Введение
ГЛАВА 1. Магнитогидродинамические процессы в электролизeрах для производства алюминия 11
1.1. Теоретические основы магнитной гидродинамики 12
1.2. Особенности МГД-процессов в электролизерах при производстве алюминия 14
1.2.1. Магнитное поле 14
1.2.2. Горизонтальные токи 18
1.2.3. Электромагнитные силы. Циркуляция и перекос металла 19
1.2.4. МГД-стабильность 22
1.3. Обзор существующих способов улучшения МГД–характеристик алюминиевых электролизеров 24
1.3.1. Усовершенствование ошиновки 24
1.3.2. Оптимизация токораспределения 37
1.3.3. Альтернативные способы улучшения МГД-параметров электролизера .
1.4. Выводы 41
ГЛАВА 2. Изучение магнитогидродинамических процессов в электролизерах на основе методов математического моделирования 44
2.1. Общие сведения о моделировании магнитной гидродинамики .
алюминиевых электролизеров 44
2.1.1. Описание и анализ используемых компьютерных программ 45
2.1.2. Решение электрической задачи при моделировании МГД-параметров 46
2.1.3. Расчет магнитного поля электролизеров 47
2.1.4. Расчет статических перекосов металла 49
2.1.5. Расчет циркуляции металла и электролита 50
2.1.6. Решение задач магнитной гидродинамики в комплексной модели 50
2.2. Моделирование МГД-явлений в алюминиевых электролизерах с целью повышения эффективности их эксплуатации 53
2.2.1.Расчет запаса МГД-стабильности электролизера при различном положении анодной рамы с ошиновкой 53
2.2.2. Моделирование магнитного поля продольно расположенного соседнего ряда ванн 57
2.2.3. Моделирование МГД-параметров при различных схемах замены обожженных анодов 62 2.2.3.1. Анализ существующих подходов к выбору оптимальной схемы замены анодов 63
2.2.3.2. Коэффициент неравномерности сгорания анодов как показатель оптимального распределения тока при выборе схемы замены. 65
2.2.3.3. Новый принцип формирования оптимальной схемы замены анодов 67
2.2.3.4. Моделирование и расчет МГД-параметров электролизера, эксплуатируемого при различных схемах перестановки анодов 70
2.2.4. Расчет скоростей движения металла на различных его уровнях 73
2.2.5. Разработка методики построения комплексной модели для расчета магнитной гидродинамики 78
2.2.6. Моделирование МГД-явлений поперечно расположенных электроли зеров с ОА 80
2.3. Выводы 81
ГЛАВА 3. Промышленная реализация результатов моделирования мгд-явлений в алюминиевых электролизерах для повышения эффективности их эксплуатации 83
3.1. Общие сведения о существующих практических методах исследования МГД параметров работы электролизеров 83
3.1.1. Исследование магнитного поля электролизера 83
3.1.2. Исследование скоростей и направлений движений металла 85
3.1.3. Определение топографии металла 90
3.1.4. Измерение запаса МГД-стабильности 90
3.2. Определение оптимального положения анодной рамы на примере электролизера С-8БМЭ 92
3.2.1. Методики выполнения замеров 92
3.2.2. Анализ результатов замеров положения анодной рамы относительно зеркала металла 93
3.2.3. Анализ результатов замеров запаса МГД-стабильности при различном положении анодной рамы 95
3.2.4. Определение оптимального нижнего положения анодной рамы 96
3.3. Модернизация ошиновки на примере электролизера С-8БМ 97
3.3.1. Результаты измерений основных параметров работы электролизеров С-8БМ с модернизированной ошиновкой 101
3.3.2. Замена электролизеров с четырехстоячной на трехстоячную ошиновку на примере электролизеров типа РА-167 106
3.3.3. Испытания конструкции имитационно-подпиточного контура для ванн PA-167 112
3.4. Опытно-промышленные испытания различных схем замены обожженных анодов на электролизере ОА-300М1 115
3.4.1 Характеристика испытываемых схем замены анодов 115
3.4.2. Анализ токораспределения при использовании различных схем перестановки анодов 117
3.4.3. Исследование и оценка избирательной окисляемости ОА на испытываемых схемах их замены 120
3.4.4. Исследование влияния эксплуатации «щелевого» анода на запас МГД-стабильности электролизера 121
3.5. Выводы 125
ГЛАВА 4. Технико-экономические показатели работы электролизеров с внедренными технологическими решениями 128
4.1. Понятие технико-экономического обоснования и критерии оценки эффективности инвестиционных проектов 128
4.2. Анализ технико-экономические показателей и оценка эффективности инвестиционных проектов по результатам внедрения технологических решений 129
Заключение 135
Список литературы 137
