Катодное устройство электролизера

Катодное устройство электролизеров всех типов состоит из одних и тех же основных элементов — катодного кожуха, угольной футеровки (подовой и бортовой), огнеупорной и теплоизоляционной футеровки. Однако конструктивное выполнение этих узлов может различаться весьма существенно.

Катодные кожухи

Катодный кожух предназначен для защиты заключенной внутри него футеровки от разрушающего действия различных усилий, возникающих при эксплуатации электролизера:

- вес материалов футеровки, катодного алюминия и электролита;

- термические воздействия расплава;

- физико-химические превращения в материалах катода вследствие пропитки компонентами электролита вызывают расширение футеровки и создают значительное давление на стенки катодного устройства;

- тепловые напряжения, возникающие из-за температурных колебаний процесса и из-за применения в футеровке материалов с разной теплопроводностью, особенно усиливающиеся в межсезонный период, когда разница ночных и дневных температур максимальна;

- динамические нагрузки от обслуживающей техники.

Металлоконструкция катодного устройства должна иметь максимальную ремонтопригодность, достаточно жесткую и прочную конструкцию, компенсируя все перечисленные напряжения, обеспечивая продолжительную работоспособность электролизной ванны. Из всего многообразия катодных кожухов, созданных для разных типов электролизеров, можно выделить три основных типа конструкций: рамная, контрфорсная и шпангоутная.

Рамная конструкция катодного кожуха самая старая из всех типов и морально устарела, она применялась для оснащения электролизеров с БТ одноэтажных серий электролиза. Главные недостатки рамных кожухов: низкая ремонтопригодность, увеличенное время капитального ремонта и невысокий срок службы.

Современные контрфорсные кожухи с днищем применяются на электролизерах всех типов и устанавливаются в двухэтажных корпусах на специальном фундаменте (ригельных балках). Собственно кожух представляет собой "корыто", изготовленное из листовой стали. С обеих продольных сторон к кожуху с помощью шпилек прижимаются контрфорсы, нижний конец которых упирается в торцы бетонной балки. При возникновении в катоде усилий, они воспринимаются контрфорсами, а распорная балка препятствует деформации продольных стенок кожуха. Количество контрфорсов зависит от мощности ванны: от 7 и более пар. Контрфорсные кожухи применяют на электролизерах с самообжигающимися анодами на силу тока до 180 кА. Срок службы контрфорсных ванн около 1500 суток и у них высокая ремонтопригодность. Минусом такой конструкции является большое количество элементов и как следствие, большие, по сравнению со шпангоутными кожухами, сроки сборки и монтажа.

Шпангоутная конструкция катодного кожуха является универсальной и характеризуется высокой ремонтопригодностью и сроком службы, упрощенным монтажом и демонтажом. Такие кожухи оказались намного прочнее контрфорсных, их применяют на мощных электролизёрах. Средний срок службы ванны достигает 3000 суток. Понимая преимущества шпангоутных кожухов, многие заводы начали заменять во время капитального ремонта электролизеров контрфорсные кожухи на шпангоутные. Шпангоутный кожух - то же самое "корыто", вставленное в конструкцию, образованную рядом П- или U-образных шпангоутов.

Контрфорсы и шпангоуты устанавливают между выступающими из кожуха концами токоотводящих блюмсов.