В отечественной алюминиевой промышленности наиболее распространен тип электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом Анод находится внутри металлического кожуха, назначение которого—удержать жидкую часть угольной массы и придать ей по мере коксования нужную форму.

       Ток к аноду подводится с помощью  сталеалюминиевых штырей, устанавливаемых сверху в тело анода. Кроме подвода тока, штыри выполняют роль несущих анод элементов. Сталеалюминиевый штырь в отличие от ранее применяемых стальных не только обладает повышенной электропроводностью, но и способствует стабилизации электромагнитного поля электролизера, так как в алюминиевой части не обладает магнитными свойствами.

       Штыри при помощи специальных эксцентриковых зажимов крепятся к анодной раме. Назначение рамы—удерживать анод в горизонтальном положении и подводить ток к штырям. Анодную раму, как правило, изготавливают из стальных балок, вдоль которых монтируют токоподводящие алюминиевые шины. В электролизерах наиболее современных конструкций анодная рама полностью выполнена из алюминиевого сплава и, обладая высокой электропроводностью, является несущей конструкцией. В современных электролизерах этого типа на силу тока 150—160 кА масса анода со штырями составляет 70—80 т

     Ошиновка  электролизера

       Ошиновка  является токонесущим элементом конструкции электролизера и состоит из двух частей — анодной и катодной. Электролизеры, располагаемые рядами один за другим, соединены токопроводами из алюминиевых шин различного сечения и включены в электрическую цепь последовательно: катодные шины одного электролизера соединены с анодными шинами другого. Группа электролизеров, объединенная в одну цепь, называется серией.

       В анодную часть ошиновки входят гибкие пакеты, анодные стояки и уравнительные шины, от которых ток при помощи специальных контактов передается к штырям (самообжигающиеся аноды) или штангам (обожженные аноды). Катодная часть ошиновки состоит из гибких лент—катодных спусков, отводящих ток от катодных стержней подины, и катодных шин.

       Существует  много схем устройства шинопроводов электролизеров. Выбор схемы ошиновки зависит от типа электролизера, его мощности и расположения в корпусе. При выборе ошиновки следует руководствоваться следующими данными: оптимальная плотность тока в ошиновке, наименьшее влияние взаимодействия магнитных полей на процесс электролиза и возможность быстрого отключения и подключения в электрическую печь одного электролизера без нарушения работы остальных.

       В связи с ростом единичной мощности электролизеров выбор схемы ошиновки приобретает все большее значение, так как от нее зависит не только стоимость шинопроводов и потери в них электроэнергии, но и состояние расплава в электролизере, что в конечном итоге определяет технологию процесса электролиза. Хорошо известно, что вокруг всех токопроводящих элементов электролизера под влиянием проходящего по ним постоянного тока создаются магнитные поля, а следовательно, возникают электромагнитные силы, вызывающие перемещение катодного металла и электролита, и поверхность металла в электролизере перестает быть горизонтальной. Электромагнитные силы действуют во всех конструкциях электролизеров, однако наиболее существенное влияние на процесс электролиза эти силы начинают оказывать при единичной мощности электролизера свыше 100 кА.

     Газоулавливающие  устройства

       Назначение газоулавливающих устройств как составной части электролизера—сбор выделяющихся в процессе электролиза газов (максимально достижимой концентрации) на месте их возникновения и последующая эвакуация газов в газоочистную систему. Выбор конструкции устройства для газоулавливания во многом зависит от типа электролизера. Наилучшей конструкцией является укрытие всего электролизера.

       Электролизеры с самообжигающимися анодами  и боковым токоподводом (см. рис. 101) оборудованы навивными шторными укрытиями, полностью закрывающими рабочее пространство электролизера. Эти укрытия открывают только на время, необходимое для обслуживания анодного узла или подачи очередной порции глинозема. Основным недостатком такой системы является большое разбавление улавливаемых газов из-за трудности герметизации.

       Для электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом практически  невозможно применение устройств для  газоулавливания, предусматривающих полное укрытие электролизера, так как их очень трудно обслуживать, а полную герметизацию осуществить практически невозможно. Для электролизеров данного типа широкое распространение получила так называемая колокольная конструкция газоулавливания (см. рис. 102). Основным преимуществом этой конструкции является улавливание концентрированных газов и возможность дожигания летучих составляющих, образующихся при коксовании анода, а также дожигания СО до CO2 в специальных устройствах — горелках.

       Срок  службы электролизеров зависит от многих факторов, основными из которых являются качество материалов, технологический уровень спецмонтажных работ, обжига, пуска и послепускового периода, оптимальность конструктивных решений металлоконструкций и футеровки.

       Выявление степени влияния каждого из них  на срок службы – сложная, но необходимая задача, так как без объективной диагностики невозможно решение проблемы повышение срока службы электролизера.

       Основной  причиной раннего выхода из строя  электролизеров является очень низкое качество подовой массы ( большая  усадка и низкая стойкость в электролите ), несоблюдение технологических параметров при набойке швов подовой массой и низкий коэффициент связи подовых блоков различных поставщиков с подовой массой.

       Наиболее  оптимальным считается внедрение  графитированных подовых блоков. Степень графитизации выбирается по прочностным характеристикам и экономическим соображениям, связанным с их стоимостью.

       Для достижения высокого срока службы электролизера  необходимо иметь надежную футеровку катода. Она должна быть устойчивой к инфильтрациям, к эрозии в расплавах и быть способной претерпевать ( без разрушения ) пропитку фторидами и натрийсодержащими соединениями. Особенно этим требованиям должны отвечать углеродистые материалы подины, а именно подовые блоки и подовая масса для набойки межблочных швов. Под качеством подовых блоков обычно понимаем степень их стойкости к воздействию натрия или что то тоже самое обратной величиной коэффициентом относительного удлинения. К сожалению, все параметры материалов подины не могут одновременно иметь оптимальные свойства, поэтому выбор материала для подины всегда является компромисом.

       2.3 Безопасность труда при обслуживании электролизера

 

       Промышленное  производство первичного алюминия основано на электролитическом разложении криолит-глинозёмного расплава в электролизёров различной конструкции. Технологический процесс частично механизирован и автоматизирован, поэтому трудовая деятельность рабочих включает, как

       выполнение  операций по наблюдению, контролю и  регулированию технологических параметров, так и производство работ, требующих значительных физических усилий в условиях воздействия высоких температур, повышенного уровня запылённости и загазованности воздуха рабочей зоны.

       Работающие  в корпусах электролиза, обязаны  выполнять требования производственной дисциплины, правела внутреннего трудового распорядка, требования технологических инструкций, технологических карт, инструкций по охране труда, инструкции по ремонту и обслуживанию по основной и совмещаемой профессиям.

       Работающие  в корпусах электролиза обязаны  ежегодно проходить периодический медицинский осмотр. Лица, не прошедшие своевременно медицинский осмотр, к работе не допускаются.

       Производство  алюминия связано с повышенной опасности  для работающих в корпусах электролиза, обусловленной наличием или потенциальной  возможностью возникновения следующих опасных и вредных производственных факторов:

       - повышенное напряжение в электрической  цепи, при замыкании которой электрический ток может произойти через тело человека;

       - движущиеся механизмы и машины, их части;

       - повышенные уровни шума и вибрации  при использовании ручного пневмоинструмента;

       -  повышенная (летом) или пониженная (зимой) температура оборудования, сырья и воздуха рабочей зоны;

       - высокая (более 950 ºС) температура  расплава;

       - повышенная запылённость и загазованность  воздуха рабочей зоны;

       - повышенный уровень электромагнитного  излучения;

       - повышенный уровень теплоизоляции;

       - физические перегрузки;

       - острые кромки и заусенцы на  поверхности оборудования, инструмента;

       - производство работ на разных  уровнях относительно пола (работы  на высоте);

       - наличие вредных веществ остронаправленного  действия (оксид углерода, фтористый  водород), канцерогенного действия (смолистые вещества, возгоны каменноугольного пека, анодная масса в пылевидном состоянии), фиброгенного действия (глинозём).

       Химические  вещества, находящиеся в воздушной среде корпусов электролиза, проникают в организм человека через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.

       Предельно-допустимые концентрации вредных веществ в  воздухе рабочей зоны по ГОСТ 12.1.005 – 88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

       Средства  индивидуальной защиты (СИЗ), обеспечивающие защиту рабочих от вредных и опасных  производственных факторов, определены «Перечнем профессий и должностей ОАО «КрАЗ», имеющих право на бесплатное получение спецодежды, спец обуви и других средств индивидуальной защиты» по каждой профессии.

       Работающие  в корпусах электролиза обязаны  использовать СИЗ правильно и  по назначению.

       С целью сохранения защитных свойств  СИЗ, их хранение (за исключением предохранительных поясов и страховочных канатов) осуществляется в бытовых помещениях.

       К средствам коллективной защиты относятся:

       - средства нормализации воздушной  среды в корпусах электролиза  (система колокольного газоотсоса, система аэрации корпусов); 

       - средства естественного и искусственного  освещения;

       - средства защиты от поражения  электрическим током (ограждения, изолирующие устройства и покрытия, разделяющие трансформаторы, устройства выравнивания потенциалов (компенсаторы, закоротки) и понижения напряжения, устройства дистанционного управления, предохранительные устройства;

       - знаки безопасности, предупреждающие  плакаты, переносные и стационарные ограждения;

       - средства защиты от воздействия  механических факторов.

       Питьевой  режим, комнаты отдыха..В корпусах электролиза предусмотрены комнаты отдыха, оборудованные умывальниками, сатураторами и электрочайниками. В целях соблюдения правил питьевого режима и своевременного восстановления солевого баланса организма человека, необходимо принимать газированную подсоленную воду, содержащую 0,5 % поваренной соли (1 г. соли на 200 мл. воды), из расчёта 4-5 литров на человека в смену. 

       Контроль  за содержанием вредных веществ  в воздухе рабочих зон корпусов электролиза осуществляется санитарно-промышленной лабораторией по графику, утверждённому главным инженером. Результаты анализа проб воздуха должны доводиться до персонала корпусов электролиза администрацией цеха, корпуса.

       Работающим  в корпусе электролиза разрешается  выполнения работ только на том участке и оборудовании, к которому они имеют оформленный надлежащим образом допуск и только в объёме полученного задания.

3. Организационно –  экономическая часть

       3.1 Организационная  структура проектируемого цеха

 

       Данный  курсовой проект предусматривает расчёт оборудования электролизного цеха, состоящего из трех серий. В результате расчета были получены следующие данные. Для реализации проекта понадобится 720 электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом. Тогда в каждой серии разместится по 180 электролизёров. Рабочих электролизеров в этом цехе 716, число ванн, подлежащих капитальному ремонту  4.