Цех электролитического получения алюминия, производительностью 250 000 тонн в год

Целью дипломного проекта является:
- расчёт цеха электролитического получения алюминия первичного, оснащённого электролизёрами с самообжигающимися анодами и боковым токоподводом на силу тока 90 кА производительностью 250 000 тонн в год;
- разработка мероприятий по интенсификации процесса электролиза алюминия.
В проекте выполнены расчеты материального, электрического и теплового балансов.

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………11
1 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МЕСТА СТРОИТЕЛЬСТВА ЦЕХА………………….12
2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ электролизЁрА и
основных ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ параметров ЭЛЕКТРОЛИЗА………….14
2.1 Выбор мощности и конструкции электролизёра…………………...……………14
2.2 Выбор анодной плотности тока……………………………………………..…….16
2.3 Выбор ширины анода……………………………………………………...………16
2.4 Выбор межполюсного расстояния……………………….……………………….16
2.5 Выбор состава электролита………………………………………………………16
2.6 Температура электролита…………………………………………………………17
2.7 Выход по току……………………………………………………………………...17
3 ТЕОРИЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЛИЗА……………………………………………...18
4 ПРОИЗВОДСТВО АЛЮМИНИЯ. ЭЛЕКТРОЛИЗНЫЙ ЦЕХ……………………...21
4.1 Серия электролиза…………………………………………………………………21
5 ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА………23
5.1 Конструкция электролизера ……………………………………………..……….23
5.1.1 Катодное устройство электролизера………………………………………..23
5.1.2 Анодное устройство электролизера………………………………………...24
5.1.3 Ошиновка электролизера……………………………………………………26
5.1.4 Металлоконструкции электролизера……………………………………….27
5.1.5 Подъемный механизм………………………………………………………..28
5.1.6 Шторы электролизера……………………………………………………….28
6 ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО
ПРОИЗВОДСТВА…………………………………………………………………….29
6.1 Машинка по пробивке корки электролита………………………………………29
6.2 Машинка для заклинивания и расклинивания клинового контакта «шинка-
штырь»……………………………………………………………………………...30
6.3 Машинка по правке штырей………………………………………………………30
6.4 Машинка по вытяжке штырей…………………………………………………….31
6.5 Машинка по забивке штырей……………………………………………………..31
6.6 Вакуум- ковш………………………………………………………………………32
6.7 Система АПГ……………………………………………………………………….33
7 КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЁТ ЭЛЕКТРОЛИЗЁРА……………………………….34
7.1 Определение размеров анода……………………………………………………...34
7.2 Определение внутренних размеров шахты………………………………………35
7.3 Конструкция катода………………………………………………………………..37
7.4 Определение размеров кожуха электролизёра…………………………………..39
7.5 Расчёт боковых футеровочных плит……………………………………………...41
7.6 Каркас ванны……………………………………………………………………….41
7.7 Расчёт токоведущих элементов…………………………………………………...42
7.7.1 Стояки и анодные пакеты…………………………………………………...42
7.7.2 Штыри………………………………………………………………………...43
7.7.3 Токоведущие медные спуски……………………………………………….44
7.7.4 Катодные стержни…………………………………………………………...46
7.7.5 Алюминиевые соединительные шины…………………………………….46 8 РАСЧЁТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ЭЛЕКТРОЛИЗЁРА………...………….48
9 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ЭЛЕКТРОЛИЗЁРА…………………………………..52
9.1 Баланс напряжения электролизёра………………………………………………..52
9.2 Падение напряжения в анодном устройстве……………………………………..52
9.3 Падение напряжения в электролите……………………………………………...55
9.4 Падение напряжения в катодном устройстве……………………………………56
9.5 Падение напряжения от анодных эффектов……………………………………..59
9.6 Э.д.с. поляризации…………………………………………………………………59
9.7 Падение напряжения в общесерийной ошиновке……………………………….59
9.8 Расход электроэнергии…………………………………………………………….60
10 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ЭЛЕКТРОЛИЗЁРА………………………………………...61
10.1 Приход тепла…………………………………………………………………….61
10.2 Расход тепла……………………………………………………………………..64
11 РАСЧЁТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО ЦЕХА………68
11.1 Количество электролизеров цеха…………………………………………........68
11.2 Количество электролизеров серии………………………………………….….69
11.3 Количество серий электролизного цеха………………………………….…....71
11.4 Годовая производительность электролизного цеха……………………….….72
12 РАСЧЁТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО ЦЕХА……………………………………………………...….73
12.1 Количество вспомогательного оборудования……………………………..…..73
12.2 Выбор системы автоматического регулирования технологическим
процессом………………………………………………………………………..74
12.3 Выбор системы автоматического регулирования «Ток серии»………….......74
12.4 Количество вытяжных труб…………………………………………………....75
12.5 Количество вентиляторов вытяжной вентиляции……………………………75
12.6 Количество вентиляторов приточной вентиляции…………………………...75
12.7 Количество силосных башен для хранения глинозема………………….…....75
12.8 Оборудование для литейного отделения………………………………………76
13 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………………78
13.1 Пути интенсификации процесса электролиза алюминия………………….....78
14 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЛИЗА АЛЮМИНИЯ……………...85
14.1 Автоматизация технологического процесса электролиза алюминия…….….85
14.2 Состав АСУТП «Электра-160»………………………………………….……..85
14.2.1 Верхний уровень…………………………………………………….…...86
14.2.2 Нижний уровень……………………………………………………..…..86
14.3.Функции АСУ ТП «