 |
анодный эффект. операции по обслуживанию электролизёра
|
|
|
|
анодный эффект
При снижении концентрации глинозёма в электролите ниже критической (1, 5–2, 0 %) возникает анодный эффект («вспышка»), во время которого напряжение на электролизёре резко возрастает из–за ухудшения смачивания анода электролитом и увеличения электрического сопротивления на границе анод–электролит. По структуре анодные эффекты делят на штатные – запланированные и нештатные – возникающие по причине неоптимальных алгоритмов управления АПГ, изменения теплового баланса. С применением систем АПГ для подачи глинозёма в электролизёр, а также при наличии программного обеспечения, позволяющего оперативно управлять анодными эффектами, снижается технологическая необходимость вывода электролизёра в состояние возникновения анодного эффекта. Основная цель в управлении анодными эффектами – снижение частоты и исключение нештатных анодных эффектов. АЭ является простым способом контроля за состоянием электролизёра.
Причины возникновения анодного эффекта (АЭ):
· при концентрации глинозёма в электролите 1, 5% и ниже, анод плохо смачивается таким электролитом;
· пузырьки анодных газов под анодом сливаются, образуя тонкую газовую пленку, которая изолирует большую часть подошвы анода от электролита и препятствует прохождению электрического тока;
· электрический ток в таких условиях проходит через газовую пленку в виде искрового и тлеющего разрядов.
Контроль АЭ:
· лампочка, подключенная параллельно к анодной и к катодной ошиновке – ярко вспыхивает;
· срабатывает звуковая сигнализация;
· АСУТП фиксирует напряжение, длительность и другие параметры АЭ.
АЭ бывают:
|
|
|
· «тусклый» АЭ напряжением до 25 В;
· «средний» АЭ напряжением 25 – 30 В;
· «ясный» АЭ напряжением 30 – 60 В;
· «яркий» АЭ напряжением более 60 В;
· «мигающий» АЭ;
· «негаснущий» АЭ.
О нормальном состоянии электролизёра свидетельствует только «ясный» АЭ.
Полезные свойства анодного эффекта
· АЭ способствует отделению пены от электролита;
· АЭ способствует растворению осадка;
· АЭ выравнивает подошву анода;
Вредные свойства анодного эффекта
· потери алюминия – до 1 кг;
· потери фторсолей (ALF3) – до 3 кг;
· расход электроэнергии – 150 кВт • час;
· снижение силы тока серии – от 9 до 20 кА;
· выброс фторуглеродов – до 1 кг;
· расход углерода – до 0, 5 кг.
При устранении анодного эффекта необходимо:
· как можно шире, не допуская попадания кусков под анод, пробить криолит–глинозёмную корку на протяжении не менее 2–х газосборных секций между бункерами АПГ, замешивая глинозём в электролит;
· ввести под анод (под углом ~ 45°) гасильный шест;
· после ликвидации АЭ (напряжение на электролизёре не выше 3, 8 В) шест немедленно извлечь из электролизёра с целью прекращения процесса окисления металла и экономии гасильного шеста;
· пространство между газосборным колоколом и электролитом очистить от застывшего электролита, куски которого подтянуть и погрузить в расплав ближе к борту;
· отдать весь оставшийся на фланцевом листе глинозём на электролит, засыпать дополнительную порцию глинозёма и подгрести его к колоколу для герметизации подколокольного пространства.
операции по обслуживанию электролизёра
Циклические – непрерывное оказание услуг электролизёру по герметизации электролизёров и чистке горелок.
Периодические – оказание услуг электролизёру по определенному графику:
· выливка металла;
· перестановка штырей;
· поточная обработка электролизёров;
|
|
|
· замеры технологических параметров;
· отбор проб;
· технологическая обработка и т. д.
Аномальные – работа по приведению параметров процесса к заданным значениям:
· устранение анодного эффекта;
· забивка разрушений подины, ремонт бортовой футеровки;
· наплавление уровня электролита;
· слив электролита в урны;
· очистка фланцевого листа и т. д.
| Операции основные по обслуживанию катода | Периодичность | Условия внепланового проведения операции |
| Технологическая обработка (ТО) электролизёра | В соответствии с графиком | 1. Использование электролизёра в качестве ванны–матки. 2. Выявление технологических нарушений. 3. Прорыв расплава на отм «±0». 4. Увеличение среднего уровня шума за предыдущие сутки более 30 мВ. 5. Подготовка электролизёра к отключению в капитальный ремонт. |
| Обрубка криолит–глинозёмной корки в торце | В соответствии с графиком | Необходимость предотвращения прорыва расплава |
| Обрубка криолит–глинозёмной корки по стороне | При проведении ТО | Необходимость предотвращения прорыва расплава |
| Герметизация электролизёра | Постоянно | Визуальное обнаружение «дымков», «провалов» в корке |
| Чистка фланцевого листа (подгартывание) | После каждой подсыпки глинозёма | |
| Чистка фланцевого листа (вырубка гарнисажа) | По факту загрязнения фланцевого листа | |
| Поддержание работы горелочных устройств | Постоянно | Визуальное обнаружение не работающего горелочного устройства. |
| Чистка пояска ГСК | При каждой ТО | 1. Отключение электролизёра в капитальный (локальный) ремонт. 2. Замена секций ГСК. |
| Чистка секций ГСК от сырья | При каждой ТО | 1. Замена секций ГСК. 2. Визуальное обнаружение загрязнённых секций. |
| Устранение анодного эффекта | По факту возникновения | |
| Чистка ошиновки, узлов изоляции и металлоконст-рукций катодного узла | 1 раз в месяц | Прорыв расплава |
| Ремонт и восстановление бортовой футеровки | В соответствии с графиком | Прорыв расплава |
Внешние признаки нормально работающего электролизёра:
· устойчивая работа горелок, цвет пламени в горелке с голубым оттенком;
· полная герметизация электролизёров;
· наличие защитного гарнисажа, обеспечивающего стабильность высоты расплава в шахте;
|
|
|
· загрузка глинозёмом выше нижнего среза газосборного колокола на 10 – 12 см;
· чистота фланцевого листа;
· чистота пояска газосборного колокола.
При визуальном осмотре необходимо обращать внимание на внешний вид катодного кожуха, наличие «покраснений», разрушений катодного кожуха выше и ниже вентиляционных решеток. В особенности это касается электролизёров с разрушениями бортовой футеровки или подины, с поднятыми фланцевыми листами.
Технологические параметры электролизёров с СОА С–8Б, С–8БМ
| Параметры | Единица измерения | Значение |
| Сила тока | кА | 175 ± 5 |
| Рабочее напряжение | В | 4, 45 |
| Среднее напряжение | В | 4, 67 |
| Уровень металла | см | 48 – 50 |
| Уровень электролита | см | 18 ± 2 |
| Температура электролита | 0С | 960 ± 10 |
| Содержание ALF3 в электролите СaF2 в электролите | % % | 10 % до 7 – 8 % |
| Частота анодных эффектов | количество АЭ/количество ванн | 0, 4 |
| Расстояние от нижней кромки газосборно-го колокола до поверхности электролита | см | 6 – 10 |
| МПР | см | 5, 5 – 6, 5 |
| уровень МГД – нестабильности (шум) | мВ | 20–23 |
| Длина настыли | у. е. | 1, 5 |
| Состояние подины (ФРП) | у. е. | 0, 5 |
| КО | 2, 3 – 2, 34 |
Обслуживание и наблюдение за текущим состоянием электролизёров производится ежесменно, по утвержденным графикам, регламентам, а также по заданию руководителей серии электролиза.
Технологическая обработка проводится на АЭ или после перестановки штырей; по графику, по необходимости, но не реже 1–го раза в 10 дней.
Физико–химические процессы на аноде сопровождаются образованием пены. Накопление пены приводит к увеличению падения напряжения в электролите, ухудшает условия растворения глинозёма и увеличивает частоту анодных эффектов. В результате накопления пены в пространстве борт – анод она будет забиваться под электролитную корку, и приводить к потере электрического тока через бортовую футеровку.
|
|
|
При технологической обработке электролизера необходимо проверить состояние подины, удалить осадки и «коржи». Осадок – это нерастворенный глинозём, насыщенный электролитом, на подине. При несвоевременном удалении осадков и «коржей» их объём может увеличиваться и покрывать существенную площадь катода. В результате этого происходит:
· увеличение электросопротивления в подине;
· уменьшение объёма металла;
· подмыкание анода на «коржи» или осадок;
· увеличение МГД нестабильности вследствие горизонтальных токов;
· локальное разрушение футеровки вследствие высоких локальных плотностей тока и турбулентности потока расплава;
· нестабильное состояние бортовой настыли и гарнисажа.
Важнейшим показателем, характеризующим состояние технологического процесса, является форма рабочего пространства электролизёра. В процессе эксплуатации на периферии шахты катода образуются настыль и гарнисаж. Таким образом, на электролизёре создается определенная форма рабочего пространства (ФРП), которая зависит главным образом от теплового режима электролизёра и состава электролита. На «горячо» работающем электролизёре объём настыли значительно меньше, а корка электролита мягче. Обычно на таких электролизёрах происходит снижение уровня металла. Электролизёры, работающие в «холодном» режиме, имеют мощную настыль, далеко уходящую под анод и прочную электролитную корку.
В зависимости от теплового режима электролизёра изменяется форма рабочего пространства (ФРП). В свою очередь ФРП зависит от конфигурации настыли (настыль – это застывший электролит на бортах электролизёра, находящийся условно в районе жидкого металла). Различают «нормальную», «слабую» и «уходящую» настыли.
«Нормальная настыль» характеризуется устойчивым бортовым гарнисажем, переходящим в зоне металла в крутопадающую настыль (позиция а).
«Слабая настыль» характеризуется не устойчивым гарнисажем. Гарнисаж не полностью закрывает бортовую футеровку, что приводит к ее преждевременному разрушению (позиция б).
«Уходящая настыль» формируется на электролизерах, работающих с низким перегревом электролита, и характеризуется мощными гарнисажами, твердой электролитной коркой (позиция в).
Форма рабочего пространства электролизёра
1 – глинозём; 2 – электролитная корка; 3 – гарнисаж; 4 – настыль; 5 – осадок; hэ и hм – уровни электролита и металла соответственно.
а) б) в)
Факторы, влияющие на форму рабочего пространства:
· энергетический режим электролизера;
|
|
|
· состав электролита;
· уровни металла и электролита;
· алгоритмы подачи глинозёма в электролизёр;
· технологическая практика обслуживания электролизеров;
· технологическое состояние анода;
· магнитная гидродинамика электролизёра.
· загрузка анодной массы в аноды электролизёров;
· перестановка штырей;
· перетяжка анодной рамы;
· контроль за распределением тока по штырям;
· контроль и обеспечение целевых значений основных технологических параметров;
· своевременное устранение анодных эффектов;
· выливка металла — проводится ежесуточно по графику при уровне металла, равном целевому — выливают плановое задание. При уровне выше целевого — выливают больше планового, но не более 2–х тонн в сутки, при уровне ниже целевого задание на выливку снижают
· визуальный контроль физического состояния каждого электролизера: наличие глинозёма в бункерах и исправность системы АПГ, чистота фланцевых листов и поясков ГСК, полная герметизация электролизеров и устойчивая работа горелок, отсутствие перекосов анода и анодного кожуха;
· обеспечение бесперебойной работы АСУТП и средств оповещения (ПО, радиотелефонные и громкоговорящие средства связи);
· контроль и безопасную эксплуатацию электролизеров с разрушенной бортовой футе–ровкой, выполнение ремонтов бортовой футеровки электролизёров;
· контроль и безопасную эксплуатацию электролизёров с разрушенной подиной.
|
|
|
