RU2295589C1 - Equipping the aluminum electrolyzers with the busbars - Google Patents
Equipping the aluminum electrolyzers with the busbars Download PDFInfo
- Publication number
- RU2295589C1 RU2295589C1 RU2005129387/02A RU2005129387A RU2295589C1 RU 2295589 C1 RU2295589 C1 RU 2295589C1 RU 2005129387/02 A RU2005129387/02 A RU 2005129387/02A RU 2005129387 A RU2005129387 A RU 2005129387A RU 2295589 C1 RU2295589 C1 RU 2295589C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- busbars
- current
- electrolyzer
- buses
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электролитическому производству алюминия в цехах с поперечным расположением электролизных ванн на силу тока 250-350 кА.The invention relates to the electrolytic production of aluminum in workshops with a transverse arrangement of electrolysis baths at a current strength of 250-350 kA.
Ошиновка - один из основных узлов электролизера, определяющий его энергетические, магнитогидродинамические характеристики, а значит, технико-экономические показатели процесса электролиза в целом.Busbar is one of the main components of the electrolyzer, which determines its energy, magnetohydrodynamic characteristics, and hence the technical and economic indicators of the electrolysis process as a whole.
К магнитогидродинамическим (МГД) характеристикам электролизеров с токовыми нагрузками 250-350 кА с поперечным расположением в корпусе предъявляются следующие требования:The following requirements are imposed on the magnetohydrodynamic (MHD) characteristics of electrolyzers with current loads of 250-350 kA with a transverse arrangement in the housing:
- минимизация и симметрия продольной составляющей магнитного поля Вх;- minimization and symmetry of the longitudinal component of the magnetic field Bx;
- знакопеременность вертикальной составляющей магнитного поля Bz и минимизация по абсолютной величине;- alternation of the vertical component of the magnetic field Bz and minimization in absolute value;
- оптимальные скорости циркуляции металла и электролита;- optimal metal and electrolyte circulation rates;
- количество и расположение контуров циркуляции;- the number and location of the circulation circuits;
- минимальный перекос металла.- minimal distortion of metal.
Задачи по выполнению оптимальных вариантов ошиновки решаются различными способами:Tasks for the implementation of optimal bus options are solved in various ways:
- выполнением и компоновкой основных элементов ошиновки (секционирование и расположение катодных шин, расположение и выполнение анодных стояков);- the implementation and layout of the main elements of the busbar (sectioning and arrangement of the cathode tires, the location and execution of the anode risers);
- различными вариантами токосъема, токоподвода и токораспределения (комплектование пакетов катодных шин, переброска токовой нагрузки, распределение токовой нагрузки);- various options for current collection, current supply and current distribution (completing packages of cathode buses, transfer of current load, distribution of current load);
- выполнением встречных ветвей катодных передающих шин и замкнутых токопроводящих контуров для компенсации вертикальной составляющей магнитного поля.- the implementation of the oncoming branches of the cathode transmission buses and closed conductive circuits to compensate for the vertical component of the magnetic field.
Известна ошиновка алюминиевого электролизера при поперечном расположении в корпусе, содержащая сборные шины с катодными спусками, установленные вдоль входной и выходной продольных сторон электролизера, в которой анодная ошиновка соединена с предыдущим электролизером посредством равноотстоящих стояков, расположенных на его входной стороне, через которые протекают одинаковые токи таким образом, что каждый стояк питает анодную ошиновку в точке, вокруг которой симметрично расположено одинаковое количество анодов, при этом крайние стояки соединены с крайними сборными шинами входной стороны электролизера пакетами шин, расположенными вдоль торцевых сторон, каждый из которых передает 35% тока входной стороны, и со сборными шинами входной стороны пакетами, размещенными симметрично под катодными блоками, наиболее близко расположенными к торцам электролизера, каждый из которых передает 15% тока входной стороны, и со сборными шинами выходной стороны электролизера (патент Франции №2552782, С 25 С 3/08, 1985 г.). [1]Known busbar aluminum cell with a transverse arrangement in the housing, containing busbars with cathodic slopes installed along the input and output longitudinal sides of the cell, in which the anode busbar is connected to the previous cell through equidistant risers located on its input side, through which the same currents flow through such currents so that each riser feeds the anode busbar at a point around which the same number of anodes are symmetrically located, with the extreme standing ki are connected to the extreme busbars of the input side of the electrolyzer by bus packets located along the end sides, each of which transmits 35% of the current of the input side, and to busbars of the input side by packets placed symmetrically under the cathode blocks closest to the ends of the cell, each which transfers 15% of the current of the input side, and with busbars of the output side of the electrolyzer (French patent No. 2552782, C 25 C 3/08, 1985). [one]
Недостатком известной ошиновки является то, что она не обеспечивает изменение знака направления вертикальной составляющей магнитного поля Bz при переходе через поперечную ось У, а только при переходе через продольную ось Х (при поперечном расположении электролизеров в корпусе). Указанный недостаток обуславливает двухконтурную картину циркуляции расплава в электролизере с повышенными скоростями.A disadvantage of the known busbar is that it does not provide a change in the direction sign of the vertical component of the magnetic field Bz when passing through the transverse axis Y, but only when passing through the longitudinal axis X (with the transverse arrangement of electrolyzers in the housing). The specified disadvantage causes a double-circuit picture of the circulation of the melt in the electrolytic cell with increased speeds.
Известна ошиновка алюминиевого электролизера при поперечном расположении в корпусе, содержащая сборные шины с катодными спусками, установленные вдоль входной и выходной продольных сторон электролизера, в которой анодная ошиновка соединена с предыдущим электролизером посредством равноотстоящих стояков, расположенных на его входной стороне, через которые протекают одинаковые токи так, что каждый стояк питает анодную ошиновку в точке, вокруг которой симметрично расположено одинаковое количество анодов, при этом крайние стояки соединены с крайними сборными шинами входной стороны электролизера пакетами шин, расположенными вдоль торцевых сторон, каждый из которых передает 35% тока входной стороны, и со сборными шинами выходной стороны электролизера, а средние стояки соединены со средними сборными шинами входной стороны пакетами шин, размещенными под днищем электролизера, каждый из которых передает 15% тока входной стороны, и со сборными шинами выходной стороны, в которой пакеты катодных шин, проходящие под днищем, приближены на входной стороне к торцам электролизера, а на выходной стороне - к ее середине (патент РФ №2009275, С 25 С 3/16, 1999 г.). [2]Known busbar aluminum cell with a transverse arrangement in the housing, containing busbars with cathodic slopes installed along the input and output longitudinal sides of the cell, in which the anode busbar is connected to the previous cell through equidistant risers located on its input side, through which the same currents flow so that each riser feeds the anode busbar at a point around which the same number of anodes are symmetrically located, with the extreme risers connected they are connected with the outermost busbars of the input side of the electrolyzer, with bus packs located along the end sides, each of which transmits 35% of the current of the input side, and with the busbars of the output side of the electrolyzer, and the middle risers are connected to the middle busbars of the input side of the busbars located under the bottom the electrolyzer, each of which transmits 15% of the current of the input side, and with busbars of the output side, in which the cathode bus packets passing under the bottom are close on the input side to the ends of the cell, and on the output side is towards its middle (RF patent No. 20099275, C 25 C 3/16, 1999). [2]
Известная ошиновка обеспечивает четырехконтурную циркуляцию расплава со сниженными скоростями, но снижение абсолютной величины вертикальной составляющей магнитного поля Bz недостаточно, не достигается в полной мере оптимальное токораспределение по ошиновке и стабилизация технологических параметров.The known busbar provides four-circuit circulation of the melt with reduced speeds, but a decrease in the absolute value of the vertical component of the magnetic field Bz is not enough, the optimal busbar distribution and stabilization of technological parameters are not fully achieved.
Известна ошиновка алюминиевого электролизера при поперечном расположении в корпусе, содержащая сборные шины с катодными спусками, установленными вдоль входной и выходной продольных сторон электролизера, в которой анодная ошиновка соединена с предыдущим электролизером посредством равноотстоящих стояков, расположенных на его входной стороне, через которые протекают одинаковые токи так, что каждый стояк питает анодную ошиновку в точке, вокруг которой симметрично расположено одинаковое количество анодов, при этом крайние стояки соединены с крайними сборными шинами входной стороны электролизера пакетами шин, расположенными вдоль торцевых сторон и со сборными шинами выходной стороны электролизера, а средние стояки соединены со сборными шинами входной стороны пакетами шин, размещенными симметрично под днищем электролизера, и со сборными шинами выходной стороны, в которой каждый из пакетов шин, огибающих торцы электролизера, передает 35-50% тока входной стороны (патент РФ №2132888, С 25 С 3/16, 1999 г.). [3]Known busbar aluminum cell with a transverse arrangement in the housing, containing busbars with cathode slopes installed along the input and output longitudinal sides of the cell, in which the anode busbar is connected to the previous cell through equidistant risers located on its input side, through which the same currents flow so that each riser feeds the anode busbar at a point around which the same number of anodes are symmetrically located, while the extreme risers are connected are connected to the outermost busbars of the inlet side of the electrolyzer with busbars located along the end sides and to the busbars of the outlet side of the electrolyzer, and the middle risers are connected to the busbars of the inlet side of the busbars symmetrically under the bottom of the cell, and to the busbars of the outlet side, in which each of the bus packets enveloping the ends of the cell transmits 35-50% of the input side current (RF patent No. 2132888, C 25 C 3/16, 1999). [3]
По технической сущности, достигаемому результату, наличию сходных признаков данное решение принято в качестве ближайшего аналога.According to the technical nature, the result achieved, the presence of similar features, this decision was made as the closest analogue.
Известная ошиновка позволяет снизить отрицательные воздействия магнитного поля на катодный металл, обеспечить более высокую магнитогидродинамическую устойчивость электролизеров, повысить выход металла по току.The known busbar allows to reduce the negative effects of the magnetic field on the cathode metal, to provide a higher magnetohydrodynamic stability of electrolyzers, to increase the current output of the metal.
Вместе с тем передача токовой нагрузки на анодные стояки с входной и выходной сторон предыдущего электролизера совмещенными передающими шинами не обеспечивает в полной мере необходимую равномерность поступления и распределения токовой нагрузки по анодному устройству последующего электролизера, не устраняет в полной мере возмущения расплава, вызываемые магнитными полями. Все это снижает технико-экономические показатели процесса. Кроме того, компоновка данной ошиновки усложняет ее монтаж, используемый вариант установки перемычек на анодной ошиновке затруднит установку технологического оборудования.At the same time, the transfer of the current load to the anode risers from the input and output sides of the previous electrolyzer with combined transmission buses does not fully provide the necessary uniformity in the flow and distribution of the current load over the anode device of the subsequent electrolyzer, it does not completely eliminate the melt perturbations caused by magnetic fields. All this reduces the technical and economic indicators of the process. In addition, the layout of this busbar complicates its installation, the used option of installing jumpers on the anode busbar complicates the installation of technological equipment.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение технико-экономических показателей процесса за счет оптимизации и стабилизации технологических параметров, в том числе снижение удельного расхода электроэнергии.The task of the invention is to increase the technical and economic indicators of the process by optimizing and stabilizing the process parameters, including reducing the specific energy consumption.
Техническим результатом внедрения предлагаемого технического решения является следующее: снижение до оптимальных величин скоростей циркуляции металла и электролита, оптимизация токораспределения по катодной и анодной ошиновкам, расширение технологических возможностей ошиновки.The technical result of the implementation of the proposed technical solution is the following: reduction to optimal values of metal and electrolyte circulation rates, optimization of current distribution along the cathode and anode busbars, expansion of the busbar technological capabilities.
Технический результат достигается тем, что в ошиновке алюминиевых электролизеров при поперечном расположении электролизеров в корпусе, содержащей сборные шины с катодными спусками, выполненные вдоль входной и выходной продольных сторон электролизера предыдущего по ходу тока и соединенные с пятью равноотстоящими анодными стояками с одинаковой токовой нагрузкой, установленными по продольной входной стороне последующего электролизера и соединенными с его анодной ошиновкой, когда центральный анодный стояк соединен передающим пакетом шин с центральной сборной шиной выходной стороны, средние анодные стояки соединены с крайними сборными шинами входной стороны передающими пакетами шин, расположенными под днищем электролизера, а крайние анодные стояки соединены с крайними сборными шинами входной стороны пакетами шин, расположенными вдоль торцевых сторон электролизера и передающими 35-50% токовой нагрузки входной стороны каждый, сборные шины снабжены перемычками, а пакеты шин, расположенные вдоль торцевых сторон электролизера и передающие по 40% токовой нагрузки входной стороны каждый, выполнены на уровне расплава металла, при этом токовая нагрузка на средние анодные стояки подведена двумя передающими пакетами шина, причем на пакетах, передающих токовую нагрузку на центральный и средние анодные стояки, выполнены участки с разным направлением тока.The technical result is achieved in that in the busbar of aluminum electrolyzers with a transverse arrangement of electrolyzers in a housing containing busbars with cathode slopes, made along the inlet and outlet longitudinal sides of the electrolyzer of the previous current and connected to five equally spaced anode risers with the same current load, installed at the longitudinal inlet side of the subsequent electrolyzer and connected to its anode busbar when the central anode riser is connected by a transmission packet tires with the central busbar of the output side, the middle anode struts are connected to the extreme busbars of the input side by transferring bus packets located under the bottom of the cell, and the extreme anode risers are connected to the extreme busbars of the input side by bus packets located along the end sides of the cell and transmitting 35- 50% of the current load of the input side each, busbars are equipped with jumpers, and tire packages located along the end sides of the electrolyzer and transmitting 40% of the current load of the input each side is made at the level of the molten metal, while the current load on the middle anode risers is supplied by two transmitting bus packets, and on the packets transmitting the current load to the central and middle anode risers, sections with different current directions are made.
Кроме того:Besides:
- передающие пакеты шин под днищем электролизера могут быть расположены несимметрично относительно поперечной оси электролизера;- transmitting tire packages under the bottom of the cell can be located asymmetrically relative to the transverse axis of the cell;
- анодная ошиновка может быть выполнена в виде двух токопроводящих контуров, содержащих по две анодные шины, жестко соединенные поперечными шинами, контура могут быть соединены перемычками;- the anode busbar can be made in the form of two conductive circuits containing two anode busbars rigidly connected by transverse tires, the circuit can be connected by jumpers;
- токопроводящие контура соединены с центральным анодным стояком.- conductive circuits connected to the Central anode riser.
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.The technical essence of the proposed solution is as follows.
В предлагаемой ошиновке задачи стабилизации технологических параметров процесса электролиза за счет снижения отрицательного влияния на расплавы металла и электролита магнитных полей, генерируемых ошиновкой, решаются компенсацией составляющих магнитного поля путем выполнения проводников, по которым проходят встречные токи: сборные катодные шины по продольным сторонам электролизера, пакеты передающих шин по продольным сторонам электролизера, выполнение в передающих пакетах участков с разным направлением тока в ветвях равной длины, равного омического сопротивления, с одинаковой по величине токовой нагрузкой. Кроме того, выполнены передающие параллельные пакеты шин, по которым протекают токи в одном направлении, и генерируемые этими пакетами вертикальные составляющие магнитных полей взаимно компенсируются, например:In the proposed busbar, the tasks of stabilizing the technological parameters of the electrolysis process by reducing the negative effect of the magnetic fields generated by the busbar on the metal and electrolyte melts are solved by compensating the magnetic field components by conducting conductors through which countercurrent currents pass: prefabricated cathode buses along the longitudinal sides of the cell, transmitting packets tires along the longitudinal sides of the electrolyzer, the execution of sections with different directions of current in branches of equal length in transmitting packets, equal ohmic resistance, with the same current load. In addition, transmission parallel bus packets were made, along which currents flow in one direction, and the vertical components of the magnetic fields generated by these packets are mutually compensated, for example:
- передающие пакеты шин под днищем электролизера и передающие пакеты шин по торцам электролизера,- transmitting tire packages under the bottom of the cell and transmitting tire packages at the ends of the cell,
- отдельные передающие пакеты шин, подводящие токовую нагрузку на средние анодные стояки, и участки торцевых передающих пакетов шин, проходящих по выходной стороне и участки шин выходной стороны.- separate transmitting bus packets leading the current load to the middle anode risers, and portions of the end transmitting bus packets passing on the output side and the tire sections of the output side.
Подача тока с входной стороны на крайние анодные стояки отдельными передающими пакетами шин, расположенным по торцам электролизера на уровне расплава металла и передающими по 40% токовой нагрузки входной стороны каждый, обеспечивает, во-первых, гарантированную токовую нагрузку на стояки, во-вторых, способствует стабилизации магнитогидродинамических параметров расплавов в электролизере. Предлагаемое выполнение элементов ошиновки компенсирует отрицательное воздействие магнитных полей не только конкретного электролизера, но и последующего: участки передающих пакетов шин, выполненные нисходящими (изменение направления тока), на входной стороне электролизера являются компенсаторами восходящих к анодным стоякам участков на выходной стороне (входная сторона последующего электролизера) и восходящих участков собственных анодных стояков. Таким образом, с учетом вышеизложенного, образуется "макроошиновка", работающая на стабилизацию технологических параметров всех электролизеров корпуса. Выполнение перемычек между сборными катодными шинами направлено на выравнивание токовых нагрузок при съеме токовой нагрузки с катодного устройства и для снижения отрицательного воздействия изменений электрических параметров электролизера на соседние электролизеры.The current supply from the input side to the extreme anode struts by separate transmitting bus packets located at the ends of the electrolyzer at the level of the molten metal and each transmitting 40% of the current load of the input side provides, firstly, a guaranteed current load on the risers, and secondly, it contributes to stabilization of the magnetohydrodynamic parameters of the melts in the electrolyzer. The proposed implementation of the busbar elements compensates for the negative effects of magnetic fields not only of a particular electrolyzer, but also of the subsequent one: the sections of the transmitting bus packets made downward (changing the direction of the current) on the input side of the electrolyzer are compensators of the sections ascending to the anode risers on the output side (input side of the subsequent electrolyzer ) and ascending sections of their own anode risers. Thus, taking into account the foregoing, a "macro tire" is formed, which works to stabilize the technological parameters of all electrolytic cells of the casing. The implementation of jumpers between the cathode busbars is aimed at equalizing the current loads when removing the current load from the cathode device and to reduce the negative impact of changes in the electrical parameters of the electrolyzer on neighboring cells.
Передающие пакеты шин под днищем электролизера могут быть расположены как симметрично, так и не симметрично относительно поперечной оси электролизера в зависимости от наличия соседнего ряда электролизеров, влияния ферромагнитных конструкций, величины токовой нагрузки, протекающей по ним и по передающим пакетам шин, расположенным по торцам электролизера.The transmitting tire packages under the bottom of the electrolytic cell can be located both symmetrically and not symmetrically with respect to the transverse axis of the electrolytic cell, depending on the presence of an adjacent row of electrolytic cells, the influence of ferromagnetic structures, the magnitude of the current load flowing through them and along the transmitting tire packets located at the ends of the electrolyzer.
Выполнение анодной ошиновки в виде двух токопроводящих контуров, каждый из которых содержит по две анодные шины, жестко соединенные поперечными балками, направлено, во-первых, на усреднение токовой нагрузки по массиву обожженных анодов, во-вторых, на обеспечение более плавного и точного перемещения анодов для поддержания межполюсного расстояния в заданных пределах, а также для обеспечения рационального размещения технологического оборудования (систем питания электролизера глиноземом, фтористыми солями и т.п.). Причем оба контура соединены с центральным анодным стояком и могут быть соединены между собой перемычками.The implementation of the anode bus in the form of two conductive circuits, each of which contains two anode busbars rigidly connected by transverse beams, is aimed, firstly, at averaging the current load over the array of calcined anodes, and secondly, at ensuring a more smooth and accurate movement of the anodes to maintain the interpolar distance within specified limits, as well as to ensure the rational placement of technological equipment (alumina feed systems, fluoride salts, etc.). Moreover, both circuits are connected to the central anode riser and can be interconnected by jumpers.
Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с ближайшим аналогом выявил следующее. Предлагаемая ошиновка и известная характеризуются общими признаками:A comparative analysis of the proposed technical solution with the closest analogue revealed the following. The proposed bus and known are characterized by common features:
- сборные шины с катодными спусками, выполненные вдоль входной и выходной продольных сторон предыдущего по ходу тока электролизера;- busbars with cathodic slopes made along the input and output longitudinal sides of the previous electrolyzer along the current;
- пять равноотстоящих анодных стояков с одинаковой токовой нагрузкой, установленных по продольной входной стороне последующего электролизера, соединенных с его анодной ошиновкой;- five equally spaced anode risers with the same current load, installed along the longitudinal input side of the subsequent electrolyzer, connected to its anode busbar;
- центральный анодный стояк соединен передающим пакетом шин с центральной сборной шиной выходной стороны;- the central anode riser is connected by a transmitting package of tires with the central busbar of the output side;
- средние анодные стояки соединены передающими пакетами шин со средними сборными шинами входной стороны предыдущего электролизера, расположенными под днищем электролизера, и со сборными шинами выходной стороны предыдущего электролизера;- the middle anode risers are connected by transmitting packages of tires with the middle busbars of the input side of the previous cell, located under the bottom of the cell, and with the busbars of the output side of the previous cell;
- крайние анодные стояки соединены с крайними сборными шинами входной стороны предыдущего электролизера пакетами передающих шин, расположенными вдоль торцевых сторон электролизера, передающими 35-50% токовой нагрузки входной стороны каждый.- extreme anode risers are connected to the extreme busbars of the input side of the previous electrolyzer with transmission bus packets located along the end sides of the electrolyzer, transmitting 35-50% of the input side current load each.
Предлагаемое техническое решение также характеризуется отличительными от ближайшего аналога признаками:The proposed technical solution is also characterized by distinctive features from the closest analogue:
- сборные шины снабжены перемычками;- busbars equipped with jumpers;
- пакеты шин, расположенные вдоль торцевых сторон электролизера и передающие 40% токовой нагрузки входной стороны каждый, выполнены на уровне расплава металла;- packages of tires located along the end sides of the cell and transmitting 40% of the current load of the input side each, are made at the level of the molten metal;
- токовая нагрузка на средние анодные стояки подведена двумя передающими пакетами шин, соединенными в верхней части стояков;- the current load on the middle anode risers is summed up by two transmitting bus packets connected at the top of the risers;
- на пакетах передающих шин, связывающих центральный и средние анодные стояки со сборными шинами входной и выходной сторон, выполнены участки с разным направлением тока.- on packages of transmission buses connecting the central and middle anode risers with the busbars of the input and output sides, sections with different current directions are made.
Кроме того:Besides:
- анодная ошиновка последующего электролизера выполнена в виде двух токопроводящих контуров, каждый из которых содержит по две анодные шины, жестко соединенные поперечными балками, и могут быть соединены перемычками;- the anode busbar of the subsequent electrolyzer is made in the form of two conductive circuits, each of which contains two anode busbars, rigidly connected by transverse beams, and can be connected by jumpers;
- токоподводящие контуры соединены с центральным анодным стояком.- current-carrying circuits connected to the central anode riser.
Наличие в предлагаемом техническом решении признаков, отличных от признаков ближайшего аналога, позволяет сделать вывод о соответствии его критерию патентоспособности "новизна".The presence in the proposed technical solution of signs that are different from the signs of the closest analogue allows us to conclude that its patentability criterion is "novelty".
Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с другими решениями в данной области, выявленными в процессе проведения поиска, показал следующее:A comparative analysis of the proposed technical solution with other solutions in this area identified during the search showed the following:
- известна передача токовой нагрузки с входной стороны электролизера на анодные стояки передающими пакетами шин, расположенными вдоль торцевых сторон в размере 35% тока входной стороны [1, 2], в размере 35-50% [3];- it is known to transfer the current load from the input side of the cell to the anode risers with transmitting bus packets located along the end sides in the amount of 35% of the input side current [1, 2], in the amount of 35-50% [3];
- известна передача токовой нагрузки с входной стороны и выходной сторон электролизера на анодные стояки передающими пакетами шин, размещенными под днищем электролизера и выполненными на выходной стороне [1, 2, 3];- it is known to transfer the current load from the input side and the output sides of the electrolyzer to the anode risers with transmitting bus packets placed under the bottom of the electrolyzer and made on the output side [1, 2, 3];
- известна передача необходимой токовой нагрузки с входной стороны на крайние анодные стояки передающими пакетами шин, расположенными по торцам электролизера (патент РФ №2054054, С 25 С 3/16, 1996 г.) [4];- it is known to transfer the required current load from the input side to the extreme anode struts with transmitting bus packets located at the ends of the electrolyzer (RF patent No. 2054054, C 25 C 3/16, 1996) [4];
- известно соединение сборных катодных шин перемычками (патент РФ №2227179, С 25 С 3/16, 2004 г., [5] и выполнение сборных катодных шин в виде коллекторной шины (патент РФ №2255148 С 25 С 3/16, 2005 г.) [6];- it is known to connect prefabricated cathode tires with jumpers (RF patent No. 2227179, C 25 C 3/16, 2004, [5] and the implementation of prefabricated cathode buses in the form of a collector bus (RF patent No. 225148 C 25 C 3/16, 2005 .) [6];
- известно компенсирование составляющих магнитного поля выполнением и расположением пакетов шин, по которым протекают встречные токи (А.с. СССР №1093255, С 25 С 3/16, 1979 г.) [7].- it is known that the components of the magnetic field are compensated by the execution and arrangement of bus packets through which counter currents flow (AS USSR No. 1093255, C 25 C 3/16, 1979) [7].
В предлагаемом техническом решении:In the proposed technical solution:
- гарантированная токовая нагрузка на крайние анодные стояки (по 20% общей токовой нагрузки) подается с входной стороны отдельными передающими пакетами шин, расположенными по торцам электролизера и выполненными на уровне расплава металла;- guaranteed current load on the extreme anode risers (20% of the total current load) is supplied from the input side by separate transmitting bus packets located at the ends of the cell and made at the level of the molten metal;
- необходимая токовая нагрузка на средние анодные стояки подается отдельными пакетами шин, которые соединяются только в верхней части стояков;- the required current load on the middle anode risers is supplied by separate packages of tires, which are connected only in the upper part of the risers;
- для снижения отрицательных влияний магнитных полей и обеспечения необходимого и гарантированного токораспределения, на пакетах передающих шин выполнены участки с разным направлением тока.- to reduce the negative effects of magnetic fields and ensure the necessary and guaranteed current distribution, sections with different current directions are made on the packages of transmission buses.
Предлагаемая ошиновка, рассчитанная на трехмерной модели, составленной по компоновочным чертежам с учетом ферромагнитных элементов анодного и катодного устройств, выполнена в опытно-промышленном варианте и по предварительным результатам дает возможность получать более высокие технико-экономические результаты, а именно:The proposed bus, calculated on a three-dimensional model, compiled according to the layout drawings, taking into account the ferromagnetic elements of the anode and cathode devices, is made in the pilot industrial version and according to preliminary results makes it possible to obtain higher technical and economic results, namely:
- снижена себестоимость и трудоемкость монтажа ошиновки за счет выполнения парных однотипных комплектующих, выполнения секционированных сборных шин, снижения металлоемкости;- reduced the cost and complexity of mounting the busbar due to the implementation of paired components of the same type, the implementation of partitioned busbars, reducing metal consumption;
- обеспечены оптимальные скорости циркуляции расплавов;- Provided the optimal speed of circulation of the melts
- повышен выход по току и снижены токовые потери.- increased current efficiency and reduced current losses.
Предлагаемое техническое решение, характеризующееся совокупностью известных и новых признаков, при его использовании позволяет достигнуть более высоких технико-экономических результатов, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию патентоспособности "изобретательский уровень".The proposed technical solution, characterized by a combination of known and new features, when used, allows to achieve higher technical and economic results, which allows us to conclude that it meets the patentability criterion of "inventive step".
На чертеже представлен вариант выполнения ошиновки по предлагаемому решению для мощного электролизера. Предлагаемая ошиновка включает сборные катодные шины продольной входной стороны электролизера 1, 1', 2, 2', 3, 3', соединенные перемычками 4, сборные катодные шины продольной выходной стороны 5, 6, 7, соединенные перемычками 8, анодные стояки 9, 9', 10, 10', 11, расположенные по продольным сторонам последующего электролизера и соединенные с шинами анодной ошиновки 12, которые снабжены поперечными шинами 13 и перемычками 13'. Крайние стояки 9,9' соединены с крайними сборными шинами 1, 1', 2, 2' входной стороны пакетами шин 14, 14', расположенными вдоль торцевых сторон электролизера на уровне расплава металла в электролизере. Средние анодные стояки 10, 10' соединены со средними сборными шинами 3, 3' входной стороны пакетами 15, 15', расположенными под днищем электролизера, и со сборными катодными шинами 5, 7 выходной стороны пакетами шин 16, 17. Центральный анодный стояк 11 соединен со сборной катодной шиной 6 пакетами шин 18, 18'.The drawing shows an embodiment of busbars for the proposed solution for a powerful electrolyzer. The proposed bus includes prefabricated cathode buses of the longitudinal inlet side of the electrolyzer 1, 1 ', 2, 2', 3, 3 ', connected by jumpers 4, prefabricated cathode buses of the longitudinal output side 5, 6, 7, connected by jumpers 8, anode risers 9, 9 ', 10, 10', 11 located on the longitudinal sides of the subsequent electrolyzer and connected to the tires of the anode busbar 12, which are equipped with transverse tires 13 and jumpers 13 '. The extreme risers 9.9 'are connected to the extreme busbars 1, 1', 2, 2 'of the input side by bus packets 14, 14' located along the end sides of the cell at the level of the molten metal in the cell. The middle anode risers 10, 10 'are connected to the middle busbars 3, 3' of the input side by packets 15, 15 ', located under the bottom of the cell, and to the combined cathode buses 5, 7 of the output side by bus packets 16, 17. The central anode riser 11 is connected with prefabricated cathode bus 6 packs of tires 18, 18 '.
Ошиновка работает следующим образом. Токовая нагрузка с катодного устройства предыдущего электролизера от токопроводящих стержней подины посредством катодных спусков передается на сборные секционированные катодные шины (с каждой сборной шиной соединены катодные спуски группы близлежащих стержней) 1, 1', 2, 2', 3, 3', 5, 6, 7, которые по каждой продольной стороне соединены между собой перемычками 4 и 8. Со сборных катодных шин 1, 1', 2, 2' входной стороны по пакетам шин 14, 14', расположенным по торцам электролизера на уровне расплава металла в ванне электролизера, на крайние анодные стояки 9, 9' поступает по 40% токовой нагрузки входной стороны на каждый стояк (по 20% общей токовой нагрузки). На средние анодные стояки 10, 10' со средних сборных катодных шин входной стороны 3, 3' по пакетам шин 15, 15', расположенным под днищем электролизера, поступает по 10% токовой нагрузки входной стороны (по 5% общей токовой нагрузки) и с крайних сборных катодных шин выходной стороны 5, 7 по пакетам 16, 17 по 30% токовой нагрузки выходной стороны (по 15% общей токовой нагрузки). Пакеты 15 и 16 и пакеты 15' и 17 соединены в верхних частях стояков. На центральный анодный стояк токовая нагрузка (40% токовой нагрузки выходной стороны или 20% общей токовой нагрузки) поступает со средней сборной катодной шины 6 по пакетам 18 и 18', при этом в верхней части центральный стояк разделен на две половины и каждая соединена с анодными шинами 12 гибкими перемычками. Анодные шины соединены с анодными стояками гибкими перемычками и соединены между собой жесткими перемычками 13.The bus operates as follows. The current load from the cathode device of the previous electrolyzer from the conductive bottom rods is transmitted to the sectional cathode busbars via cathodic slopes (cathode slopes of a group of nearby rods are connected to each busbar) 1, 1 ', 2, 2', 3, 3 ', 5, 6 , 7, which on each longitudinal side are connected by jumpers 4 and 8. From the cathode busbars 1, 1 ', 2, 2' of the input side, along the bus packets 14, 14 'located at the ends of the electrolyzer at the level of the molten metal in the electrolyzer bath to the extreme anode risers 9, 9 'comes in 40% of the current load of the input side to each riser (20% of the total current load). On the middle anode risers 10, 10 'from the middle precast cathodic busbars of the input side 3, 3' on the bus packets 15, 15 'located under the bottom of the cell, 10% of the current load of the input side (5% of the total current load) and extreme precast cathode buses of the output side 5, 7 for packages 16, 17 for 30% of the current load of the output side (15% of the total current load). Bags 15 and 16 and packages 15 'and 17 are connected in the upper parts of the risers. At the central anode riser, the current load (40% of the current load of the output side or 20% of the total current load) comes from the middle cathode busbar 6 in packets 18 and 18 ', while in the upper part the central riser is divided into two halves and each is connected to the anode tires 12 flexible jumpers. Anode busbars are connected to the anode risers by flexible jumpers and interconnected by hard jumpers 13.
Предлагаемая ошиновка обеспечивает оптимальные скорости циркуляции металла и электролита, рациональный токосъем и токораспределение с минимальными значениями разброса тока.The proposed busbar provides optimal metal and electrolyte circulation speeds, rational current collection and current distribution with minimal current spread values.
Проводимые опытно-промышленные испытания электролизеров с токовой нагрузкой 300 кА, оснащенных данной ошиновкой, подтверждают ее высокую эффективность и позволяют сделать выводы о получении высоких технико-экономических показателей процесса в серийном производстве.Pilot tests of electrolyzers with a current load of 300 kA equipped with this busbar confirm its high efficiency and allow us to draw conclusions about obtaining high technical and economic parameters of the process in serial production.
ИНФОРМАЦИЯINFORMATION
1. Патент Франции №2552782, С 25 С 3/08, 1985 г.1. French patent No. 2552782, C 25 C 3/08, 1985
2. Патент РФ №2009275, С 25 С 3/16, 1994 г.2. RF patent No. 20099275, C 25 C 3/16, 1994
3. Патент РФ №2132888, С 25 С 3/16, 1999 г.3. RF patent No. 2132888, C 25 C 3/16, 1999
4. Патент РФ №2054054, С 25 С 3/16, 1996 г4. RF patent No. 2054054, C 25 C 3/16, 1996
5. Патент РФ №2227179, С 25 С 3/16, 2004 г.5. RF patent No. 2227179, C 25 C 3/16, 2004
6. Патент РФ №2255148, С 25 С 3/16, 2005 г.6. RF patent №2255148, C 25 C 3/16, 2005
7. А.с. СССР №1093255, С 25 С 3/16, 1979 г.7. A.S. USSR No. 1093255, C 25 C 3/16, 1979
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005129387/02A RU2295589C1 (en) | 2005-09-20 | 2005-09-20 | Equipping the aluminum electrolyzers with the busbars |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005129387/02A RU2295589C1 (en) | 2005-09-20 | 2005-09-20 | Equipping the aluminum electrolyzers with the busbars |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2295589C1 true RU2295589C1 (en) | 2007-03-20 |
Family
ID=37994088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005129387/02A RU2295589C1 (en) | 2005-09-20 | 2005-09-20 | Equipping the aluminum electrolyzers with the busbars |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2295589C1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0097613B1 (en) * | 1982-06-23 | 1986-07-30 | Schweizerische Aluminium Ag | Bus bars arrangement for electrolytic cells |
| US4713161A (en) * | 1985-06-05 | 1987-12-15 | Aluminium Pechiney | Device for connection between very high intensity electrolysis cells for the production of aluminium comprising a supply circuit and an independent circuit for correcting the magnetic field |
| EP0185822B1 (en) * | 1984-12-28 | 1990-05-16 | Alcan International Limited | Busbar arrangement for aluminium electrolytic cells |
| EP0342033B1 (en) * | 1988-05-11 | 1992-09-30 | Norsk Hydro A/S | Arrangement for the compensation of damaging magnetic fields on transverely disposed electrolysis cells |
| EP0371653B1 (en) * | 1988-11-28 | 1993-01-13 | Norsk Hydro A/S | Busbar arrangement for transversely disposed electrolysis cells |
| RU2132888C1 (en) * | 1995-09-12 | 1999-07-10 | Акционерное общество "Саянский алюминиевый завод" | Bus arrangement of aluminum electrolyzer |
| US6551473B1 (en) * | 1999-02-05 | 2003-04-22 | Aluminium Pechiney | Electrolytic cell arrangement for production of aluminum |
| RU2244045C2 (en) * | 2002-12-30 | 2005-01-10 | Открытое акционерное общество "Саяногорский алюминиевый завод" | Busbars for aluminum cells with increased power |
-
2005
- 2005-09-20 RU RU2005129387/02A patent/RU2295589C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0097613B1 (en) * | 1982-06-23 | 1986-07-30 | Schweizerische Aluminium Ag | Bus bars arrangement for electrolytic cells |
| EP0185822B1 (en) * | 1984-12-28 | 1990-05-16 | Alcan International Limited | Busbar arrangement for aluminium electrolytic cells |
| US4713161A (en) * | 1985-06-05 | 1987-12-15 | Aluminium Pechiney | Device for connection between very high intensity electrolysis cells for the production of aluminium comprising a supply circuit and an independent circuit for correcting the magnetic field |
| EP0342033B1 (en) * | 1988-05-11 | 1992-09-30 | Norsk Hydro A/S | Arrangement for the compensation of damaging magnetic fields on transverely disposed electrolysis cells |
| EP0371653B1 (en) * | 1988-11-28 | 1993-01-13 | Norsk Hydro A/S | Busbar arrangement for transversely disposed electrolysis cells |
| RU2132888C1 (en) * | 1995-09-12 | 1999-07-10 | Акционерное общество "Саянский алюминиевый завод" | Bus arrangement of aluminum electrolyzer |
| US6551473B1 (en) * | 1999-02-05 | 2003-04-22 | Aluminium Pechiney | Electrolytic cell arrangement for production of aluminum |
| RU2244045C2 (en) * | 2002-12-30 | 2005-01-10 | Открытое акционерное общество "Саяногорский алюминиевый завод" | Busbars for aluminum cells with increased power |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4713161A (en) | Device for connection between very high intensity electrolysis cells for the production of aluminium comprising a supply circuit and an independent circuit for correcting the magnetic field | |
| CN103649376A (en) | Smelters including electrolytic cells with cathode output at the bottom of the tank shell and electrolytic cell stabilizers | |
| EP1812626B1 (en) | A method for electrical connection and magnetic compensation of aluminium reduction cells, and a system for same | |
| EA014744B1 (en) | Electrolysis cell for production of aluminium | |
| CN101248218A (en) | Module bus arrangement for high-power aluminum electrolysis cell | |
| HU191178B (en) | Process and equipment for elimination of magnetical disturbing arising in the electrolitical cell-line by heating or firing electrolisis | |
| RU2295589C1 (en) | Equipping the aluminum electrolyzers with the busbars | |
| EA030271B1 (en) | Aluminium smelter comprising a compensating electric circuit | |
| AU2014305612B2 (en) | Electrolytic cell intended for the production of aluminium and electrolytic smelter comprising this cell | |
| RU2132888C1 (en) | Bus arrangement of aluminum electrolyzer | |
| RU2164557C2 (en) | Busbars system of aluminium cell | |
| CN110029357B (en) | Electrolysis factory building and electrolysis trough overall arrangement structure of aluminium cell series | |
| EP0345959A1 (en) | Arrangement of busbars on large, transversely disposed electrolysis cells | |
| CN110392750B (en) | Modular busbar system for series of aluminum electrolytic cells | |
| RU2548352C2 (en) | Bus arrangement of lengthways located aluminium electrolysers | |
| AU2016339054B2 (en) | Series of electrolysis cells for the production of aluminium comprising means for balancing the magnetic fields at the end of the line | |
| AU2016217610B2 (en) | Aluminium smelter and method to compensate for a magnetic field created by the circulation of the electrolysis current of said aluminium smelter | |
| RU2237752C1 (en) | Compensating unit | |
| AU2011303728A1 (en) | Electrical connection device, for connecting between two successive cells of a series of cells for the production of aluminium | |
| RU2328556C2 (en) | Lead of aluminium electrolytic cells with longitudinal arrangement | |
| RU2339742C2 (en) | Bus arrangement of lengthway located aluminum electrolysers | |
| RU2281989C2 (en) | Aluminum electrolyzer bus arrangement | |
| RU2505626C1 (en) | Bus arrangement of electrolysis cell for producing aluminium | |
| RU2244045C2 (en) | Busbars for aluminum cells with increased power | |
| RU2643005C1 (en) | Wheels for aluminium electrolysers of large capacity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090921 |