Основы расчета алюминиевого электролизера

Для заливки подовых  блоков, установленных вертикально, их следует предварительно закрепить  на металлической площадке. В нижней части паза укладывают подставку из кирпичей; зазоры между кирпичами и стенками паза уплотняют огнеупорной глиной. Катодный стержень устанавливают в паз блока и фиксируют: со стороны паза к блоку прижимают угольную плиту высотой 200—300 мм, образующую с пазом форму для заливки чугуна. Первую заливку осуществляют при нижнем положении плиты; через 15—20 мин плиту перемещают вверх для заливки следующей порции чугуна, которую заливают на чугун предыдущей порции.

Для заделки катодного  стержня “впотай” подовые секции после заливки чугуном охлаждают естественным путем до 150—270⁰С и затем их заформовывают подовой массой.

Электросопротивление  контакта угольный блок — катодный стержень измеряют в четырех, шести  или восьми точках в зависимости  от длины блока. Электросопротивление контакта не должно превышать 130 мкОм при измерении его на расстоянии 350 мм от центра контактной плиты.

Выбраковку катодных секций производят по наличию трещин и электросопротивлению контакта катодный стержень—угольный блок. Отобранные годные подовые секции тщательно очищают от остатков огнеупорной замазки и других загрязнений и с присвоенным порядковым номером выдают для монтажа электролизера.

Транспортировку и установку  секций ведут осторожно, избегая  сотрясений, толчков и ударов. Не разрешается кантовать и транспортировать годные подовые секции за стальной стержень.

Монтаж катодного устройства

Специальные монтажные  работы, такие как кладка огнеупоров и футеровка подины, осуществляют только при условиях, исключающих  попадание влаги в электролизеры. Работы в зимнее время производятся в тепляках, температуру в которых поддерживают не ниже 5°С. Операции монтажа катодного устройства электролизера выполняют, в следующей последовательности: монтаж фундамента электролизера, изготовление и установка анкерных креплений, кладка цоколя вне катодного кожуха, сборка и установка катодного кожуха, кладка футеровки внутри кожуха, укладка угольной подушки под подовые блоки, установка подовых секций, кладка бровки, установка боковых блоков, набивка швов подины.

Фундаменты электролизеров изготавливают по рабочим чертежам из бетона марки, предусмотренной проектом для применения в конструкции катодного устройства с кожухом без днища. Колодцы для анкерных креплений выполняют при сооружении (фундамента или их бетонируют в сплошной массив. Вырубка колодца в уже забетонированном фундаменте не допускается. Прочность и термостойкость бетона проверяют в соответствии с техническими условиями на бетонные работы.

При ремонте фундаментов  допускается частичная его разборка с последующим бетонированием. Поверхность оставшейся части фундамента тщательно очищают от пыли, кернуют и смачивают для лучшей схватываемости с новым бетоном.

В современных конструкциях наблюдается тенденция к замене фундаментов железобетонными днищами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.6.2 – Конструкция  анкера для крепления кожуха электролизера  к фундаменту:

1 – анкерный колодец; 2 – анкерная лапа; 3 – электроизоляции.

Изготовление и установку  анкерных креплений производят строго по рабочим чертежам данной конструкции электролизера (рисунок 1.6.2). Анкерные крепления предназначены для соединения катодного кожуха с фундаментом и удерживания катодного устройства в строго фиксированном положении. Число и расположение анкерных креплений зависят от выбранной конструкции электролизера. Электроизоляция их считается удовлетворительной при сопротивлении не менее 1 мОм. Бетонирование анкерных креплений производят по проекту. При минусовой температуре воздуха бетон прогревают электрическим током.

При капитальном ремонте  электролизера анкерное крепление в случае его разрушения подлежит замене. Для этого из анкерного колодца вырубают бетон, устанавливают новый анкер и бетонируют заново. Прочность бетона к моменту обжига подины должны достигать не менее 70% проектной величины.

Изоляционный узел анкера должен быть расположен не менее чем на 100 мм выше поверхности бетонной заливки.

Кладку цоколя вне  кожуха осуществляют на выровненную слоем 20—30 мм сухого песка или шамотной крупки поверхность 
фундамента. Цоколь выкладывают из нескольких слоев красного, а затем шамотного кирпича при обязательной перевязке швов 
по горизонтали и перекрытии швов по вертикали. Толщина швов не должна превышать для красного кирпича 7 мм, для шамотного 2 мм. Кладку начинают по периметру, где на растворе выкладывают венец цоколя с уступами к центру; центральную часть цоколя закладывают “насухо”, тщательно заполняя швы кладки из красного кирпича просушенным и просеянным песком, из шамотного кирпича—просеянным шамотным порошком.

Сборка и установка  катодного кожуха осуществляется непосредственно на строительной площадке. Катодный кожух поступает на строительную площадку в виде отдельных узлов из-за больших геометрических размеров. Сварку кожуха ведут на специальном стенде.

Кожух электролизера  без днища устанавливают, как правило, до кладки кирпичного цоколя на фундаменте на временных опорах, которые удаляют после приварки и заливки бетоном анкерных креплений и выполнения кладки цоколя. Оси кладки цоколя и кожуха должны совпадать, смещение осей кожуха от осей фундамента не должно превышать ± 10 мм. Горизонтальность установки кожуха выверяют в продольном и поперечном направлениях. Зазор между кожухом и цоколем не должен превышать 10 мм; его заполняют огнеупорной замазкой. После установки кожуха и выверки его горизонтальности к нему приваривают анкерные крепления. При этом должна быть строго выдержана вертикальность анкеров.

На смонтированное железобетонное днище устанавливают металлический  кожух катода, а затем в отверстия  днища сверху пропускают анкерные болты, устанавливают их по центру отверстия и приваривают к кожуху. С нижней части днища на анкерные болты надевают шайбы и гайки; завинчивают гайки с одинаковым усилием до отказа.

Внутреннее пространство железобетонного днища футеруют блоками из жароупорного химически  стойкого бетона или выкладывают из легковесного и шамотного кирпича.

Катодный кожух с  металлическим днищем и контрфорсами после сварки устанавливают на продольных опорных балках, которые фиксируют приваркой к двум центральным двутаврам днища. При установке контрфорсов тщательно контролируют прилегание их ко всем балкам стенки кожуха. Регулируют прилегание монтажными прокладками между контрфорсами и распорными балками.

Крепят контрфорсы до упора в стенки кожуха и торцы  распорных балок без силового натяга шпилек. Стрела прогиба боковых стенок после сварки и сборки не должна превышать 10 мм как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях.

Кладку футеровки внутри кожуха осуществляют легковесным (теплоизоляционным) и огнеупорным кирпичом без раствора с заполнением швов шамотным порошком. Кладку верхнего ряда ведут на шамотном растворе. Кирпичи укладывают плотно один к другому с обязательной перевязкой швов по горизонтали и вертикали. Шамотный легковесный кирпич укладывают не вплотную к кожуху, а с зазором согласно проекту. Зазор между кожухом электролизера и кирпичной кладкой заполняют огнеупорной засыпкой. В последнее время вместо кирпичной кладки применяется засыпка теплоизоляционным материалом.

Укладка угольной подушки  под подовые блоки, производится на хорошо очищенную, прогретую до 90—110°С поверхность кирпичной кладки. Подовая антрацитовая масса перед укладкой и во время ее уплотнения должна быть нагрета до 150—180 °С. Maccv уплотняют специальными катками или пневматическими трамбовками. Размеры угольной подушки в плане должны ответствовать проекту; толщина по всей площади от 40 до 70 мм. Вместо угольной подушки находит все более широкое применение прокладка из специального теплостойкого материала.

Кладку бровки выполняют из шамотного и диатомитового кирпича на шамотном растворе с перевязкой швов. Размер шва допускается не более 2 мм. По продольным сторонам электролизера у катодных стержней кирпичи кладут с притиркой один к другому и к стержням. Зазоры между катодным стержнем и кирпичом должны быть не более 1 мм. Между кожухом и бровкой оставляют зазор, который забивают огнеупорной засыпкой. Зазоры между катодными стержнями и кожухом заделывают специальной огнеупорной замазкой.

Боковые блоки устанавливают на очищенную от загрязнений бровку. На участках соприкосновения поверхности блоков с подовой массой периферийного шва подины производят насечку или керновку для лучшего схватывания блоков с массой. Ширина швов допускается между боковыми блоками толщиной до 115 мм — не более 0,5 мм и толщиной 200 мм — не более 1 мм. “Замки” для расклинивания блоков устанавливают на расстоянии не более 2 м от углов электролизера.

Для уменьшения швов между  блоками и установки их верхних  граней на одном уровне наносят на верхний ряд бровки слой смеси  из шамотного порошка и глины  жароупорного химически стойкого раствора. Толщина такого слоя не должна превышать 10 мм. Пустоты под боковыми блоками не допускаются. Между кожухом и боковой угольной футеровкой оставляют зазор, размеры которого должны соответствовать проектным. Этот зазор тщательно утрамбовывают специальной засыпкой из огнеупорных материалов.

При установке крупногабаритных боковых блоков с полукруглыми замковыми  пазами последние забивают разогретой подовой массой (8—12 засыпок) с помощью  специальных трамбовок. Эту операцию следует выполнять при температуре стенок паза 90—110°С. Раковины и пустоты в замковом пазу не допускаются.

Монтаж боковой футеровки  заканчивают набивкой подовой массы  между верхом боковых блоков и  фланцевым листом катодного кожуха. В некоторых конструкциях катодного узла электролизеров вместо угольной набивки предусматривается заливка зазора между бортовым листом кожуха и верхом боковых блоков гипсовым раствором.

Набивка швов подины — самая ответственная операция при монтаже подины электролизера. Перед набивкой прогревают стенки швов до 110—150 °С. Прогрев стенок блоков подины осуществляют различными способами: наиболее часто применяют прогрев подины открытым пламенем, для чего сжигают в специальных форсунках жидкое пли газообразное топливо; прогрев можно осуществлять и электрическими нагревателями. При прогреве открытым пламенем подину под факелом закрывают металлическим листом, а после прогрева очищают от сажи. Применяемую для набивки швов антрацитовую подовую массу разогревают до 160—190°С и тщательно перемешивают. Массу разогревают в специальной аппаратуре, исключающей подгорание массы. Наиболее часто для этого применяют вращающиеся барабаны, обогреваемые теплом топочных газов. Перед набивкой подовая масса должна быть рыхлой и не содержать комков.

Набивка швов подины производится специальными вибрационными машинами электрического или пневматического действия. В отдельных случаях набивку осуществляют с помощью пневматических трамбовок (отбойных молотков). Уплотнение швов ведут одновременно несколькими пневматическими трамбовками с таким расчетом, чтобы на одну трамбовку приходилось 11—15 м длины шва. Давление воздуха в сети при набивке швов не должно быть ниже 500 кПа. При набивке подины из массы не должно происходить выделения летучих компонентов.

Набивку ведут в 8—10 засыпок толщиной 40—60 мм каждая. Засыпку осуществляют одновременно с набивкой. Поверхность швов между блоками делают слегка выпуклой (на 5 мм над поверхностью блоков) и заглаживают широкими ненагретыми трамбовками. Периферийные швы между подовыми и боковыми блоками набивают с подъемом к боковым стенкам подины.

Швы подины набивают по всей ее площади в один прием, без перерывов. Каждую порцию подовой массы засыпают непосредственно перед набивкой. Во время набивки швов подины постоянно  контролируют температуру поверхности блоков термощупом, температуру поступающей для набивки подовой массы, давление сжатого воздуха, правильность, плотность и непрерывность набивки, температуру рабочего инструмента и чистоту рабочего места.

Монтаж металлоконструкции

Для электролизеров с  боковым токоподводом металлоконструкция — это металлический каркас с  укрепленными па нем механизмами  подъема анода, бункерами для  глинозема и укрытиями для  улавливания газов, как правило, шторного типа; для электролизеров с верхним токоподводом — это анодная рама с кожухом анода и механизмами подъема; для электролизеров с предварительно обожженными анодами—анодная рама с механизмом подъема.

Монтаж металлоконструкций осуществляют в специальных цехах  в соответствии с проектом электролизера. В собранном виде металлоконструкции транспортируют к месту установки.

При установке металлоконструкции особое внимание следует уделять  электроизоляции. Сопротивление электроизоляции  должно быть не менее 1 мОм. Монтаж металлоконструкций осуществляют с допусками по продольной и поперечной осям электролизера ±10 мм.

Монтаж ошиновки

Установку ошиновки на электролизере  выполняют строго по проекту. Монтаж ошиновки осуществляют по мере готовности строительных конструкций несущих  пакеты шин. Элементы и узлы ошиновки заготавливают в отделениях электромонтажа или приспособленных для этого помещениях алюминиевого завода. Ошиновку современного промышленного электролизера собирают из пакетов, состоящих из литых алюминиевых шин крупного сечения. В мировой практике намечается тенденция к замене сборных пакетов литыми шинами из монолитных секции переменного сечения.