналов составляла 0,1 с, и общее время измерения параметров одного электролизера •не превышало 2,5 с. Таким образом, можно считать измерение выполненным при постоянных значениях силы тока серии и рабочего напряжения ванны. Периодичность опроса определяли в зависимости от поставленной задачи. При исследовании нормального режима работы регистрацию производили через каждые 10 мин, при приведении технологических операций — непрерывно. На печать выводились единичные измерения, а также средние за определенный период времени (час, смена, сутки). Полученные на перфолентах результаты обрабатывали по .специальной программе на ЭВМ СМ-2. Для визуального контроля и изучения динамических характеристик отдельных анодов применяли самопишущие приборы типа Н-338 и КСП. Для количественной оценки равномерности токораспределения по анодам данного электролизера