Повышение энергетической эффективности и экологических показателей оборудования для производства первичного алюминия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.04, кандидат наук Шахрай, Сергей Георгиевич

• Шахрай, Сергей Георгиевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Шахрай, Сергей Георгиевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО УРОВНЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Основные направления энергосбережения в современных алюминиевых электролизерах

1.1.1 Мероприятия интенсивного энергосбережения в производстве алюминия

1.1.2 Энергетическая модернизация алюминиевых электролизеров

1.1.3 Утилизация теплоты анодных газов, удаляемых от алюминиевых электролизеров

1.2 Основные направления повышения экологической безопасности современных алюминиевых электролизеров

1.2.1 Газосборный колокол алюминиевого электролизера с

самообжигающимся анодом

1.2.2 Горелочные устройства дожигания анодных газов

1.2.3 Газоходные тракты корпусов производства алюминия и способы их обслуживания

1.3 Постановка задач исследования

2 МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Методика исследования физических свойств (гранулометрия, прочность на сжатие и модуль упругости) материалов укрытия анодного

массива алюминиевого электролизера

2.2 Методика определения теплопроводности материалов укрытия

анодного массива алюминиевого электролизера

2.3 Методика эксперимента по определению технологических параметров горения смолистых веществ, содержащихся в сжигаемых анодных газах

2.4 Методика оценки эффективности работы системы импульсной автоматической очистки горелок от пыли

2.5 Методика экспериментов по определению тепловых и

газодинамических параметров газовых потоков

2.6 Методика экспериментов по определению влияния температуры загружаемого в электролизер глинозема на время его растворения в электролите

2.7 Методика экспериментальной оценки снижения тепловых потерь через поверхность теплоизолированного газосборного колокола

2.8 Выводы по главе 2

3 РАЗВИТИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ И РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

3.1 Анализ влияния факторов на потери напряжения в газосодержащем

слое электролита

3.2 Численное исследование влияния на энергопотребление габаритов самообжигающегося анода

3.3 Разработка мероприятий по уменьшению газового слоя под анодом

3.4 Предложения по снижению потерь теплоты поверхностями алюминиевого электролизера

3.5 Технические решения по утилизации теплоты процесса электролиза

3.6 Анализ энергетических затрат на эксплуатацию газоходной сети

корпуса электролиза

3.7 Экспериментальное исследование и оптимизация свойств

материалов укрытия анодного массива

3.8 Выводы по главе 3

4 ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

4.1 Определение геометрических параметров газосборного колокола и горелки с использованием критериев гидродинамического подобия

4.2 Математическое моделирование сжигания анодного газа в горелке

4.3 Прикладные разработки по сжиганию анодного газа

4.4 Математическое моделирование газоходной сети корпуса электролитического производства алюминия

4.5 Численное исследование движения пылевых частиц в закрученном воздушном потоке

4.6 Предложения по улавливанию смолистых веществ с поверхности самообжигающегося анода и от охлаждаемого анодного штыря

4.7 Выводы по главе 4

5 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГАЗОПЫЛЕВЫХ БАЛЛАСТНЫХ ПРИМЕСЕЙ

НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДОЖИГАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ

5.1 Влияние газовых балластных примесей анодного газа на устойчивость работы горелки

5.2 Механизм и интенсивность коагуляции пылевых частиц в горелке

5.3 Седиментация в горелке пылевых конгломератов

5.4 Динамика газодисперсного потока в горелке

5.5 Система импульсной автоматической очистки горелок и газоходов от отложений

5.6 Выводы по главе 5

6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ

6.1 Опытно-промышленные испытания системы импульсной автоматической очистки горелок от отложений

6.2 Опытно-промышленные испытания горелок в условиях регулирования

в них разрежения

6.3 Опытно-промышленные испытания теплоизолированного газосборного колокола

6.4 Опытно-промышленные испытания и оценка эффективности загрузки

в расплав предварительно нагретого глинозема

6.5 Лабораторные исследования температурных режимов сжигания смолистых веществ (нафталина и антрацена), входящих в состав анодных газов

6.6 Выводы по главе 6

7 ОБЩАЯ УКРУПНЕННАЯ ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ, ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ВНЕДРЕНИЯ ИХ В

ПРОИЗВОДСТВО

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Приложение А Справка о промышленном внедрении и использовании

результатов диссертационной работы ОК «РУССКИЙ АЛЮМИНИЙ»

Приложение Б Акт опытно-промышленных испытаний влияния температуры загружаемого в электролит глинозема на энергетические

характеристики электролизера

Приложение В Выписка из протокола заседания технического совета ИТЦ

ИрНИТУ

Приложение Г Акт внедрения в учебный процесс ФГАОУ ВО СФУ

Приложение Д Справка об использовании научных материалов в учебном

процессе НТЦ «ЛЕГКИЕ МЕТАЛЛЫ»

Приложение Е Экспертное заключение по техническому решению «Электролизер для получения алюминия»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение энергетической эффективности и экологических показателей оборудования для производства первичного алюминия»

ВВЕДЕНИЕ

Алюминиевое производство относится к числу базовых отраслей промышленности, где современное высокотемпературное

теплотехнологическое оборудование является крупнейшим потребителем энергетических и сырьевых ресурсов. Так, мировая алюминиевая промышленность производит более 57 млн. т/год металла, затрачивая на эти цели около 8 % вырабатываемой электроэнергии. По оценке аналитиков, ежегодно мировое потребление алюминия увеличивается в среднем на 3,8 %, или более чем на 2200 тыс. тонн к объемам существующего производства.

В России при производстве одной тонны металла в электролизерах с предварительно обожженным и с самообжигающимся анодами расходуется 13,0...14,5 и 15...16 тыс. кВтч электроэнергии соответственно. Высокое энергопотребление в производстве алюминия является следствием низкой энергетической эффективности алюминиевых электролизеров, не превышающей 45 %, где значительная часть потребляемой энергии рассеивается через его поверхности в виде теплоты в окружающую среду и затрачивается на преодоление сопротивления прианодного газосодержащего слоя электролита и контактных узлов токопроводящей цепи. В общей сложности Российская алюминиевая промышленность на выпуск около 3,6 млн. т/год металла расходует более 60 млрд. кВт ч электроэнергии, что равно суммарной выработке Красноярской, Братской и Саяно-Шушенской ГЭС или тепловых электростанций, сжигающих 24 млн. т/год угля.

При производстве тонны алюминия образуется около 1,5 тонн газообразных и твердых загрязняющих веществ, из которых порядка 90 % улавливается и обезвреживается системой газоудаления, что недостаточно для достижения допустимого уровня выбросов, установленного Законодательством в области охраны окружающей среды.

Разработка новых и совершенствование существующих конструкций электролизеров осуществляется в основном за счет углубленного изучения и уточнения основных закономерностей процессов газодинамики и тепломассопереноса, протекающих в криолит-глиноземных расплавах. Этим проблемам посвящены труды зарубежных и российских ученых, представителей научных школ ВАМИ, СибВАМИ, ИТЦ РУСАЛ, СФУ, ИрГТУ, СибГИУ, ИТ им. С.С. Кутателадзе СО РАН и ряда др. Однако большинство этих трудов направлены преимущественно на решение локальных задач, где формирование выбросов в электролизере и технология их обезвреживания не рассматриваются как единая задача, а имеющиеся ресурсы в области энергосбережения задействованы не в полной мере.

В связи с этим, актуальной научной проблемой для производителей алюминия является разработка научно обоснованного комплекса технических и технологических решений по повышению энергетической эффективности и экологических показателей оборудования для производства первичного алюминия, обеспечивающих уменьшение энергетических затрат на единицу производимой продукции, сбережение материальных ресурсов и защиту окружающей среды.

Исследование выполнено в рамках тем: «Разработка технологии получения алюминия со снижением расхода электроэнергии на действующих электролизерах на 300.1000 кВтч/т А1»; «Фундаментальные исследования создания основ современных энергосберегающих и экологически чистых технологий производства алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом» (соглашение с Минобрнауки РФ о предоставлении субсидии № 14.579.210032 от 05.06.2014 г., проект НИЧ СФУ № 17-48-240595 от 19.05.2017 г.).

Объект исследования - алюминиевые электролизеры Содерберга и их система газоудаления, включающая газосборный колокол, газоходную сеть корпуса и горелки для сжигания анодных газов.

Предмет исследования - процессы горения, аэрогазодинамики и тепломассообмена.

Цель диссертационной работы. Разработка научно обоснованного комплекса технических и технологических решений, направленных на повышение энергетической эффективности и экологических показателей теплотехнологического оборудования для производства первичного алюминия.

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке комплекса научно обоснованных технических и технологических решений, обеспечивающих снижение потребления энергоресурсов и выбросов загрязняющих веществ как действующими, так и проектируемыми электролизерами для получения первичного алюминия. При этом:

- теоретически и экспериментально обоснован комплекс взаимосвязанных мероприятий по сбережению энергетических ресурсов алюминиевыми электролизерами Содерберга, заключающихся в сокращении потерь теплоты поверхностями электролизера, утилизации теплоты анодных газов, уменьшении затрат теплоты на нагрев и растворение в электролите глинозема, снижении объема прианодного газоэлектролитного слоя, образующегося в результате окисления анода;

- разработана методология теплотехнического расчета системы газоудаления электролизеров с самообжигающимся анодом, позволяющая провести комплексный анализ влияния геометрических и режимных параметров газосборного колокола, горелок и газоходной сети на ее технико-экономическую эффективность в условиях увеличения силы тока процесса электролиза;

- установлено предельное значение избытка воздуха а = 3,5, превышение которого снижает концентрацию горючих компонентов до уровня, находящегося ниже нижнего концентрационного предела воспламеняемости, а температуру в зоне горения - до уровня, недостаточного для поддержания горения. Выявлено, что одной из причин погасания горелок является

коагуляция пыли, содержащейся в сжигаемых анодных газах, и рост концентрации пылевых конгломератов в зоне горения. Определено, что критическая концентрация конгломератов, приводящая к погасанию горения, достигается за 3,5.6,5 ч;

- на основе математического моделирования научно обоснована целесообразность оборудования горелок дисковыми турбулизаторами и определены их конструктивные параметры, обеспечивающие увеличение пути смешивания сжигаемых в них анодных газов с воздухом и возможность регулирования при этом разрежения в системе газоудаления, а также системой импульсной очистки от пылевых отложений за счет периодического увеличения давления в горелке от - 20 Па до 400.500 кПа в течение 0,5.1,0 с;

- получены новые температурно-временные зависимости воспламенения и горения основных компонентов смолистых веществ, содержащихся в сжигаемых анодных газах: нафталина, антрацена и бенз(а)пирена, установлено, что их горение происходит соответственно при 290.330, 400.440 и 1270.1330 °С. Выявлено, что при температуре 750 °С и более полное дожигание нафталина и антрацена достигается соответственно в течение 0,5 и 0,2 с. Определено, что при сжигании нафталина и антрацена в условиях недостатка воздуха происходит их пиролиз с образованием этилена, метана, ацетилена, сажи, а также возгонов исходных веществ;

- разработан научно обоснованный подход к решению проблемы повышения эффективности улавливания и обезвреживания образующихся в алюминиевом электролизере загрязняющих веществ, заключающийся в том, что система газоудаления алюминиевого электролизера рассматривается как единый и взаимосвязанный комплекс, где характер и интенсивность аэрогазодинамических, тепло- и массообменных процессов, протекающих в каждом ее конструктивном элементе, являются определяющей в оценке эффективности работы смежных элементов;

- в результате численных исследований разработаны конструкции газосборного колокола, отличающиеся от проектируемых 1,5.2,0-х кратным увеличением объема подколокольного пространства и параболоидной конфигурацией его поперечного сечения, обеспечивающие улучшение условий работы горелок за счет снижения аэродинамического сопротивления в 3.4 раза, исключение образования вторичных течений анодных газов, а также повышение эффективности сбора анодных газов на уровне 94.96 % и сокращение удельных выбросов фторидов на 0,7.0,8 кг/т А1;

- на основе теоретического исследования установлено, что для очистки газоходных сетей корпусов электролиза от пылевых отложений целесообразна закрутка потока анодных газов за счет ввода в газоход сжатого воздуха под углом 36.48° по отношению к его продольной оси.

Практическая значимость и реализация результатов работы

1. Разработаны, испытаны и рекомендованы к внедрению в промышленное производство алюминия технические и технологические решения по энерго- и ресурсосбережению, основанные на снижении теплоты поверхностями электролизера, утилизации теплоты анодных газов и сокращении энергетических затрат при их транспортировке по газоходным сетям, уменьшении потерь электрической энергии на газосодержащем слое электролита.

2. Разработаны диаграммы и таблицы, позволяющие оценить влияние:

- коэффициента избытка воздуха и объема горелки на температуру в зоне горения, верхние и нижние пределы воспламеняемости сжигаемой смеси и время ее нахождения в зоне высоких температур;

- коэффициента избытка воздуха, температуры и скорости потока в зоне горения, вязкости газовой смеси и размеров частиц пыли на интенсивность ее коагуляции и скорость седиментации образующихся конгломератов.

3 . Разработаны и внедрены в промышленном масштабе технические и технологические решения по повышению экологической безопасности

производства алюминия путем увеличения эффективности сбора и обезвреживания загрязняющих веществ, образующихся в процессе электролиза. Разработанные рекомендации по совершенствованию газоходной сети приняты в качестве исходных при проектировании модернизированных систем газоудаления корпусов электролиза алюминиевых заводов.

4. Разработаны и запатентованы новые способы и устройства снижения потерь теплоты и энергопотребления алюминиевыми электролизерами, повышения эффективности улавливания и обезвреживания вредностей, выделяющихся в процессе электролиза (№№ 2558813, 2586184, 2456380, 2456383, 2534712, 163339, 157373, 2309200, 2407827, 2437966, 2464360, 2324012, 2397278, 95669, 95670, 2399697, 2532792, 2569866,68512, 69868, 2385973, 2542180, 2555302, 2585601, 2586184, 2621322).

5. Внедрение результатов работы обеспечивает снижение удельного расхода электроэнергии в среднем на 900 кВт ч/т А1; сокращение удельных выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду, кг/тА1: газообразных соединений фтора - 0,20, твердых соединений фтора - 0,28, смолистых веществ (по нафталину - 0,55, бенз(а)пирена - 0,00088, оксида углерода - 44,7, диоксида серы - 0,55, пыли неорганической с содержанием SiO2 до 20 % - 0,77. При этом удельное сокращение металлоемкости технологического процесса производства алюминия составляет 0,0027 кг/т А1. Суммарный экономический эффект от внедрения разработанных технических и технологических мероприятий заключается в снижении себестоимости производимого металла на 2289,8 руб/т А1.

6. Результаты работы используются в учебном процессе Сибирского Федерального университета при подготовке бакалавров и магистров по специальностям, включающим дисциплины «Промышленная теплоэнергетика», «Промышленная экология» и «Безопасность жизнедеятельности в техносфере», а также в курсах, организуемых для повышения квалификации работников алюминиевых заводов России.

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Направления повышения энергетической эффективности и экологической безопасности теплоиспользующих установок для получения первичного алюминия.

2. Научное обоснование технических и технологических решений, обеспечивающих снижение потерь теплоты конструктивными элементами электролизера, утилизацию теплоты эвакуируемых от электролизеров анодных газов, уменьшение падения напряжения на газосодержащем слое электролита и сокращение энергетических затрат на эксплуатацию газоходных сетей корпусов производства алюминия.

3. Методология комплексного теплотехнического расчета элементов системы газоудаления в условиях увеличения силы тока электролизера с самообжигающимся анодом.

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния различных технологических, режимных и конструктивных параметров на процессы горения, аэрогазодинамики, тепло- и массообмена в электролизерах и элементах системы газоудаления.

5. Технические и технологические решения, а также разработанные способы и устройства, обеспечивающие снижение потребления энергоресурсов и выбросов загрязняющих веществ электролизерами для получения первичного алюминия.

Методы исследований. Работа выполнена с использованием современных теоретических и физических методов исследования теплотехнологических процессов, статистической обработки и формализации полученных результатов. Теоретический анализ проводился на основе известных аналитических методов расчета и аппарата численного моделирования, экспериментальный - на лабораторных и промышленных объектах согласно действующим стандартам с привлечением методов и средств измерений технологических и теплотехнических параметров.

Достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы, выводов и рекомендаций основывается на использовании современных и апробированных методах теоретического и физического анализа процессов горения, аэрогазодинамики, тепло- и массообмена в алюминиевых электролизерах и их системах газоудаления. Исходные данные для исследования получены в ходе натурных обследований и инструментальных измерений технологических и теплотехнических параметров оборудования с последующей их статистической обработкой и определением доверительных интервалов. Результаты расчетов вполне удовлетворительно согласуются с данными экспериментов на действующих электролизерах и лабораторных установках.

Личный вклад автора заключается в постановке задач и проведении теоретических и экспериментальных исследований; разработке, обосновании и патентной защите новых конструкций электролизеров для получения алюминия, способов их эксплуатации и обслуживания; проведении организационно-технических мероприятий по опытно-промышленным испытаниям и промышленному освоению разработанных технических решений; обработке полученных результатов; анализе, обобщении, научном обосновании и формулировании выводов и рекомендаций.

Все приведенные в диссертации основные положения, теоретические результаты и технические решения получены и разработаны лично автором или при его непосредственном участии. При анализе результатов работы использовались консультации Архипова Г.В., Дектерева А.А., Крюковского В.А., Полякова П.В., Прошкина А.В., Ребрика И.И., Сторожева Ю.И.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Диссертационная работа соответствует паспорту научной специальности 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика по п. 1 Разработка научных основ сбережения энергетических ресурсов в промышленных теплоэнергетических

устройствах и использующих тепло системах и установках; п. 3 Теоретические и экспериментальные исследования процессов тепло- и массопереноса в тепловых системах и установках, использующих тепло. Совершенствование методов расчета тепловых сетей и установок с целью улучшения их технико-экономических характеристик, экономии энергетических ресурсов; п. 4 Разработка новых конструкций теплопередающих и теплоиспользующих установок, обладающих улучшенными эксплуатационными и технико-экономическими характеристиками.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на VI Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (с участием иностранных ученых) (Кемерово, 2005); Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие и природозащитные технологии в производстве глинозема, алюминия, магния и сопутствующей продукции», посвященной 75 -летию ВАМИ (Санкт-Петербург, 2006); XII. XIV Международных конференциях «Алюминий Сибири» (Красноярск, 2006, 2007, 2008); IV Международной научно-технической конференции «Современные технологии освоения минеральных ресурсов» (Красноярск, 2006); V Международном конгрессе по управлению отходами и природоохранным технологиям «ВэйстТЭК - 2007» (Москва, 2007); IV заседании Международного клуба Содерберг (Красноярск, 2008); IV Международной конференции «Реконструкция металлургических производств. Современные экологические технологии и повышение эффективности предприятий» (Москва, 2008); I - VI Международных конгрессах «Цветные металлы» (Красноярск, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013, 2014; 2015; 2016; 2017), Международной научно-практической конференции «Инновационный вектор развития: предпосылки, реальность, перспективы» (С-Петербург, 2014), Международной летней школе «Глобальные изменения климата», г. Красноярск, 2014.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 109 печатных работ, в том числе: 2 монографии, 42 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 3 Евразийских патента на изобретения и 29 патентов РФ на изобретения и полезные модели.

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, заключения, библиографического списка из 273 наименований и приложений. Общий объем работы ХХ страницы, в том числе 33 таблицы, 123 рисунка.

Автор выражает искреннюю признательность за большую помощь при постановке исследований и реализации результатов коллегам из ФГАОУ ВО СФУ, ФГБОУ ВО ИрНИТУ и ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет», а также сотрудникам ОК РУСАЛ (ИТЦ, Красноярского, Братского, Новокузнецкого, Иркутского и Саяногорского алюминиевых заводов), НТЦ «Легкие металлы», ООО ТОРИНС.

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО УРОВНЯ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ

Теплоиспользующие установки для получения первичного алюминия -алюминиевые электролизеры являются агрегатами, характеризующимися низкой энергетической эффективностью, не превышающей 42.45 %. Обусловлено это тем, что в электролите рассеивается порядка 80 % всей потребляемой электролизером энергии, из которой 49 % расходуется на разложение глинозема, не превращаясь в тепло, а 31 % выделяется в виде джоулева тепла и теряется через анод, криолитоглиноземную корку, бортовые стенки и с анодными газами.

В современных условиях проблема повышения энергетической эффективности решается путем модернизации существующих и разработки новых конструкций электролизеров, а также разработки и внедрения энергосберегающих мероприятий: сокращение газонаполненности электролита и затрат энергии на преодоление сопротивления газовых пузырей, рационализация системы питания электролизера и повышение интенсивности растворения глинозема в электролите, сокращение частоты анодных эффектов, повышение эффективности управления теплоэнергетическим балансом электролизера, совершенствование алгоритмов управления процессом электролиза, использование теплоты анодных газов на нагрев теплоносителя, напр., воды, с его дальнейшим использованием на технологические или энергетические нужды.

При производстве тонны алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом образуется, в среднем, 35.50 кг фтористых соединений, 16.20 кг диоксида серы и 300.400 кг оксида углерода. Согласно современным экологическим требованиям, более 95 % этих веществ должно улавливаться системой газоотвода электролизера и направляться на обезвреживание в газоочистные установки. Фактически этот показатель ниже, в силу того, что состояние системы газоотвода не соответствует современному уровню развития процесса электролиза, протекающего в алюминиевом электролизере.

В настоящей главе представлены основные мероприятия повышения энергетической эффективности и экологической безопасности алюминиевых электролизеров.

1.1 Основные направления энергосбережения в современных алюминиевых электролизерах

В современных условиях мероприятия, направленные на повышение энергетической эффективности, можно условно разделить на три группы:

- интенсивное энергосбережение - сокращение газонаполненности электролита, рационализация системы питания электролизера и повышение интенсивности растворения глинозема в электролите, сокращение частоты анодных эффектов, повышение эффективности управления теплоэнергетическим балансом электролизера, совершенствование алгоритмов управления процессом электролиза;

- энергетическая модернизация - разработка и внедрение новых материалов - графитовых и антрацитово-графитных блоков для футеровки катодного кожуха, внесение дизайнерских изменений в конструкцию

электролизера и форму катодов, совершенствование ошиновки и контактных узлов электрической цепи.

- утилизационные мероприятия - охлаждение эвакуируемых от электролизеров газов с целями уменьшения их физических объемов и энергозатрат на транспортировку, уменьшения мощностей эксплуатируемых газоочистных установок, а также использования теплоты охлаждемых газов на нагрев теплоносителя, напр., воды, с его дальнейшим использованием на технологические или энергетические нужды.

1.1.1 Мероприятия интенсивного энергосбережения в производстве

алюминия

Объем газов, находящихся под анодом, составляет от 20 до 30 % объема междуполюсного расстояния (МПР) между анодом и катодом [1], что приводит к падению напряжения на газосодержащем слое и увеличению удельного расхода электроэнергии. На электролизерах с обожженными анодами толщина газового слоя составляет 5,3.12,5 мм [2], а падение напряжения на нем колеблется от 150 до 350 мВ [3]. На электролизерах с самообжигающимся анодом падение напряжения на газосодержащем слое электролита значительно выше, от 400 мВ и более. На преодоление сопротивления газосодержащего слоя электролизера с обожженным анодом расходуется 600.800 кВт•ч/тAl электроэнергии, электролизера с самообжигающимся анодом -1200.1400 квт-ч/гл1.

На электролизерах с обожженным анодом проблема снижения газонаполненности электролита решается устройством продольных или поперечных пазов, с наклоном или без такового, на рабочей поверхности анода,

погружаемой в расплав (рис. 1.1). Устройство продольных пазов обеспечивает меньшую длину пути газовых пузырей до края подошвы анода, а также увеличивает скорость циркуляции электролита в центральном сечении электролизера и улучшает растворимость глинозема. При устройстве в аноде продольных наклонных пазов, обеспечивающих сход газа в центральную часть электролизера, снижается тепловая нагрузка на борта и улучшаются условия формирования защитных настылей и гарнисажей. Кроме этого, отвод газов в центральную часть электролизера способствует более эффективному их сбору системой газоотвода и повышению, таким образом, экологических показателей электролизного производства.

Другая задача устройства пазов состоит в том, чтобы снизить скорость циркуляции электролита и его турбулизацию в граничной зоне металл-электролит. Это снижает вторичное окисление металла, растворенного в электролите. Испытания на опытном участке Уральского алюминиевого завода оборудованных продольными пазами анодов, обеспечили снижение рабочего напряжения на электролизерах на 200 мВ, расход электроэнергии на 350 кВт-ч/тА1.При этом частота анодных эффектов составила 0,09 сут-1, что в 2 раза ниже, чем на электролизерах со стандартными анодами [4].

Перевод электролизеров ОА-120 и ОА-160 Красноярского и ОА-300 Иркутского алюминиевых заводов на аноды с пазами позволили снизить напряжение на 100.130 мВ и уменьшить расход электроэнергии на 500 кВт-ч/тА1 и на 300 кВт-ч/тА1 соответственно [5]. Испытания анода с пазами

Рис. 1.1 - Анод с продольными пазами

на электролизерах силой тока 300 кА на одном из китайских алюминиевых заводов позволили снизить напряжение на 41 мВ [6].

Применение обожженных анодов с наклонной нижней поверхностью (рис. 1.2), согласно [7], уменьшает удельный расход электроэнергии с 13 000 кВт•ч/тAl до 11 000.12 000 кВт•ч/тAl. Обеспечиваются такие показатели уменьшением теплообразования в электролите и плотности тока путем увеличения активных поверхностей анода и катода приданием им оптимальной формы.

1 *

Рис. 1.2 - Электролизер с обожженными анодами с наклонной нижней

поверхностью (фрагмент): 1, 2 - анодные блоки; 3 - замазочный слой, соединяющий анодные блоки; 4 - проход; 5 - расплав электролита; 6 - корка; 7 - слой жидкого алюминия; 8 - карбокерамическое дно; 9 - теплоизоляция; 10 - поперечная связка из полосовой стали; 11 - опорная поперечина; 12 - стальные бруски, прессующие графит; 13 - крупный графитовый порошок, заполняющий зазор между связкой 10 и продольной стороной анодного блока; 16 - продольный паз в катодном блоке; 17 - забивка на основе углерода или графита, твердеющая при коксовании связующего; 19 - стальная полоса (токоотвод)

Наклонные поверхности позволяют снизить плотность тока с 0,65.0,85 А/см2 до 0,6 А/см2 и ниже. Также электролизер обеспечивает уменьшение приблизительно на 40% тепловых потерь с отходящими газами, с 2500 до 1500 кВт-ч/тА1. Для этого электролизер разгерметизируется один раз в день для выпуска металла, что снижает объем газоудаления наполовину, без риска увеличения выброса фторидов. Уменьшение объема отходящих газов на 50%, позволяет соответственно уменьшить затраты на трубопроводы и газоочистные установки. За счет наклонной поверхности анода снижается пузырьковое сопротивление, что уменьшает удельный расход электроэнергии приблизительно на 300 кВт-ч/тА1. Расход анода, за счет уменьшения окисления, сокращается до 400 кг/тА1.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шахрай, Сергей Георгиевич, 2018 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Янко Э.А. Производство алюминия. Пособие для мастеров и рабочих цехов электролиза алюминиевых заводов. С.Птб.: Издательство С.Петербургского Университета. 2007. - 305 С.

2. Hyde, T.M. and B. J. Welch. The Gas under Anodes in Aluminium Smelting Cells Part I: Measuring and Modelling Bubble Resistance under Horizontally Oriented Electrodes. - Light Metals, 1997: p. 333-340.

3. Yiwen Zhou, Jiemin Zhou, Jianhong Yang and [etc.]. Simulation of anode bubble: volume of fluid method. - Light Metals, 2014, p. 783-788.

4. Радионов, Е.Ю., Богданов, Ю.В., Книжник, А.В., Жердев, А.С. Применение предварительно обожженных анодов с пазами в алюминиевых электролизерах для улучшения их технико-экономических показателей. - Сб. докладов XIII межд. конф. «Алюминий Сибири - 2007. - Красноярск, 2007, с. 41-48.

5. Манн, В.Х. Снижение расхода электроэнергии при производстве алюминия в действующих корпусах электролиза заводов ОК РУСАЛ / В.Х. Манн, В.Ю. Бузунов, Н.Н. Питерцев и [др.] // Сб. докладов XXXI межд. конфер. «Иксоба» и XIX межд. конфер. «Алюминий Сибири» - Красноярск, 2013, с. 512-517.

6. Си С. Повышение производительности электролизеров и разработка энергосберегающих технологий в Китае / Си С // Сб. докладов IV межд. конгр. «Цветные металлы - 2012.» - Красноярск, 2012, с. 420-430.

7. Пат. RU 2041975 Российская Федерация, МПК6 C25C3/12. Электролизер для получения алюминия и способ получения алюминия с использованием электролизера / Зигфрид Вилькенинг (DE). Заявитель и

патентообладатель Фав Алюминиум АГ ^Е). - заявл. 03.06.1992; опубл. 20.08.1995.

8. Пат. RU 2485216 Российская Федерация, МПК C25C3/12. Электролизер для производства алюминия / А.П. Лысенко, Р.С. Сельницын. Заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС». - заявл. 21.02.2012, опубл. 20.06.2013, Бюл. № 17.

9. Черских, И.В. Поведение анода в условиях работы на повышенной силе тока / И.В. Черских, Г.В. Галивец, К.И. Стеблин, С.Г.Андрющенко // Сб. докл. X Междунар. конф. «Алюминий Сибири — 2004» (Красноярск, 7—10 сент. 2004). — Красноярск, 2004. — С. 99-106.

10. Авт. свид. 313897 СССР, С25С3/22, С25С3/12. Способ выведения газов из-под подошвы самообжигающегося анода алюминиевого электролизера / В.Н. Рягузов (СССР). - №1360714/22-1; заявл. 10.09.1969; опубл. 07.09.1971, Бюл. №27.

11. Авт. свид. 124627 СССР, С25С3/14. Устройство для непрерывной и полунепрерывной подачи глинозема в электролит / П.С. Саакян, М.М. Анабабян (СССР). - №624616/22; заявл. 08.04.1959; опубл. в бюл. №23 за 1959 г.

12. Авт. свид. 1706239 СССР, МПК6 С25С3/06. Электролизер для получения алюминия / В.Т Степанов, И.Н. Власов, Ю.В. Кислов и [др.]. — №4789246/02; заявл. 08.02.1990; опубл. 27.08.1996 г.

13. Пат. 2186881 Российская Федерация, МПК7 С25С3/12. Электролизер для получения алюминия с боковым подводом тока / А. И.Бегунов; заявитель и патентообладатель А.И. Бегунов - №2000128961/02; заявл. 20.11.00; опубл. 10.08.02.

14. Пат. 2187581 Российская Федерация, МПК7 С25С3/06. Электролизер для получения алюминия / А.И Бегунов; заявитель и патентообладатель Бегунов А.И., - №2000120072/02; заявл. 27.07.00; опубл. 20.08.02.

15. Пат. 2121014 Российская Федерация, МПК6 С25С3/06. Электролизер с самоспекающимся анодом / Кнут Арне Пеулсен; заявитель и патентообладатель Норск Хюдро А.С. (No). - №95100760/02; заявл. 06.01.1995; опубл. 27.10.1998 г.

16. G.I. Kuschel, B.J. Welch. Light Metals, 1991, p. 299-305.

17. Исаева, Л.А. Глинозем в производстве алюминия электролизом / Л.А. Исаева, П.В. Поляков. - Краснотурьинск.: изд. дом ОАО «БАЗ», 2000. -199 с.

18. Раппопорт, М. Влияние лития на угольный электрод в алюминиевом электролизере / М. Раппопорт, В. Кудрявцев, Г. Шифман // Цветные металлы, -1967. №5. - с. 34-38.

19. Потылицын, Г.А., Куликов, Ю.В., Кулеш, М.К. // Цветные металлы. -1969, №42(5). - с. 58.

20. Richards N. Доклад на Международном семинаре по использованию модифицированных литием электролитов в алюминиевой промышленности. -Москва, 2000.

21. Grojtheim K. Low-melting Baths in Aluminium Electrolysis / K., Grojtheim, H., Kvande, B.J. Welch // Light metals, 1986, Ed. Warrendale, TMS, 1986, Р. 417-423.

22. Bello, V. Use of lithium carbonate in low current density alluminium pots / V. Bello, F. Gregu // Alum. Tech. 1986, Proceedings of the Int. Conf. 1986, Ed. Sheppard Terry Institute of Metals, London, Р. 72-77.

23. Wendt G. Operating Experience with Electrolytes Containing Lithium Fluoride, Metallurgical Transaction, vol. 2, Jan. 1971, Р. 155-159.

24. Grojtheim, K. Simultaneous Addition of Lithium Fluoride and Magnesium Fluoride in the aluminium electrolysis / K., Grojtheim, K., Matiasovsky // Chem Zvesti, 1983. - №37(3), Р. 409-424.

25. Tcshop, T. Improvements in Operational results by using Lithium carbonate in the reduction plant at Essen / T. Tcshop, A. Franke, E. Bernhauser // Light Metals, 1979, Р. 457-465.

26. Wendt, G. Operating Experience with Electrolytes Containing Lithium Fluoride / G. Wendt // Metallurgical Tranactions, vol. 2, (Jan. 1971), Р. 155-159.

27. Vujasinovic, L. Results of an experimental use of LiF ion Industrial Pots / L. Vujasinovic, S. Gulin // Light Metals, 1990, Р. 341-345.

28. Серж Фриц. Фторид лития как добавка к электролиту - экономически выгодная очистка алюминия от лития / Серж Фриц // Сб. докладов IX межд. конф. «Алюминий Сибири - 2003. - Красноярск, 2003, с. 69-76.

29. Попов, Ю.Н. Экономическая эффективность литиевых электролитов с учетом очистки алюминия от лития и других примесей / Ю.Н. Попов, M. Adkins, R. Bauer и [др.] // Сб. докл. IX Междунар. конф. «Алюминий Сибири - 2003» (Красноярск, 9-11 сент. 2003). - Красноярск, 2003. - с. 55-68.

30. Dolling, H. The influence of Very Low Lithium Contents of the Properties and Further Processing of Primary Aluminum / H. Dolling // Erzmetall, 1979, Apr., 32(4), Р. 161-165.

31. Thonstad J. Aluminium electrolysis. Fundamentals of Hall-Heroult Process / J. Thonstad, P. Fellner, G.M. Haaberg и [др.]; под ред. J. Thonstad - 3 ed // Dusseldorf: Aluminium-Verlag, 2001, Р. 36-59.

32. Беляев, А.И. Поверхностные явления в металлургических процессах / А.И. Беляев, Е.А. Жемчужина. - М.: Металлургиздат, 1952. - 371 с.

33. Юшкова, О.В. Совершенствование технологии производства алюминия с использованием механической активации глинозема / О.В. Юшкова, В.Г. Кулебакин, П.В. Поляков и [др.] // Сб. докладов XII межд. конф. «Алюминий Сибири - 2006. - Красноярск, 2006, с. 214-221.

34. Юшкова, О.В. Интенсификация растворения глинозема в криолитовом расплаве с использованием предварительной механической активации: автореф.

дис...канд. техн. наук / О.В. Юшкова. - СПб: Национальный исследовательский минерально-сырьевой ун-т «Горный», 2012. - 20 с.

35. Юшкова, О.В. Один из способов решения проблемы пыления порошковых материалов / О.В. Юшкова, В.Г. Кулебакин, В.В. Коростовенко и [др.] // Сб. докладов II межд. конгр. «Цветные металлы - 2010.» - Красноярск, 2010, с. 415-417.

36. Власов, А.А. Технологические особенности растворения глинозема в электролитах мощных алюминиевых электролизеров / А.А. Власов, В.М. Сизяков, В.Ю. Бажин и [др.] // Сб. докладов III межд. конгр. «Цветные металлы - 2011.» - Красноярск, 2011, с. 159-166.

37. Бажин, В.Ю. Технология дискретного питания для алюминиевых электролизеров / В.Ю. Бажин, В.М. Сизяков, А.А. Власов и [др.] // Сб. докладов IV межд. конгр. «Цветные металлы - 2012.» - Красноярск, 2012, с. 454-463.

38. Бузунов, В.Ю. Напряжение на ванне. Анодный эффект / В.Ю. Бузунов, П.В. Поляков. - Красноярск: VII Высшие алюминиевые курсы, 2004. - 9 с.

39. A. Zarouni, M. Reverdy, A. Al Zarouni, and K. Venkatasubramaniam. чА Study of Low Voltage PFC Emissions at Dubal // Light Metals, 2013. P.859-864.

40. D. Wong and J. Marks Continuous PFC Emissions Measured on Individual 400kA Cells // Light Metals, 2013. P.865-870.

41. P. Fraser, P. Steele, and M. Cooksey PFC and Carbon Dioxide Emissions from an Australian Aluminium Smelter Using Time-Integrated Stack Sampling and GC-MS, GC-FID Analysis // Light Metals, 2013. P.871-876.

42. X. Chen, W. Li, Y. Zhang, S. Qiu, and C. Bayliss Investigation on Formation Mechanism of Non-Anode Effect Related PFC Emissions from Aluminum Reduction Cells // Light Metals, 2013. P.877-882.

43. J. Thonstad, S. Rolseth, and R. Keller On the Mechanism Behind Low Voltage PFC Emissions // Light Metals, 2013. P.883-886.

44. C. Cheung, C. Menictas, J. Bao, M. Skyllas-Kazacos, and B. Welch Frequency Response Analysis of Anode Current Signals as a Diagnostic Aid for Detecting Approaching Anode Effects in Aluminum Smelting Cells // Light Metals, 2013. P.887-892.

45. W. Li, X. Chen, S. Qiu, B. Zhang, and C. Bayliss Reduction Strategies for PFC Emissions from Chinese Smelters // Light Metals, 2013. P. 893-898.

46. O. Kjos, T. Aarhaug, E. Skybakmoen, A. Solheim, and H. Gudbrandsen Off-gas Analysis of Laboratory-Scale Electrolysis Experiments with Anodes of Various Compositions // Light Metals, 2013. P.899-904.

47. A. Mikhonin, N. Dando, and M. Gershenzon. Hydrolysis of Carbonyl Sulfide (COS) on Smelting Grade Alumina // Light Metals, 2013. P.905-908.

48. Фролов, А.В., Богомолов, Н.К., Гусев, А.О. и [др.]. Изучение состояния промышленной ванны путем оперативного измерения концентрации глинозема. - Сб. докладов XII межд. конф. «Алюминий Сибири - 2006. -Красноярск, 2006, с. 58-61.

49. Abdalla Al Zarouni. Энергетический и материальный баланс электролизеров DX+ в процессе увеличения силы тока / Abdalla Al Zarouni, Lalit Mishra, Nadia Ahli, Marwan Bastaki и [др.] // Сб. докладов XXXI межд. конфер. «Иксоба» и XIX межд. конфер. «Алюминий Сибири» - Красноярск, 2013, с. 500-505.

50. LI Jie. Применение энергосберегающих технологий с низким напряжением на сериях электролизеров на 200 кА / LI Jie, LV Xiaojun, Ding Fengqi и [др.] // Сб. докладов XXXI межд. конфер. «Иксоба» и XIX межд. конфер. «Алюминий Сибири» - Красноярск, 2013, с. 523-528.

51. Архипов, Г.В. Разработка и испытание энергоэффективных конструкций электролизеров / Г.В. Архипов, Е.Р. Шайдулин, В.В. Пингин // Сб. докладов XXXI межд. конфер. «Иксоба» и XIX межд. конфер. «Алюминий Сибири» - Красноярск, 2013, с. 532-535.

52. Рыбянец, И.В., Апалькова, Г.Д., Нонишнева, Н.П., Отрощенко, С.К. Оптимизация уплотняемости подовых масс алюминиевых электролизеров за счет выбора компонентов и рецептуры. - Сб. докладов XIV межд. конф. «Алюминий Сибири - 2008. - Красноярск, 2008, с. 10-11.

53. Иванов, В.В., Нагибин, Г.Е., Кирик, С.Д. и [др.]. Материал смачиваемого катода алюминиевого электролизера на огнеупорном вяжущем. -Сб. докладов II межд. конгр. «Цветные металлы - 2010» - Красноярск, 2010, с. 536-541.

54. Feng Naixiang. Применение энергосберегающих технологий при электролизе алюминия с использованием новой конструкции катода / Feng Naixiang, Peng Jianping, Wang Yaowu and [etc.] // Сб. докладов XXXI межд. конфер. «Иксоба» и XIX межд. конфер. «Алюминий Сибири» - Красноярск, 2013, с. 539-541.

55. Галемов, Т.Т. Новый класс разъемных соединений ошиновки алюминиевого электролизера / Т.Т. Галемов, А.М. Петров, Ю.В. Васильев и [др.] // Сб. докладов XIII межд. конф. «Алюминий Сибири - 2007. -Красноярск, 2007, с. 53-57.

56. Галемов, Т.Т. Соединение алюминиевых деталей ошиновки электролизера «гибкий катодный спуск - катодная шина» / Т.Т. Галемов, В.И. Кирко, А.М. Петров // Сб. докладов IV межд. конгр. «Цветные металлы -2012.» - Красноярск, 2012, с. 526-531.

57. Пат. 2291916 Российская Федерация, МПК С25С3/16, B22D9/04. Способ соединения токоподводов электролизеров для получения алюминия / Манн В.Х., Чичук Е.Н., Петров А.М. и [др.]; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Инженерно-технологический центр». - №2005123454/02; заявл. 22.07.2005; опубл. 20.01.2007, Бюл. №2.

58. Богунов, А.З. О соединениях катодный спуск - блюмс / А.З. Богунов,

A.А. Кузовников, В.В. Малышев // Сб. докладов IX межд. конф. «Алюминий Сибири - 2003. - Красноярск, 2003, с. 214-216.

59. Готье, Д. Электрические контакты алюминий-сталь. Зависимость механических и электрических характеристик от температуры и времени / Д Готье // Сб. докладов XIV межд. конф. «Алюминий Сибири - 2008. -Красноярск, 2008, с. 70-77.

60. Богданов, Ю.В. Промышленные испытания опытных электролизеров с обожженными анодами при повышении силы тока с 300 до 330 кА / Ю.В. Богданов, Б.И. Зельберг, А.В. Книжник и [др.] // Цветные металлы, №2, 2009, с. 47-50.

61. Глущенков, В.А. Конструкции и технологии изготовления токоподводов электролизеров металлургического производства /

B.А. Глущенков, Ф.В. Гречников, М.В. Хардин и [др.] // Сб. докладов IV межд. конгр. «Цветные металлы - 2012» - Красноярск, 2012, с. 509-514.

62. Биргер, М.И., Вальдберг, А.Ю. Справочник по пыле- и золоулавливанию / под общ ред А.А. Русанова - М.: Энергоатомиздат. - 1983 -312 с.

63. El Hani Bouhabila. An innovative compact heat exchanger solution for aluminum off-gas cooling and heat recovery / El Hani Bouhabila, Erling N^ss, Victoria Kielland Einejord and [etc.] // Light Metals, 2013. P. 793-797.

64. Hussain Ali Al Qassab. Hex ex retrofit enables smelter capacity expansion / Hussain Ali Al Qassab, Sayed Salah Aqeel Ali Mohd, Geir Wedde and [etc.] //Light Metals 2012, Р. 815-820.

65. K. Grjotheim, B. J. Welch, Aluminium Smelter Technology. A Pure and Applied Approach, Aluminium Düsseldorf, 1980.

66. Bonnier, M. Development of a System Basedon Water Atomization to Decrease, Prior to Treatment, the Temperature of the Gas Emitted from Aluminum Cells / M. Bonnier, S. Massambi, J-M. Jolas and [etc.] // Light Metals 2007, The Minerals, Metals & Materials Society, Р. 193-197.

67. S0rhuus, A. Increased energy efficiency and reduced HF emissions with new heat exchanger / A. S0rhuus, G. Wedde, K. Rye and [etc.] // Light Metals 2010.

68. El Hani Bouhabila. An innovative compact heat exchanger solution for aluminum off-gas cooling and heat recovery / El Hani Bouhabila, Erling N^ss, Victoria Kielland Einejord and [etc.] // Light Metals, 2013. P. 793-797.

69. Кондратьев, В.В. Разработка технологии интенсификации процессов газоудаления и газоочистки алюминиевого производства / В.В. Кондратьев, Е.Р. Шайдуллин, А.В. Завадяк и [др.] // Сб. докл. Четвертого международного конгресса Цветные металлы-2012. с. 416-419.

70. Anders K. S0rhuus, Sivert Ose, Bent M. Nilsen. Possible use of 25 mw thermal energy recovered from the potgas at alba line 4/ Light Мetals - 2015, p.p. 631- 636.

71. Об охране окружающей среды: федер. закон № 7-ФЗ: [принят Гос. Думой 20 декабря 2001 г.] // СПС КонсультантПлюс.

72. О санитарно - эпидемиологическом благополучии населения: федер. закон № 52-ФЗ: [принят Гос. Думой 12 марта 1999 г.] // СПС КонсультантПлюс.

73. Об охране атмосферного воздуха: федер. закон № 96-ФЗ: [принят Гос. Думой 02 апреля 1999 г.] // СПС КонсультантПлюс.

74. Ребрик, И.И. Экологические проблемы алюминиевого производства / И.И. Ребрик, Б.П. Куликов, И.А. Тарасов // Технико-экономический вестник «Русского алюминия». 2003 г. № 2. С. 20-29.

75. Шахрай, С.Г. Модернизация системы сбора и обезвреживания электролизных газов / С.Г. Шахрай, В.В. Коростовенко, А.Н. Баранов, А.О. Каменский // Вест. Иркутского государственного технического

университета. 2010. № 4. С. 151-162.

76. Шахрай, С.Г. Совершенствование системы газоотсоса от электролизеров Красноярского алюминиевого завода с целью повышения экологических показателей / С.Г. Шахрай, В.В. Коростовенко, И.И. Ребрик // Вестник Межд. академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности. 2009. т.14. №6. С. 205-211.

77. Шахрай, С.Г. Моделирование движения частиц в турбулентном газовом потоке / С.Г. Шахрай, Е.В. Сугак // Сб. трудов VI Всерос. конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (с участием иностранных ученых). Кемерово: 2005. С. 55.

78. Сугак, Е.В. Моделирование движения аэрозольных частиц в турбулентном газовом потоке / Е.В. Сугак, Е.В. Кузнецов, С.Г. Шахрай // Вестник университетского комлекса: Сб. научн. трудов.- Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ. 2005. вып.5(19). С.253-267.

79. Шахрай, С.Г. Проблемы очистки газовых выбросов алюминиевых заводов и пути их решения / С.Г. Шахрай, Е.В. Сугак // Технико-экономический вестник РУСАЛа. 2006. № 14. С.38-42.

80. Баранов, А.Н. Повышение эффективности производства алюминия путем обезвреживания анодных газов /А.Н. Баранов, С.Г. Шахрай, Э.П. Ржечицкий // Сб. научн. тр. Реконструкция металлургических производств. Современные экологические технологии и повышение эффективности предприятий. - Материалы IV Междунар. конф. 2008, Москва: 2008. Электронный ресурс http://www.ggo.ru.

81. Шахрай, С.Г. Проблемы дожигания анодных газов электролитического производства алюминия / С.Г. Шахрай, Е.В. Сугак // Сб. докладов пятого международного конгресса по управлению отходами и природоохранным технологиям «ВэйстТЭК - 2007». Москва: 2007. С. 323.

82. Шахрай, С.Г. Способы повышения эффективности термического обезвреживания анодных газов в горелочных устройствах электролизера /

С.Г. Шахрай, Е.В. Сугак, В.К. Фризоргер, В.Н. Тихомиров // Сб. докладов XIII международной конференции «Алюминий Сибири - 2007», Красноярск: 2007. С. 405-409.

83. Шахрай, С.Г. Эффективность эвакуации газов от электролизеров Содерберга в зависимости от конструктивных особенностей газоходов / С.Г. Шахрай, Э.П. Ржечицкий // Сб. материалов VI Всерос. научн.-техн. конф., Иркутск: 2008. С. 65-67.

84. Козлова, С.А. Аппараты газоочистки и пылеулавливание на предприятиях металлургической промышленности: учеб. Пособие / С.А. Козлова, И.М. Шалаев, А.В. Кисилев // Красноярск: Сибирский федеральный ун-т; ин-т цв. металлов и золота, 2007. 172 с.

85. Шахрай, С.Г. Повышение эффективности работы щелевых горелочных устройств алюминиевого электролизера / С.Г. Шахрай, А.Н. Баранов, И.И. Ребрик и [др.]. // Системы. Методы. Технологии: науч. журн. Братского гос. ун-та. Братск: 2009. С. 94-97.

86. Шахрай, С.Г. Совершенствование системы сбора газов, образующихся на электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом / С.Г. Шахрай, В.В. Коростовенко, И.И. Ребрик //Безопасность жизнедеятельности. 2010. №2. С.35-39.

87. Шахрай, С.Г. Совершенствование системы сбора, эвакуации и обезвреживания анодных газов на мощных электролизерах Содерберга / С.Г. Шахрай, В.В. Коростовенко, С.В. Голдаев // Цветные металлы. 2010. №11. С. 54-57.

88. Бажин, В.Ю. Обоснование ресурсосбережения в технологии производства алюминия в высокоамперных электролизерах с обожженными анодами: автореф. дис. ... докт. техн. наук: 05.16.02 / Бажин Владимир Юрьевич. - С-Птб., 2012. - 40 с.

89. Черских, И.В. Поведение анода в условиях работы на повышенной силе тока / И.В. Черских, Г.В. Галивец, К.И. Стеблин, С.Г. Андрющенко // Сб. докл. X Междунар. конф. «Алюминий Сибири - 2004», Красноярск: 2004. С. 99-106.

90. Патент 850744 Российская Федерация МПК5 С25С3/22. Газосборник алюминиевого электролизера / Б.А. Хороших, А.Д. Швецов, И.И. Соболь и [др.].; заявитель и патентообладатель Иркутский филиал всесоюзного научно-исследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности, Иркутский алюминиевый завод. - №2743149; заявл. 30.03.1979; опубл. 30.07.1981. Бюл. №28.

91. Метляева, О.В. Снижение выбросов фтористых соединений при получении алюминия электролизером криолит-глиноземных расплавов на электролизерах с верхним токоподводом: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.03 / Метляева Олимпиада Владимировна. - СПб., 1996. - 124 с.

92. Патент 2010892 Российская Федерация МПК5 С25С3/22. Газосборный узел анодного устройства алюминиевого электролизера / М.А. Пак, А.И. Мурашкин; заявитель и патентообладатель Акционерное общество «Красноярский алюминиевый завод». - №5008398/02; заявл. 11.11.1991; опубл. 15.04.1994, Бюл. №7.

93. А. с. 1786195 РФ, МПК С25С3/08. Узел подвески газосборного колокола алюминиевого электролизера / М. А. Пак (РФ); заявитель и патентообладатель «Красноярский алюминиевый завод им. 50-летия ВЛКСМ». - №4915370; заявл. 01.03.1991; опубл. 07.01.1993.

94. А. с. 618454 СССР, МПК5 С25С3/22. Газосборный колокол электролизера для получения алюминия / В.Б. Доброхотов, В.А. Друкарев, И.В. Кайдалов и [ др.] (СССР); заявитель и патентообладатель Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и

электродной продукции и Волгоградский алюминиевый завод. - №2416222; заявл. 01.09.1976; опубл. 05.08.1978.

95. А. с. 949021 СССР, МПК5 С25С3/22. Газосборный колокол электролизера для получения алюминия / А.П. Репко, Н.С. Матвеев, В.Я. Бабич и [др.] (СССР); заявитель и патентообладатель Братский ордена Ленина алюминиевый завод. - №3239881; заявл. 27.01.1981; опубл. 07.08.1982.

96. А. с. 1775502 РФ, МПК5 С25С3/06, С25С3/08. Алюминиевый электролизер с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом / В.Т. Бикмурзин, А.А. Казанцев, В.П. Немов, А.И. Чурак (РФ); заявитель и патентообладатель Красноярский алюминиевый завод им. 50-летия ВЛКСМ. -№4836187; заявл. 07.06.1990; опубл. 15.11.1992.

97. А. с. 418564 СССР, МПК6 С25С3/22. Газосборный колокол алюминиевого электролизера / Б.Н. Светличный, В.Б. Цыплаков, В.Б. Доброхотов и [др.]. (СССР); заявитель и патентообладатель Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной продукции и Волгоградский алюминиевый завод. - №1871712; заявл. 16.01.1973; опубл. 05.03.1974.

98. А. с. 611948 СССР, МПК5 С25С3/22. Газосборный колокол алюминиевого электролизера / Г.Г. Сахаров, В.И. Полутчев, М.М. Марченко, Б.М. Морозов (СССР); заявитель и патентообладатель Братский алюминиевый завод. - №2385437; заявл. 13.07.1976; опубл. 25.06.1978.

99. А. с. 565952 СССР, МПК5 С25С3/22. Газосборный колокол электролизера для получения алюминия / А.П. Репко, А.М.Герасимов, Н.С.Матвеев, В.П.Романов; заявитель и патентообладатель ордена Ленина Братский алюминиевый завод. - №2191823; заявл. 19.11.1975; опубл. 25.07.1977.

100. Пат. 2151825 Российская Федерация, МПК7 С25С3/22. Газосборный колокол алюминиевого электролизера / Б.С.Громов, Р.В.Пак, М.Д. Мировщиков и [др.].; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной

ответственностью «АЛКОРУС ИНЖИНИРИНГ». - №99114613/02; заявл. 09.07.1999; опубл. 27.06.2000.

101. Лащинский, А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: справ. / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. - М.-Л.: Машгиз, 1963. - 468 с.

102. Минцис, М.Я. Электрометаллургия алюминия / М.Я. Минцис, П.В. Поляков, Г.А. Сиразутдинов. - Новосибирск: Наука, 2001. - 368 с.

103. А. с. 1578234 РФ, МПК5 С25С3/22. Способ изготовления секции газосборного колокола алюминиевого электролизера / В.Т. Степанов, В.Ф. Аносов, Т.Ф. Афракова и [др.] (РФ); заявитель и патентообладатель Иркутский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промышленности и Иркутский алюминиевый завод. - №4418951, заявл. 21.03.1998; опубл. 15.07.1990.

104. Леви, О.Э. Внедрение АПГ точечного типа на электролизерах С-8БМ на КрАЗе / О.Э. Леви, В.В. Пингин, К.Ф. Никандров, Ю.В. Куликов // Технико-экономический вестник БрАЗа. 2002. №6. С.34-37.

105. Козьмин, Г.Д. Освоение и эксплуатация способа автоматической подачи глинозема в электролизные ванны / Г.Д. Козьмин, Ф.К. Тепляков // Технико-экономический вестник БрАЗа. 2002. №6. С. 11-16.

106. Гурвич, С.М. Справочник химика-энергетика: т. 3. Энергетическое топливо. (Характеристика и контроль качества) / С.М. Гурвич. - М.: Энергия, 1972. - 215 с.

107. Куликов, Б.П. Переработка отходов алюминиевого производства / Б.П. Куликов, С.П. Истомин. - Красноярск.: 2004.- 480 с.

108. Пат. 2093610 Российская Федерация, МПК6 С25С3/12. Способ дожига анодных газов алюминиевого электролизера / В.Н. Деревягин, А.Г. Баранцев, Л.С. Ким; заявитель и патентообладатель Акционерное

общество открытого типа «Братский алюминиевый завод». - №95107807/02; заявл. 15.05.1995; опубл. 20.10.1997, Бюл. №16.

109. Пат. 2203985 Российская Федерация, МПК7 С25С3/22. Устройство для сжигания газа алюминиевого электролизера с двойным аэродинамическим эффектом / Ю.И. Сторожев, П.В. Поляков, А.В. Вербицкий и [др.]; заявитель и патентообладатель Красноярская государственная академия цветных металлов и золота. - №2001123031/02; заявл. 10.05.2003; опубл. 10.05.2003, Бюл. №20.

110. Пат. 2269610 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Устройство для сжигания анодных газов алюминиевого электролизера / Б.П. Куликов, П.В.Поляков, Ю.И. Сторожев; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Инженерно-технологический центр». -№2004122622/02; заявл. 23.07.2004; опубл. 10.02.2006, Бюл. №4.

111. Пат. 2104337 Российская Федерация, МПК6 С25С3/22. Устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера / Ю.И. Сторожев, Э.В.Богданова, Л.С. Безбородов, Г.Д. Козьмин; заявитель и патентообладатель Красноярская государственная академия цветных металлов и золота. -№96103724/02; заявл. 26.02.1996; опубл. 10.02.1998, Бюл. №16.

112. Пат. 2294406 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Устройство для эффективного дожигания анодных газов алюминиевого электролизера / Б.П.Куликов, Ю.И. Сторожев, В.Е. Железняк; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Инженерно-технологический центр». - №2005119430/02; заявл. 22.06.2005; опубл. 27.02.2007, Бюл. №6.

113. Правила безопасности при производстве глинозема, алюминия, магния, кристаллического кремния и электротермического силумина. -Утверждены постановлением Федерального горного и промышленного надзора России № 20 от 24 апреля 2003 г. // СПС Консультант Плюс.

114. Шахрай, С.Г. Образование отложений в газоходах и пути их сокращения / С.Г. Шахрай, Е.В. Сугак // Современные технологии освоения минеральных ресурсов: сб. Красноярск: 2006. Вып. 4. С. 412-418.

115. Шахрай, С.Г. Повышение эффективности вентиляции корпусов электролизного производства алюминия путем совершенствования системы газоотсоса : автореф. дис. ... канд. техн. наук / С.Г. Шахрай. - Иркутск: Иркут. гос. техн. ун-т, 2008. - 20 с.

116. Гордон, Г.М. Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии / Г.М. Гордон, И.Л. Пейсахов. - М.: Металлургия, 1977. - 456 с.

117. Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик, под ред. М.О. Штейнберга. - 3-е изд. перераб. и доп.. - М.: Машиностроение, 1992. - 672 с.

118. Мелешко, В.В. Динамика вихревых структур / В.В. Мелешко, М.Ю. Константинов. - Киев: Наук. думка, 1993. - С. 282.

119. Воронец, Д. Влажный воздух. Термодинамические свойства и применение: пер. с сербохорватского / Д. Воронец, Д. Козич; под ред. В.П. Мотулевича. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 135 с.

120. Нурсте, Х.О. Затухание закрутки потока в трубе круглого сечения / Х.О. Нурсте // Изв. АН ЭССР. Сер. Физика; Математика. 1973. Т. 22, № 1. С. 7782.

121. Фукс, Н.А. Механика аэрозолей / Н.А. Фукс. - М.: Изд-во АН СССР, 1955. - 351 с.

122. Шахрай, С.Г. Влияние состояния газоходов на эффективность эвакуации газов / С.Г. Шахрай, Э.П. Ржечицкий, В.В. Кондратьев // Сб. докл. XIV Междунар. конф. «Алюминий Сибири - 2008», Красноярск: 2008. С. 408411.

123. Кирин, Б.Ф. Рудничная и промышленная аэрология / Б.Ф. Кирин, К.З. Ушаков. - М.: Недра, 1983. - 252 с.

124. Буркат, В.С. Сокращение выбросов в атмосферу при производстве алюминия / В.С. Буркат, В.А. Друкарев. С-Пб.: ООО «Любавич», 2005 - 275 с.

125. Богословский, В.Н. Отопление и вентиляция. Часть II. Вентиляция. -М.: Стройиздат. - 1976, - 441 с.

126. Ветюков, М.М., Цыплаков, А.М., Школьников, С.Н. Электрометаллургия алюминия и магния. М.: Металлургия, 1987. - 320 с.

127. Chen John J.J. Some physical model studies of gas-induced flows in aluminum cells. JOM, v.46, n.11, Nov. 1994, p. 15-19.

128. Chen J.J.J. and Zhao J.C. Bubble distribution in a melt treatment water model. Light Metals: Proceedings of Sessions, TMS Annual Meeting (Warrendale, Pennsylvania), 1995, p. 1227-1231.

129. Shekhar R. and Evans J.W. Physical modeling studies of electrolyte flow due to gas evolution and some aspects of bubble behavior in advanced Hall cells: Part

I. Flow in cells with a flat anode. Metallurgical and Materials Transaction B: Process Metallurgy and Materials Processing Science, v. 25, n. 3, Jun 1994, p. 333-340.

130. Shekhar R. and Evans J.W. Physical modeling studies of electrolyte flow due to gas evolution and some aspects of bubble behavior in advanced Hall cells: Part

II. Flow and inter-polar resistance in cells with a grooved anode. Metallurgical and Materials Transaction B: Process Metallurgy and Materials Processing Science, v. 25, n. 3, Jun 1994, p. 341-349.

131. Shekhar R. and Evans J.W. Physical modeling studies of electrolyte flow due to gas evolution and some aspects of bubble behavior in advanced Hall cells: Part

III. Predicting the performance of advanced hall cells. Metallurgical and Materials Transaction B: Process Metallurgy and Materials Processing Science, v. 27, n. 1, Feb 1996, p. 19-27.

132. Shekhar R. and Evans J.W. Modeling studies of electrolyte flow and bubble behavior in advanced Hall cells: Light Metals 1990, p. 243-248.

133. Fortin S., Kingston Ont., Gerhardt M. and Gesing A. Physical Modeling of Bubble Behavior and gas release from aluminium reduction cell anodes. Light Metals: Proceedings of sessions, AIME Annual Meeting (Warrendale, Pennsylvania), 1984, p. 721-741.

134. Solheim A. and Thonstad J. Model experiments of mass transfer at the electrolyte-gas interface in aluminium cells. Light Metals: Proceedings of sessions, AIME Annual Meeting (Warrendale, Pennsylvania), 1987, p. 239-245.

135. Cassayre Laurent, Utigard, Torstein A. and Bouvet Sylvie. Visualizing gas evolution on graphite and oxygen-evolving anodes. JOM, v 54, n 5, May 2002, p. 41-45.

136. Xue J, Oye H. Bubble behavior-gell voltage oscillation during aluminium electrolysis and the effects of sound and ultrasound [A]. Light Metals: Proceedings of sessions, TMS Annual Meeting (Warrendale, Pennsylvania), 1995, p. 265-270.

137. Xu Junli, Shi Zhongning, Gao Bingliang, et al. Bubble behavior on metal anode of aluminium electrolysis. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, (In Chinese), 2004, Vol 14, No.2: 298-301.

138. Wang Xiangwen and Tabereaux Alton T. Anodic phenomena -Observations of anode overvoltage and gas bubbling during aluminium electrolysis. Light Metals: Proceedings of sessions, TMS Annual Meeting (Warrendale, Pennsylvania), 2000, p. 239-247.

139. Thomas M. Hyde and Barry J. Welch. The gas under anodes in aluminium smelting cells/ Part. I: Measuring and modeling bubble resistance under horizontally oriented electrodes. Light Metals 1997, p. 333-340.

140. R.J. Aaberg, V. Ranum, K. Williamson and B.J. Welch. The gas under anodes in aluminium smelting cells. Part. II: Gas volume and bubble layer characteristics. Light Metals 1997, p. 341-346.

141. Purdie J.M., Bilek M., Taylor M.P. et al. Impact of anode gas evolution on electrolyte flow and mixing in aluminium electrowinning cells. Light Metals: Proceedings of sessions, TMS Annual Meeting (Warrendale, Pennsylvania), 1993, p. 355-360.

142. Бегунов, А.И. Макрокинетика потерь металла в алюминиевых электролизерах / А.И. Бегунов, С.Д. Цымбалов // СПб.: Наука. 1994. 77 с.

143. Michel V. Romerio, Alexei Lozinski, Jacques Rappaz. A new modelling for simulating bubble motions in a smelter / Light Metals, 2005. - p.p. 547 - 552.

144. Jilai Xue, Alain Hita, Jean-Luc Laborde, Guillaume Servant and [etc.]. Experimental and numerical studies on bubble removal under anodes by incultrasound in water solutions and cryolitic melts / Light Metals, 2005. - p.p. 553 -558.

145. Laszlo I. Kiss, Sandor Poncsak, Jacgues Antille. Simulation of the bubble layer in aluminium electrolysis cells / Light Metals, 2005. - p.p. 559 - 564.

146. Alexandre Perron, Laszlo I. Kiss, Sandor Poncsak. Regimes of the movement of bubbles under the anode in an aluminum electrolysis cell / Light Metals, 2005. - p.p. 565 - 570.

147. Bingliang Gao, Haitao Li, Zhaowen Wang, Zhuxian Qiu. A new stady on bubblt behavior on carbon anode in aluminum electrolysis / Light Metals, 2005. -p.p. 571 - 575.

148. Sandor Poncsak, Laszlo I. Kiss, Dominic Toulouse, Alexandre Perron, Sébastien Perron. Size distribution of the bubbles in the Hall-Heroult cells / Light Metals, 2006. - p.p. 457 - 462.

149. Zhaowen Wang, Bingliang Gao, Haitao Li and [etc.]. Study on bubble behavior on anode in aluminum Electrolysis-Part II / Light Metals, 2006. - p.p. 463 -466.

150. Bingliang Gao, Xianwei Hu, Juhli Xu and [etc.]. Study on bubble behavior on anode in aluminum Electrolysis-Part II / Light Metals, 2006. - p.p. 467 -470.

151. Nolan Richards, Henrik Gudbrandsen, Sverre Rolseth and Jomar Thonstad. Characterization on the fluctuation in anode current density and «Bubble events» in industrial reduction cells / Light Metals, 2003. - p.p. 315 - 322.

152. Xiaojun Lv, Yajing Shuang, Jie Li and [etc.]. Characterization on bubble behavior in aluminum reduction cells / Light Metals, 2016. - p.p. 347 - 352.

153. Haupin, W. Interpreting the Components of Cell Voltage / Light Metals. -2003. - P. 531-538.

154. Бурнакин, В.В. Газо-гидродинамика и массообмен в электрометаллургии алюминия и магния. / дисс. докт. техн. наук, Красноярск, 1990. - 332 с.

155. Маленков, И.Г. О движении больших пузырей газа, всплывающих в жидкости / Журнал прикл. математики и техн. физики, 1968, №6. - с. 98-103.

156. Левич, В.Г. Физико-химическая гидродинамика. - М.: Гостехиздат, 1959. - 699 с.

157. Haarberg T., Solheim A. and Johansen. Effect of Anodic gas release on Current efficiency in Hall - Heroult cells / Light Metals, 1998 - p.p. 475-481.

158. Torstein Haarberg, Espen Olsen, Asbjorn and [ets.]. Bath-Metal interfacial due to Gas induced flow in Aluminium cells / Light Metals, 2001 - p.p. 475-479.

159. J. O. Hinze. Turbulence. McGraw-Hill Publishing Co., New York. 1975.

790 c.

160. Патанкар, С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. 152 с.

161. Быстров, Ю.А., Исаев, С.А., Кудрявцев, Н.А., Леонтьев, А.И. Численное моделирование вихревой интенсификации теплообмена в пакетах труб. СПб.: Судостроение, 2005. 392 с.

162. Ferziger J.H. and Peric M. Computational methods for fluid dynamics. Springer Verlag, Berlin. 2002. P.-423.

163. F. R. Menter. Review of the SST Turbulence Model Experience from an Industrial Perspective / International Journal of Computational Fluid Dynamics. Volume 23, Issue 4. 2009.

164. Menter F.R. Two Equation Eddy Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications // AIAA J. - 1994. - 32, № 8. - P. 1598-1605.

165. Hirt C.W. Volume of fluid (VOF). Method for the dynamics of free boundaries. / C.W. Hirt, B.D. Nichols // Journal of computational physics. 1981. № 39. P.-201-226.

166. A.V. Minakov. Numerical algorithm for moving-boundary fluid dynamics problems and its testing. Computational Mathematics and Mathematical Physics. Volume 54, Issue 10, 2014, P.- 1560-1570.

167. Brackbill J.U., Kothe D.B., Zemach C. A Continuum Method for Modeling Surface Tension. J. Comput. Phys.1992, 100. PP.335-354.

168. A. A. Gavrilov, A. V. Minakov, A. A. Dekterev, V. Ya. Rudyak, A numerical algorithm for modeling laminar flows in an annular channel with eccentricity, Sib. Zh. Ind. Mat., 2010, Volume 13, Number 4, 3-14.

169. Цветков, Ф.Ф., Григорьев, Б.А. Тепломассообмен. М.: Изд-во МЭИ, 2005. - 550 c.

170. Rudyak V.Ya., Minakov A.V., Gavrilov A.A., Dekterev A.A. Application of new numerical algorithm of solving the Navier-Stokes equations for modeling the work of a viscometer of the physical pendulum type. Thermophysics & Aeromechanics. Vol. 15, 2008. P.-333-345.

171. Leonard B.P. A stable and accurate convective modeling procedure based on quadratic upstream interpolation. Comp. Math. Appl. Mech. Eng.Vol. 19. 1979. P.-59-98.

172. Рхи, С.М. Численный расчет турбулентного обтекания профиля с отрывом у задней кромки. Пер. с англ. / С.М. Рхи, У.Л. Чоу // Аэрокосмическая техника. 1984. Т. 2. № 7. С.-33-43.

173. Trottenberg U., Cornelis W. Oosterlee, Anton Schüller Multigrid, Academic Press, 2001, P. - 631.

174. Крюковский, В.А. Исследование циркуляции электролита и анодных газов в междуполюсном зазоре мощных алюминиевых электролизеров: Автореферат дисс...канд. техн. наук / Ленинград: Всесоюзный институт алюминиевой и магниевой промышленности (ВАМИ), 1974. - 20 с.

175. Пат. 2542180 Российская Федерация, МПК С25С3/06. Устройство отвода газов из-под подошвы самообжигающегося анода / С.Г. Шахрай, П.В.Поляков, А.В. Белянин и [др.].; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». - №2013151258/02; заявл. 18.11.2013; опубл. 20.02.2015, Бюл. №5.

176. Шахрай, С.Г., Дектерев, А.А., Скуратов, А.П. Электролизер для получения алюминия. Заявка на патент РФ на изобретение №2017123473 от 03.07.2017.

177. Пат. 2555302 Российская Федерация, МПК С25С3/12. Электролизер для производства алюминия / С.Г. Шахрай, Е.Р. Шайдулин, П.В. Поляков и [др.].; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». - №2014110827/02; заявл. 20.03.2014; опубл. 10.07.2015, Бюл. №19.

178. Пат. 2631777 Российская Федерация, МПК С25С3/12. Анодный блок алюминиевого электролизера. / С.Г. Шахрай, П.В. Поляков, Ю.Г.Михалев и [др.].; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». - №2016148327; заявл. 18.12.2016; опубл. 26.09.2017, Бюл. №27.

179. Панов, Е.Н., Васильченко, Г.Н., Даниленк,о С.В. и [др.]. Тепловые процессы в электролизерах и миксерах алюминиевого производства. М., ГУП «Издательский дом «РУДА И МЕТАЛЛЫ», 1998. - 256 С.

180. Пат. 2324012 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Газосборное устройство алюминиевого электролизера (варианты). / С.Г.Шахрай , Б.П.Куликов , А.М.Петров и [др.].; заявитель и патентообладатель Общество с

ограниченной ответственностью «Русская инжиниринговая компания». -№2006114244/02; заявл. 26.04. 2006; опубл. 10.05.2008, Бюл. №13.

181. Пат. 2569866 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Газосборное устройство алюминиевого электролизера / С.Г. Шахрай, А.П.Скуратов , В.Ю.Бажин и [др.].; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». -№2014127402/02; заявл. 04.07.2014; опубл. 27.11.2015, Бюл. №33.

182. Шариков, Ю.В., Маркус, А.А. Математическое моделирование тепловых потоков в трубопроводах и трубчатых объектах / Записки Горного института, т. 202, 2013. - с. 235 - 238.

183. Пат. 2532792 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Защита алюминиевого электролизера с верхним токоподводом / С.Г. Шахрай, В.Ю. Бажин, В.В. Кондратьев и [др.].; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». - №2013129586/02; заявл. 27.06.2013; опубл. 10.11. 2014, Бюл. №31.

184. Белолипецкий, В.М. Математическое моделирование процесса электролитического получения алюминия. Решение задач управления технологией / В.М. Белолипецкий, Т.В. Пискажова // Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2013. - 272 с.

185. Шахрай, С.Г. Повышение энергетической эффективности электролитического производства алюминия / С.Г. Шахрай, Белянин А.В., Кондратьев В.В. // Сб. докл. VI межд. Конгресса Цветные металлы-2014. с. 361372.

186. Шахрай, С.Г., Коростовенко, В.В., Баранов, А.Н. и [др.]. Анализ влияния повышения силы и плотности анодного тока на показатели работы электролизера Содерберга. - Сб. научн. докл. третьего международного

конгресса «Цветные металлы - 2011». - Красноярск., 7-9 сент. 2011. - с 185 -192.

187. Шахрай, С.Г., Баранов, А.Н., Коростовенко, В.В. Влияние повышения силы тока электролизера на санитарно-гигиенические показатели атмосферы корпуса производства алюминия. - Вест. Иркутского государственного технического университета - 2011. - № 12. - С. 210 - 215.

188. Борисоглебский, Ю.В. Расчет и проектирование алюминиевых электролизеров. Учебное пособие [текст] / Ю.В. Борисоглебский. - Л.: изд. ЛПИ им. М.И. Калинина. - 1981. - 80 с.

189. Криворученко, В.В. Тепловые и энергетические балансы электролизеров [текст] / В.В. Криворученко, М.А. Коробов. - М.: гос. научн.-техн. изд. литературы по черной и цветной металлургии. - 1963. - 320 с.

190. Пат. 2558813 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Способ и устройство для утилизации тепла анодных газов алюминиевого электролизера / С.Г. Шахрай, П.В. Поляков, В.В. Кондратьев и [др.]; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». - №2014112131/02; заявл. 28.03.2014; опубл. 10.08.2015, Бюл. №22.

191. Пат. 157373 Российская Федерация, МПК С25С3/1. Установка для предварительного нагрева обожженных анодов для производства алюминия / В.В. Кондратьев, С.Г.Шахрай , В.Н. Николаев: заявитель и патентообладатель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский национальный исследовательский технический университет» (ФГБОУ ВО «ИРНИТУ»). - № 2015106069/02; заявл. 20. 02.2015; опубл. 27.11.2015, Бюл. №33.

192. Пат. 2385973 Российская Федерация, МПК С25С3/10 , С25С3/12. Контейнер для герметизации анодных огарков / С.Г.Шахрай , В.В.Пингин , Ю.А. Попов и [др.].: заявитель и патентообладатель ЮНАЙТЕД КОМПАНИ

РУСАЛ АйПи ЛИМИТЕД (CY). - №2008145991/02; заявл. 21.11.2008; опубл. 10.04.2010, Бюл. №10.

193. Патент 2534712 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера / С.Г.Шахрай , В.Ю. Бажин, В.В. Кондратьев и [др.].; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». - №2013129584/02; заявл. 27.06.2013; опубл. 10.12.2014, Бюл. №34.

194. Бажин, В.Ю., Власов, А.А. Смань, А.В. и [др.]. Укрывной материал алюминиевых электролизеров // Технические науки: теория и практика: материалы II международной научной конференции. Чита - 2014. - с. 33-34.

195. Смань, А.В., Бажин, В.Ю., Власов, А.А. Влияние технологических характеристик алюминиевого электролизера на толщину укрытия анодов // Актуальные проблемы современной науки в 21 веке: сборник материалов 3-й международной научно-практической конференции, ч. 2., г. Махачкала, 2013. -с. 13 - 15.

196. Шахрай, С.Г., Поляков, П.В., Архипов, Г.В., и [др.]. Укрытие анодного массива как подсистема алюминиевого электролизера // Металлург, №12 - 2014. - с. 84-90.

197. Смань, А.В., Бажин, В.Ю. Укрывные материалы анодного массива высокоамперного алюминиевого электролизера (тезисы) // XLI Неделя науки СПбГПУ: материалы научно-практической конференции с Международным участием. Ч. VI.-СПб.: Изд-во Политех. Ун-та, 2012. С. 152.

198. Шахрай, С.Г., Поляков, П.В., Михалев, Ю.Г. и [др.]. Укрытие анодного массива алюминиевого электролизера. Обзор современных практик зарубежных алюминиевых заводов // Сб. докл. VII межд. Конгресса Цветные металлы-2015, Красноярск, 14-18 сент. 2015, С. 160-161.

199. Siegfried Wilkening, Pierre Reny, Brian Murphy. Anode cover material and bath ltvel control // Light Metals, San Francisco, California. - 2005.- pp. 367372.

200. Nolan E. Richards Anode Covering Practices [Текст] // 6th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference and Workshop, 1998. - pp. 143 - 152.

201. Гротгейм, К. Технология электролитического производства алюминия. Теоретический и прикладной подход / К. Гротгейм, Б.Дж. Уэлч. -Норвегия, 1980. - С. 326.

202. Jose Eduardo M. Blasques, Guilherme E. da Mota, Giancarlo De Gregoriis. The importance of cover stability and cover practice on cell stability and performance // 9th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference and Workshop, 2007. - p. 13.

203. Mark P. Taylor, Greg L Johnson, Evan W Andrews, Barry J Welch. The Impact of Anode Cover Control and Anode Assembly Design on Reduction Cell Performance // Light Metals, Charlotte, North Carolina. - 2004. - pp. 199-206.

204. Evan W. Andrews , Mark P Taylor, Greg L Johnson, Ian Coad. The Impact of Anode Cover Control and Anode Assembly Design on Reduction Cell Performance - Part 2. // Light Metals, San Francisco, California - 2005.- pp. 357363.

205. Raymond C. Perruchoud, Markus W. Meier, Werner K. Fischer and Wolfgang H. P. Schmidt-Hatting. Anode properties, cover materials and cell operation // Light Metals, Warrendale, Pennsylvania - 2001. - pp. 695 - 700.

206. Halldor Gudmundsson. Improving anode cover material quality at Nordural - quality tools and measures // Light Metals, San Francisco, California. -2009. - pp. 467-472.

207. Daniel Woodfield, Greg Picot and Margaret Harding. Toward optimum anode cover // 8th Australasian Aluminium Smelting Technology Conference and Workshop, 2004. - p. 16.

208. Шахрай, С.Г. Совершенствование систем колокольного газоотсоса на мощных электролизерах Содерберга: монография / С.Г. Шахрай,

B.В. Коростовенко, И.И. Ребрик. - Красноярск.: ИПК СФУ. - 2010. - 146 с.

209. Расчетная инструкция (методика) по определению состава и количества вредных (загрязняющих) веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия (в ред. приказа Ростехнадзора от 29.11.2005 №892 / СПС Консультант Плюс.

210. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов. 10-е изд., перераб. и доп. / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков, Л.: Химия, 1987. - 576 с.

211. Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. - М.: Химия. - 1991, - 496 с.

212. Шахрай, С.Г., Скуратов, А.П., Дектерев, А.А. и [др.]. Комплексный теплотехнический расчет системы газоудаления электролизера с самообжигающимся анодом / Цветные металлы, №7-2017, с. 48-54

213. Патент 95669 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Газосборный колокол алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом /

C.Г.Шахрай , В.В.Коростовенко ; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». - №2010107679/02; заявл. 02.03.2010; опубл. 10.07.2010, Бюл. №9.

214. Гонцов, Г.Н. Турбулентное течение на участке поворота круглой трубы / Н.Г. Гонцов, О.А. Маринова, А.В. Тананаев // Гидротехническое строительство. 1984. №12. С. 24-28.

215. Патент 2399697 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Газосборный колокол алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом / С.Г.Шахрай , В.В.Коростовенко , И.И.Лапаев. и [др.].; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный

университет». - №2009125977/02; заявл. 06.07.2009; опубл. 20.09.2010, Бюл. №26.

216. Патент 2397278 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Газосборное устройство алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом / С.Г.Шахрай, В.В.Коростовенко , И.И. Лапаев и [др.].; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». - №2009119970; заявл. 26.05.2009; опубл. 20.08.2010, Бюл. №23.

217. Исследование и усовершенствование горелочных устройств для дожигания анодных газов от электролизеров с верхним токоподводом: Отчет / ИФ ВАМИ: руководитель работы Г.А. Павлюченко. - Иркутск., - 1971. - 142 с.

218. Исследование состава и канцерогенности смолистых веществ анодных газов с целью их полного обезвреживания: Отчет / Иркутский государственный университет (ИГУ). Руководитель работы Ф.П. Туренко. -Иркутск: 1973. 40 с.

219. Зиганшин, М.Г. Проектирование аппаратов пылегазоочистки / М.Г. Зиганшин, А.А. Колесник, В.Н. Посохин. - М.: Экопресс-ЗМ, 1988. -505 с.

220. Стаскевич, Н.Л. Справочник по газоснабжению и использованию газа / Н.Л. Стаскевич, Г.Н. Северинец, Д.Я. Вигдорчик. - Л.: Недра, 1990. -762 с.

221. Пат. 2456383 Российская Федерация, МПК С25/С3/22. Горелочное устройство щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом / С.Г.Шахрай , В.В. Коростовенко , А.Н.Баранов и [др.]; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет»; заявл. 09.02.2011; опубл. 20.07.2012, Бюл. №20. - 5 с.: 2 ил.

222. Пат. 2456380 Российская Федерация, МПК С25/С3/06. Горелочное устройство алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием

компонентов / С.Г.Шахрай , В.В.Коростовенко , А.Н.Баранов и [др.]; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет»; заявл. 09.02.2011; опубл. 20.07. 2012, Бюл. №20. - 5 с.: 1 л. ил.

223. Патент 164940 Российская Федерация, МПК С25/С3/22. Горелочное устройство алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов / С.Г.Шахрай , А.В.Белянин , А.П.Скуратов и [др.].; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». - заявл. 08.12.2015; опубл. 27.09.2016. - Бюл. №27.

224. Патент 2621322 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Способ удаления анодных газов от алюминиевого электролизера / С.Г.Шахрай ., Е.Л.Щеглов , В.В. Мазуренко . и [др.].; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский федеральный университет». - заявл. 24.02.2016; опубл. 02.06.2017. - Бюл. №16.

225. Патент 2631778 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера./ С.Г.Шахрай, А.В. Белянин , А.П.Скуратов и [др.].; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский федеральный университет». - заявл. 22.11.2016; опубл. 26.09.2017. - Бюл. №27.

226. Шахрай С.Г., Немчинова Н.В., Кондратьев В.В. и [др.]. Технические решения по охлаждению отходящих газов алюминиевых электролизеров / Металлург, №9 - 2016, с.73-77.

227. Патент 173997 Российская Федерация, МПК С25С3/22, В08В15/02. Устройство охлаждения отходящих технологических газов металлургических производств, транспортируемых по газоходной сети / С.Г. Шахрай, В.В. Кондратьев, С.В. Голдаев и [др.].; заявитель Общество с ограниченной ответственностью «Объединенная Компания РУСАЛ

Инженерно-технологический центр». - заявл. 07.11.2016; опубл. 25.09.2017. -бюл. №27.

228. Хасилев, В.Я. Методы и алгоритмы расчета тепловых сетей / В.Я. Хасилев, А.П. Меренков, Б.М. Каганович -М., «Энергия», 1978. - 270с.

229. Меренков, А.П. Теория гидравлических цепей / А.П. Меренков, В.Я. Хасилев // М.: «Наука», 1985. - 175 с.

230. Дектерев, А.А. Использование программы для сетевого моделирования при оптимизации работы газоходных трасс. / А.А. Дектерев, Б.А. Елгин, В.Н. Поздяев // Сб. материалов конференции «Использование математического моделирования в котельной технике», Красноярск: 1996.

231. Бошняков, Е.Н. Аспирационно-технологические установки предприятий цветной металлургии / Е.Н. Бошняков. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Металлургия, 1987. - 160 с.

232. Патент 69868 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Устройство для герметизации изоляционного разрыва газоходов электролизных корпусов алюминиевых заводов / С.Г.Шахрай , В.К.Фризоргер , В.Н.Тихомиров и [др.].; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Русская инжиниринговая компания». - №2007126329/22; заявл. 10.07.2007; опубл. 10.01.2008, Бюл. №31.

233. Афанасенков, А.Н. Квазиодномерная теория сопла для винтового потока газа / А.Н. Афанасенков, Ю.А. Гостинцев, О.А. Успенский // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. - 1977. - № 5. - С. 186-191.

234. Ахмедов, Р.Б. Аэродинамика закрученной струи / Р.Б. Ахмедов. - М.: Энергия, 1977. - 240 с.

235. Ахмедов, Р.Б. К расчету аэродинамических характеристик закрученной струи / Р.Б. Ахмедов, Т.Б. Балагула // Теория и практика сжигания газа. - Л.: Недра, 1972. - Т. 5. - С. 15-27.

236. Алимов, Р.З. Гидравлическое сопротивление и тепломассообмен в закрученном потоке / Р.З. Алимов // ИФЖ. - 1968. - Т. 10, № 4.

237. Сугак, Е.В. Очистка газовых выбросов в аппаратах с интенсивными гидродинамическими режимами / Е.В. Сугак, Н.А. Войнов, Н.А. Николаев. -Казань: Школа, 1999. - 224 с.

238. Бэкшелл, А.К. Распределение скорости в пограничном слое для турбулентного закрученного потока в трубе / А.К. Бэкшелл, П.К. Лэндис // Теоретические основы инженерных расчетов. - 1969. - № 4. - С. 174-179.

239. Гостинцев, Ю.А. Тепломассообмен и гидравлическое сопротивление при течении по трубе вращающейся жидкости [Текст] / Ю.А. Гостинцев // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. - 1968. - № 5. - С. 115-119.

240. Кинни, Р.Б. Универсальное подобие скоростей в полностью турбулентных вращающихся потоках / Р.Б. Кинни // Прикладная механика. - 1967. - № 2. - С. 199-206.

241. Глебов, Г.А. Использование полиномиальной аппроксимации при расчете закрученного течения в трубе. Пристенные струйные потоки / Г.А. Глебов, В.Б. Матвеев. - Новосибирск, 1984. - С. 81-86.

242. Леончик, Б.И. Измерения в дисперсных потоках / Б.И. Леончик, В.П. Маякин. - М.: Энергия, 1971. - 248 с.

243. Мартыненко, О.Г. Затухание вращательного движения потока вдоль круглой трубы в условиях постоянной закрутки его на входе. Исследование термогидродинамических световодов / О.Г. Мартыненко, Б.А. Байрашевский, Л.Х. Гармизе, Л.А. Сенчук. - Минск, 1970. - С. 123-132.

244. Скоробогатова, Н.В. Исследование закрученных потоков при транспортировании твердых частиц в трубах систем аспирации / Н.В. Скоробогатова. - Свердловск: Изд-во УПИ, 1979. - 193 с.

245. Хабиб, М.С. Характеристики ограниченных коаксиальных струй с закруткой и без закрутки потока / М.С. Хабиб, Дж.П. Уайтлоу // Теоретические основы инженерных расчетов. 1980. № 1. С. 163-171.

246. Булгакова, Н.Г. Измерение дисперсного состава промышленных пылей. Обзорная информация ХМ-14 / Н.Г. Булгакова, Е.Н. Петербургская. -М.: ЦИНТИнефтехиммаш, 1982. С. 13-16.

247. Сестрин, Л.Е. Основы газовой динамики / Л.Е. Сестрин. - М.: Изд-во МАИ, 1995. - 332 с.

248. Рочино, А.А. Аналитическое исследование несжимаемого турбулентного закрученного потока в неподвижных трубах / А.А. Рочино, З.П. Лэвэн // Прикладная механика. 1969. № 2. С. 7-16.

249. Кузьмин, В.В. Экспериментальное определение пристеночного трения при движении закрученного потока в цилиндрическом канале. Вихревой эффект и его применение в технике / В.В. Кузьмин, Ю.А. Пустовойт, А.В. Фафурин. - Куйбышев, 1976. С. 183-186.

250. Кононенко, В.Д. К расчету параметров закрученного потока в горизонтальном трубопроводе / В.Д. Кононенко, В.В. Лопухов, Н.Ф. Мальчевская // Инженерные методы решения практических задач в санитарной технике: сб. Волгоград: 1977. Вып. IX. С. 3-8.

251. Биргер, М.И., Вальдберг, А.Ю., Мягков, Б.И. и [др.]. Справочник по пыле и золоулавливанию. Под общ. ред. А.А. Русанова. - М.: Энергоатомиздат. - 1983. -312 с.

252. Щукин, В.К., Халатов, А.А. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах / М.: Машиностроение, 1982. - 200 с.

253. Щукин, В.К. Структура закрученного потока в цилиндрическом канале при однородном вдуве / В.К. Щукин, А.А. Халатов, А.В. Кожевников //ИФЖ. 1979. № 2. С. 245-253.

254. Патент 2407827 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Способ улавливания выбросов с поверхности анода / В.К.Фризоргер , С.Г.Шахрай , Г.Н.Макашев и [др.].: Заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Объединенная Компания РУСАЛ

Инженерно-технологический центр» (ООО "РУСАЛ ИТЦ"). - №2007146069/02; заявл. 11.12.2007, Бюл. №36.

255. Патент 68512 Российская Федерация, МПК С25С3/12. Аспирируемая кассета для хранения анодных штырей алюминиевого электролизера / В.К.Фризоргер, С.Г.Шахрай, В.В.Пингин и [др.].: Заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Русская инжиниринговая компания». - №2007126330/22; заявл. 10.07.2007, Бюл. №33.

256. Куликов, Б.П. Пылегазовые выбросы алюминиевых электролизеров с самообжигающимися анодами: монография / Б.П. Куликов, Ю.И. Сторожев. -Красноярск, изд-во СФУ, 2012 - 268 с.

257. Dag Herman Andersen and Hogne Linga. Evaluating the Crack Resistance of Carbon Anodes: Implementation of a Measurement System for Tensile Strength and Fracture Toughness / Light Metals, 2015. - p.p. 1123 - 1128.

258. Khalil Khaji, Mohammed Al Qassemi. Factors influencing baked anode properties / Light Metals, 2015. - p.p. 1135 - 1140.

259. Camilla Sommerseth, Rebecca Jayne Thorne, Stein Rorvik and etc. Spatial methods for characterising carbon anodes for aluminium production / Light Metals, 2015. - p.p. 1141 - 1146.

260. Оценка влияния коагуляции и седиментации пылевых частиц на устойчивость работы горелок алюминиевого электролизера / С.Г.Шахрай ., А.А.Дектерев , А.П.Скуратов и [др.]. // Цветные металлы, №6-2017, с. 53-58.

261. Корольченко, А.Я. Процессы горения и взрывы / А.Я. Корольченко, М. Пожнаука, 2007. - 266 с.Пожнаука, 2007. - 266 с.

262. Сугак, Е.В. Динамика газодисперсного потока в вертикальном канале /Е.В. Сугак, Е.В. Кузнецов, С.Г. Шахрай // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева. 2005. Выпуск 7. С. 18-23.

263. Овчинников, А.А. Основы гидромеханики двухфазных сред / А.А. Овчинников, А.Н. Николаев. - Казан. гос. технол. ун-т. Казань: 1998. -112 с.

264. Протодьяконов, И.О. Гидродинамика и массообмен в дисперсных системах жидкость - твердое тело / И.О. Протодьяконов, И.Е. Люблинская, А.Е. Рыжков. - Л.: Химия. Ленингр. отд-ние. - 1987 . - 336 с.

265. Гилинский, М.М. Сверхзвуковые газодисперсные струи / М.М. Гилинский , А.Л. Стасенко. - М.: Машиностроение. - 1990. - 176 с.

266. Страус, В. Промышленная очистка газов / В. Страус. - М.: Химия. -1981. - 616 с.

267. Denson, C.D. Particle migration in shear fields / C.D. Denson, E.B. Christiansen, D.L. Salt // AIChEJ. - 1966. - Vol. 12. - №3. - Р. 589 - 595.

268. Колыхан, Л.И. Тепломассоперенос при фазовых превращениях диссоциирующих теплоносителей / Л.И. Колыхан, В.Ф. Пуляев, В.Н. Соловьев. - Минск.: Наука и техника. - 1984. - 256 с.

269. Кафаров, В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств / В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. - М.: Высш. шк. - 1991. -400 с.

270. Патент 2437966 Российская Федерация, МПК С25С3/22. Способ очистки горелочного устройства и газоходной сети алюминиевого электролизера /С.Г. Шахрай, В.В. Коростовенко, А.В. Пузин и [др.].; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет». - №2010142026/02; заявл. 13.10.2010; опубл. 27.12.2011, Бюл. №36.

271. Шахрай, С.Г., Сугак, Е.В., Смола, П.В., Белоусов, С.В. Методы снижения выбросов при электролитическом производстве алюминия.-Алюминий Сибири - 2006. Сб.научн.статей.- Красноярск: «Бона компани», 2006.- с.267-272.

272. Климова, Л.Л., Павлюченко, Г.А., Белов, Б.А. Сравнительная оценка различных горелочных устройств для алюминиевых электролизеров. // Цветная металлургия. - 1979. - № 19. - С. 54 - 56.

273. Баранов, А.Н. Экологические проблемы металлургического производства [Текст] / А.Н. Баранов, Л.В. Гавриленко, Н.И. Янченко. -Иркутск: Изд-во Иркут. гос. техн. ун-та, 2008. - 208 с.

УТВЕРЖДАЮ:

Директор по экологии, охране труда и промышленной безопасности ОК «Русский алюминий»

Справка

О промышленном внедрении и использовании результатов диссертационной работы Шахрая Сергея Георгиевича «Повышение энергетической эффективности и экологических показателей оборудования для производства первичного алюминия», представленной на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.14.04. - Промышленная теплоэнергетика

В диссертационной работе Шахрая С.Г. разработаны и представлены следующие научные и технические решения: математические модели движения газодисперсного потока в горизонтальном и вертикальном каналах; математическая модель дожигания горючих компонентов анодного газа в сильноразветвленной газоходной сети корпуса электролиза, включающей узлы химического реагирования — горел очные устройства; конструкция газосборного колокола, обеспечивающая более эффективный сбор анодных газов в условиях повышения силы тока электролиза; конструкция секции газосборного колокола с патрубком для установки

горелочного устройства.

В период 2009 - 2011 г.г. газосборный колокол и горелочные

устройства разработанной конструкции внедрены в корпусах электролиза №№3; 4; 5; 6 Красноярского алюминиевого завода. За время эксплуатации газосборный колокол подтвердил свою высокую надежность и эффективность - удельные выбросы фторидов в окружающую среду снижены на 0,7 - 0,8 кг/тА 1 за счет уменьшения в 3 - 4 раза частоты забивания подкол окольного пространства оплёсами и отложениями и снижения площади открытой криолит-глиноземной корки на 15 - 20 %.

Предложенные технические решения по модернизации горелочных устройств: оптимизация коэффициента избытка воздуха, интенсификация перемешивания топлива и окислителя за счет уменьшения ширины воздухозаборных щелей испытаны в 2006 г. в масштабе трех электролизеров корпуса №25 Братского алюминиевого завода. Испытания показали увеличение температуры в зоне горения на 100 - 120°С, сокращение выбросов оксида углерода СО в 4,2 раза; смолистых веществ - в 2,9 раз; бенз(а)пирена - в 6 раз. В настоящее время испытанные горелочные устройства эксплуатируются в масштабах корпуса №25 Братского

алюминиевого завода.

Разработанная методика расчета сильноразветвленных газоходов использована при разработке проекта газоходной сети, внедрение которой запланировано в рамках второго этапа модернизации Красноярского алюминиевого завода. Материалоемкость газоходной сети, по сравнению с эксплуатируемой в настоящее время, будет снижена в среднем на 30 %.

Кроме этого технические решения, предложенные в диссертации, обеспечивают решение актуальной проблемы выравнивания разрежений в горелках и объемов газоотсоса от электролизеров.

Начальник Отдела экологического

Нормирования и контроля / / / /

ДЭОТиПБ ТД ЗАО «РГМ Б(В.» А.Г. Берняцкий

УТВЕРЖДАЮ:

)щий директор

юярск»

агозии

2016 г.

АКТ

опыгно-промышленных испытаний влияния температуры загружаемого в электролит глинозема на энергетические харакгеристики

электролизера

г. Красноярск

Мы, нижеподписавшиеся, директор департамента технологии и техического развития АП КрАЗ ООО «РУСАЛ ИТЦ» Курилкии И.В., директор по экологии и аналитическому контролю производства ОАО «РУСАЛ Красноярск» Белянин A.B. и доцент института цветных металлов и материаловедения Сибирского федерального университета Шахрай С.Г. составили настоящий акт в том, что нами в период 06.04.2016 на электролизере №1265 корпуса электролиза №12 ОАО «РУСАЛ Красноярск» были выполнены опытно-промышленные испытания по оценке влияния температуры загружаемого в электролизер глинозема на изменение температуры электролита.

Цель испытаний: экспериментальное исследование энергетической эффективности разработанного технического решения «Способ и устройство для утилизации тепла анодных газов алюминиевого электролизера», защищенного патентом РФ на изобретение №2558813 от 10.08.2015 г.

Методика выполнения испытаний.

Температура загружаемого в электролизер глинозема оценивалась с помощью Testo 835-Т2, пределы измерений -40 до +500 С, погрешность измерений +(0,5 С+ 0,5% от изм.знач.).

Порция глинозема массой 0,5 кг взвешивалась на весах тип ВЛКТ-500г-М, пределы измерений 0-500г. погрешность измерений 20мГ.

Для испытаний взят холодный глинозем из силоса №21 с температурой

ЮС.

Нагрев глинозема перед его загрузкой в электролизер осуществлялся в в бункере АПГ на электролизёре 1265.

В процессе испытаний в электролизер загружались порции глинозема, нагретые до 10, 50, 100, 150.200,250 ОС.

После загрузки глинозем тщательно перемешивался в электролите с помощью Шумовки в течение 5 мин, до его полного растворения. Время растворения оценивалось с помощью электронного секундомера СЧЕТ-1М.

Температура электролита до и после загрузки в него глинозема оценивалась с помощью преобразователя термоэлектрического ТП 2488 (пределы измерений -40+ 1000 С. погрешность измерений + 00074*t).

Результаты испытаний.

Влияние температуры загружаемого глинозема на изменения температуры электролита отражено в таблице 1 и на графике (рис. 1).

Таблица 1

Температура загружаемого глинозема, °С 10 50 100 150 200 250

До 960 960 960 960 960 960

Температура загрузки глинозема

электролита После загрузки глинозема 948 950 952 954 956 958

3. Рекомендовать проведение опытно-промышленных испытаний установки утилизации теплоты анодных газов на предварительный нагрев глинозема перед его загрузкой в электролизер.

директор департамента технологии и техичеаебго развития АП КрАЗ ООО «РУСАЛИТЦ» ИВКурИЛКИН

Директор по экологии и аналитическому / /

контролю производства ОАО РУС АЛ Красноярск ^^^-А.В. Белянин

Доцент ИЦМиМ СФУ, к.т.н. Сл-Ми&у/с.Г. Шахрай

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский национальный исследовательский технический университет (ФГБОУ ВО ИРНИТУ) Инновационно-Технологический Центр ИРНИТУ (ИТЦ ИрНИТУ) 664074, г. Иркутск, ул. Игошина, 1а, 202 тел : [phone] E-mail: [e-mail]

№__

Выписка из протокола №17 ог 18.10.2017 г. заседания технического

совета И ГЦ ИРНИТУ

Тема заседания: рассмотрение результатов диссертационной работы Шахрая Сергея Георгиевича «Повышение энергетической эффективности и экологических показателей оборудования для производства первичного алюминия» на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.14.04. - Промышленная теплоэнергетика

Присутствовали: руководитель ИТЦ ИрНИТУ, канд. техн. наук Кондратьев В.В., директор технопарка ИрНИТУ, канд. техн. наук Иванов Н.Ф., ведущие научные сотрудники ИТЦ ИрНИТУ д-р техн. наук, заслуженный деятель науки РФ Зельберг Б.И, канд. техн. наук Ржечицкий Э.П., канд. техн. наук Сысоев И.А., канд. техн. наук Ершов В.А., Карлина А.И.

Председатель технического совета - Кондратьев В В. Секретарь - Карлина А.И.

На заседании технического совета Шахрай С.Г. отметил, что его диссертационная работа носит прикладной характер и направлена на совершенствование электролизеров для получения алюминия и их систем

газоудаления, представил основные научно обоснованные технические и технологические решения, разработанные в рамках работы над диссертацией и направленные на снижение энергопотребления электролизерами и уровня выбросов от них загрязняющих веществ в окружающую среду, методики проведенных экспериментов и расчетов, а также математические модели, используемые для оценки эффективности разработанных технических решений: модернизации газосборного колокола, горелок, газоходной сети корпуса электролиза и системы автоматического удаления из нее пылевых отложений, снижения удельного расхода электроэнергии, затрачиваемой электролизером на компенсацию потерь теплоты его поверхностями и нагрев загружаемого в расплав холодного глинозема.

В ходе обсуждения были заданы следующие вопросы:

Зельберг Б.И.: как изменится тепловой баланс электролизера при оборудовании газосборного колокола тепловой изоляцией?

Ответ: безусловно, при снижении потерь теплоты через поверхность газосборного колокола произойдет перераспределение тепловых потоков в электролизере, что может отрицательно сказаться на состоянии настыли. Решить эту проблему возможно снижением количества теплоты в приходной части баланса, т.е. сокращением потребления электролизером электроэнергии. Второй путь решения проблемы - интенсификация процесса образования в электролизере настыли, в настоящее время на эту тему готовится заявка на изобретение, поэтому более подробную информацию по этому направлению представить пока невозможно.

Ржечицкий Э.П.: в вашей диссертационной работе разработан ряд конструкций горелок для дожигания анодного газа, однако заводы сейчас внедряют безгорелочные газосборные колокола и дожиг анодных газов осуществляют в подколокольном пространстве. Не опоздали ли Вы с данными разработками?

Ответ: для эффективного сжигания любого топлива необходимо соблюдение следующих условий: оптимальное соотношение количеств топлива и окислителя, достаточные объем топочного пространства горелки и время нахождения сжигаемых компонентов в зоне горения, для газового

топлива дополнительное условие - его эффективное смешивание с окислителем. При сжигании анодных газов в подколокольном пространстве соблюсти эти условия проблематично, при этом объем «топочного пространства» значительно превышает необходимый. Использование представленных конструкций горелок, разработанных в рамках подготовки диссертационной работы, позволяет не только увеличить эффективность смешивания сжигаемых анодных газов с воздухом (увеличить длину пути смешивания топлива с окислителем), но и, в случае использования горелки с дисковыми турбулизаторами, регулировать разрежение в горелке и объем газоотсоса от электролизера. Думаю, разработанные технические решения в данном направлении еще найдут свое применение.

Кондратьев В.В.: предлагаемое Вами техническое решение по утилизации теплоты анодных газов для нагрева глинозема потребует практически полной модернизации системы АПГ. Обоснуйте целесообразность его применения.

Ответ: в настоящее время политика Российской и мировой алюминиевой промышленности направлена не только на повышение экологических, но и энергетических показателей. Преимущества представленного способа утилизации теплоты анодных газов, уносимой в систему газоотсоса, «лежат на поверхности», т.к. он позволяет снизить энергопотребление электролизером на 0,6...0,8 %, что является не плохим показателем. Помимо этого, внедрение предлагаемого технического решения снижает количество эксплуатируемых бункеров АПГ практически в 2 раза, их удаление с анодных кожухов снижает нагрузку на домкраты анодной рамы и улучшает условия формирования самообжигающегося анода.

Ершов В.А.: возможно ли автоматизировать регулирование разрежения в горелке и объемов газоотсоса от электролизеров в случае использования разработанной Вами горелки с дисковыми турбулизаторами?

Ответ: безусловно, наличие дисковых турбулизаторов в горелке делает возможным реализовать и это направление, что значительно повысит экологические показатели производства алюминия. Для этого диски необходимо оборудовать приводами, функционально связанными с системой

автоматического мониторинга работы горелок.

Сысоев И.А.: Ваша диссертационная работа направлена на решение проблем металлургии, однако подготовлена она по специальности «Промышленная теплоэнергетика». Почему выбрана эта специальность, а не «Металлургия черных, цветных и редких металлов»?

Ответ: в моей диссертационной работе не затрагиваются проблемы технологии производства алюминия, а лишь проблемы совершенствования используемых для этих целей агрегатов путем снижения потерь и утилизации теплоты, теряемой электролизером, что больше соответствует формуле научной специальности и направлениям исследований, изложенным в паспорте выбранной специальности.

Заключение заседания технического совета

Заслушав доклад Шахрая С.Г. технический совет отметил следующее:

1. Диссертация соискателя выполнена на высоком уровне, соответствующем ученой степени доктора технических наук. Соискателем разработано и защищено патентами РФ на изобретения и полезные модели значительное количество научно обоснованных технических решений, обеспечивающих снижение потребления электролизером электроэнергии на 250...300 кВт-ч/тА1 (на 1,8...2,0 %), увеличение эффективности улавливания анодных газов с 88...90 до 95...96%, сокращение материалоемкости газоходных сетей, количества эксплуатируемых бункеров системы АПГ.

2. Вследствие высокой эффективности разработанных и опробованных технических решений, целесообразно их внедрение в промышленном масштабе.

Председатель заседания технического руководитель ИТЦ ИрНИТУ

Секретарь заседания технического со

В.В. Кондратьев

А.И. Карлина

УТВЕРЖДАЮ: Проректор по образовательной деятельности ФГАОУ ВО СФУ, д-р техн. наук, профессор

_А. А. Ступина

« » 2018 г.

АКТ

внедрения в учебный процесс

Настоящим актом подтверждается, что материалы, изложенные в диссертационной работе Шахрая С.Г. «Повышение энергетической эффективности и экологических показателей оборудования для производства первичного алюминия», а также в монографиях «Совершенствование систем колокольного газоотсоса на мощных электролизерах Содерберга» (ISBN 97857638-1938-0. тираж 500 экз., 146 с) и «Энерго- и ресурсосбережение в производстве алюминия» (ISBN 978-5-8038-0965-4, тираж 500 экз., 160 е.), подготовленных в рамках выполнения диссертационной работы, используются в учебном процессе Сибирского Федерального университета при подготовке бакалавров и магистров по специальностям, включающим дисциплины «Промышленная теплоэнергетика», «Промышленная экология» и «Безопасность жизнедеятельности в техносфере», а также в курсах, организуемых для повышения квалификации работников алюминиевых заводов России, что положительным образом сказывается на качестве подготовки указанных специалистов.

Директор Института цветных металлов и материаловедения

Заместитель директора по учебной работе Института цветных металлов и материаловедения

В.Н. Баранов

О.Н. Ковтун

СПРАВКА

об использовании научных материалов в учебном процессе

Настоящей справкой подтверждается, что материалы, изложенные в диссертационной работе Шахрая С.Г. «Повышение энергетической эффективности и экологических показателей оборудования для производства первичного алюминия», а также в монографиях «Совершенствование систем колокольного газоотсоса на мощных электролизерах Содерберга» и «Энергоресурсосбережение в производстве алюминия», подготовленных в рамках выполнения диссертационной работы, используются в учебном процессе при проведении курсов повышения квалификации работников алюминиевых заводов, организуемых Научно-технологическим центром «Легкие металлы».

Директор НТЦ «Легкие металлы»,

д-р хим. наук, профессор, Заслуженный металлург РФ

П.В. Поляков

ЭКСПЕРТНОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

но техническому решению «Электролизер для получения

алюминия», заявка на изобретение № 2017123473 от 03.07.2017

Техническое решение «Электролизер для получения алюминия разработано Шахраем С.Г. с соавторами и представлено на Е Международном конгрессе «Цветные металлы-2017». Данное техническо решение отличается оригинальностью, заключающейся в том, что разделят анод на части предлагается в цельном анодном кожухе, не разделяя caí анодный кожух на части, как предлагалось другими авторами ранее Внедрение указанного технического решения способно уменьшить затрат! электроэнергии на преодоление сопротивления газосодержащего ело электролита на ~ 1000 кВт-ч/тА1 (на 6...7 %) и отказаться от использовани газосборного колокола, т.к. сбор анодных газов в этом случа осуществляется в анодном кожухе.

Директор НТЦ «Легкие металлы»,

д-р хим. наук, профессор института

цветных металлов и

материаловедения Сибирского

федерального университета, I '