Алюминиевый электролизер с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом

 

Использование: цветная металлургия и может быть использовано для сжигания анодных газов алюминиевого электролизера. Сущность: камера сгорания снабжена дополнительной вертикальной стенкой, образующей канал для подогрева воздуха, с отверстиями для прохода воздуха. Электролизер снабжен клапаном, выполненным в виде клиновых выступов, установленных на крышке ответно с отверстиями на стенке газосборной камеры. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к производству алюминия электролитическим способом в электролизерах самообжигающимся анодом и верхним токоподводом и касается, в частности, устройств для сжигания анодных газов, используемых на этих электролизерах.

Известно устройство для сжигания анодных газов алюминиевого электролизера, установленное на угловой секции колокольного газосборника, выполненное в виде камеры для сбора газов, соединенной с подколокольным пространством, и камеры сгорания с регулируемой системой подачи воздуха. В известном устройстве воздух через отверстия, расположенные на торцовых шайбах, поступает в пространство между наружным патрубком и внутренней трубой и в подогретом виде смешивается с анодными газами, поступающими из подколокольного пространства через отверстие в угловой секции.

Недостатком известного устройства является неполное сгорание анодных газов, связанное с тем, что эффективный процесс смешения анодных газов с воздухом происходит в основном только по периферии общего потока газов, проходящих через устройство.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению относится алюминиевый электролизер с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, снабженный устройством для сжигания анодных газов, выполненным в виде газосборной камеры, соединенной с подколокольным пространством, и камеры сгорания с системой регулирования подачи воздуха, причем в устройстве для сжигания анодных газов газосборная камеры и камера сгорания выполнены плоскими, прямоугольными, разделены перфорированной пластиной и установлены вдоль секции колокольного газосборника на продольной стороне электролизера, а система подачи воздуха в камеру сгорания выполнена в виде канала для его подогрева, расположенного между стенкой анодного кожуха и камерой сгорания, выполненной с щелью в нижней части и крышкой, шарнирно закрепленной на ней с зазором относительно газосборной камеры.

Известный электролизер снабжен дросселем-клапаном, выполненным в виде жестко связанных перфорированных пластин и привода их перемещения и предназначенным для регулирования количества подаваемого в камеру сгорания газа и воздуха. Кроме того, с помощью дросселя-клапана можно очищать щели пластины от пыли и смолистых.

Известный электролизер позволяет повысить эффективность сжигания анодных газов за счет сочетания предварительного подогрева воздуха с разбивкой газового потока на множество мелких струй.

Недостатком известного электролизера является то, что сжигание анодных газов производится недостаточно эффективно, так как наружная стенка камеры сгорания является открытой и часть тепла от камеры сгорания теряется в окружающую среду. Другим недостатком является то, что щели перфорированной пластины быстро зарастают пылью и смолистыми, поэтому их необходимо часто очищать.

Целью изобретения является повышение эффективности сжигания анодных газов и уменьшение возможности зарастания щелей перфорированной пластины пылью и смолистыми.

Поставленная цель достигается тем, что в алюминиевом электролизере с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, включающем колокольный газосборник в виде секций, установленных на кронштейне анодного кожуха, устройство для сжигания анодных газов, выполненное в виде газосборной камеры, соединенной с подколокольным пространством, и камеры сгорания с системой регулирования подачи воздуха, при этом газосборная камера и камера сгорания выполнены плоскими, прямоугольными, разделены перфорированной пластиной и установлены вдоль секции колокольного газосборника на продольной стороне электролизера, а система подачи воздуха в камеру сгорания выполнена в виде канала для его подогрева расположенного между стенкой анодного кожуха и камерой сгорания, выполненной с щелью в нижней части и крышкой, шарнирно закрепленной на ней с зазором относительно газосборной камеры, камера сгорания снабжена дополнительной вертикальной стенкой с отверстиями и образующей канал для подогрева воздуха. Отверстия в верхней части выполнены больших размеров чем в нижней. Электролизер снабжен клапаном, выполненным в виде клиновых выступов, установленных на крышке ответно с отверстиями на стенке газосборной камеры. Клиновые выступы снабжены отверстиями, сопряженными с отверстиями на перфорированной пластине.

Отличительной особенностью предлагаемого электролизера является наличие дополнительной внешней стенки камеры сгорания с отверстиями для прохода воздуха и образующей канал для подогрева воздуха. Таким образом в предлагаемой конструкции наружная стенка камеры сгорания отделена от окружающей среды дополнительным каналом для подогрева воздуха, используемого для дожигания анодных газов в камере сгорания. Такое выполнение позволяет не только сохранить тепло камеры сгорания, но и подать дополнительную порцию подогретого воздуха в верхнюю зону камеры сгорания и тем самым повысить эффективность дожигания анодных газов.

В известной же конструкции подогретый воздух поступает в камеру сгорания только в ее нижнюю зону. Объем камеры сгорания по высоте растянут от газосборника до верхней кромки анодного кожуха, т.е. имеет значительные размеры, и этот объем используется недостаточно полно для сжигания газов, так как интенсивное сжигание происходит лишь в нижней зоне - зоне смешения газа с подогретым воздухом.

Для устранения этого недостатка в предложенной конструкции предусмотрено наличие отверстий в стенках камеры сгорания не только по горизонтали, но и по вертикали с той лишь разницей, что на внутренней стенке они уменьшаются снизу вверх, а на внешней увеличиваются.

Такое выполнение обеспечивает наиболее эффективный подогрев воздуха, необходимый для интенсивного сжигания газов по всему объему камеры сгорания.

Другой отличительной особенностью предлагаемой конструкции является введение регулируемого количества воздуха в газосборную камеру через отверстия в ее стенке. Такое выполнение позволяет сжиганием очищать отверстия в перфорированной пластине от пыли и смолистых.

На фиг. 1 показан предлагаемый электролизер, общий вид, клапан установлен в среднем положении; на фиг.2 и 3 - клапан, установленный в крайних положениях.

Предлагаемый электролизер содержит анодное устройство 1 с анодным кожухом 2 и колокольным газосборником 3 в виде секций, установленных на кронштейне 4 анодного кожуха 2. Устройство для сжигания газов содержит корпус 5, закрепленный на анодном кожухе 2. Корпус 5 разделен двумя стенками: внутренней 6 и внешней 7 на камеру 8 сгорания и два канала 9 и 10 для подогрева воздуха, поступающего в камеру 8. Для ввода воздуха в канал 9 имеется патрубок 11. На стенке 6 расположены уменьшающиеся снизу вверх отверстия 12 для ввода подогретого воздуха в камеру 8, а дополнительной внешней стенке 7 - отверстия 13 для ввода подогретого воздуха в камеру 8 через канал 10, при этом каждое верхнее отверстие больше нижнего.

Для обеспечения интенсивного смешения воздуха с анодными газами путем дробления струй воздуха, а также для упрощения изготовления отверстия 12 и 13 в стенках 6 и 7 могут быть выполнены одинакового размера, но разного количества в каждом ряду, например вместо одного большого отверстия изготавливают два-три отверстия меньшего диаметра.

Для вывода газов из камеры сгорания имеется патрубок 14, а для прохода газов из подколокольного газосборника 3 в камеру 15 для сбора газов - окна 16 в секциях газосборника 3.

Камеры 15 и 8 выполнены плоскими, прямоугольными, разделены между собой перфорированной пластиной 17 и установлены вдоль секции газосборника 3 на продольной стороне электролизера, причем верхняя граница камеры сгорания выполнена на уровне верхней кромки анодного кожуха 2.

Система подачи подогретого воздуха в камеру сгорания, кроме каналов 9 и 10, включает канал 18, образованный стенкой 19 камеры 15 и крышкой 20, шарнирно прикрепленной к наружной стенке 21 корпуса 5. На крышке 20 установлен клапан, выполненный в виде клиновых выступов 22, имеющих форму, ответную с отверстиями 23 на стенке 19. Кроме того, клиновые выступы 22 имеют отверстия 24, сопряженные с отверстиями 25 на конце пластины 17. Для регулирования положения клапана крышка 20 снабжена рукояткой 26, связанной с болтом 27 и гайкой 28.

Устройство работает следующим образом.

Газ из подколокольного пространства через окна 16, камеру 15 для сбора газов и пластину 17 поступает в камеру 8 сгорания. Одновременно с этим воздух через патрубок 11, канал 9 и отверстия 12, подогретый анодным кожухом 2 и стенкой 6, поступает в камеру 8. С противоположной стороны в камеру 8 через канал 18, отверстия 24 и отверстия 25, канал 10 и отверстия 13 воздух, подогретый стенками 19 и 7, также поступает в камеру 8. Таким образом, в камеру 8 поступает воздух, подогретый как с внутренней стороны в канале 9, так и с наружной в канале 10. При этом основная масса подогретого воздуха из канала 9 попадает в нижнюю зону камеры сгорания, а из канала 10 в верхнюю. Такое сочетание обеспечивает наиболее эффективный подогрев и распределение воздуха по всему объему камеры сгорания, а следовательно, и более интенсивное сжигание анодных газов.

Регулирование работы клапана производится следующим образом.

При повороте рукоятки 26 в одну сторону, например по часовой стрелке, выступы 22 закрывают отверстия 23 в стенке 19 и одновременно открывается доступ для прохода воздуха через отверстия 24 и 25 в канал 10. И наоборот при повороте рукоятки 26 в обратную сторону отверстия 23 открываются, а доступ воздуха через отверстия 24 и 25 сокращается. Смысл регулирования заключается в том, что через отверстия 23 проходит минимально достаточное количество воздуха, необходимого для прожигания от пыли и смолистых отверстий в пластине 17. Слишком большое количество воздуха с одной стороны не только выжигает пыль и смолистые, но и прожигает саму пластину 17. С другой стороны, снижается интенсивность сгорания анодных газов, так как в камеру 8 поступает большее количество недостаточно прогретого воздуха.

Формула изобретения

1. АЛЮМИНИЕВЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР С САМООБЖИГАЮЩИМСЯ АНОДОМ И ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ, включающий анодное устройство, колокольный газосборник в виде секций, установленных на кронштейне анодного кожуха, устройство для сжигания анодных газов, выполненное в виде газосборной камеры, соединенной с подколокольным пространством, и камеры сгорания с системой регулирования подачи воздуха, причем газосборная камера и камера сгорания выполнены плоскими, прямоугольными, разделены перфорированной пластиной и установлены вдоль секции колокольного газосборника на продольной стороне электролизера, а система подачи воздуха в камеру сгорания выполнена в виде канала для его подогрева, расположенного между стенкой анодного кожуха и камерой сгорания, выполненной со щелями, шарнирно закрепленной на ней с зазором относительно газосборной камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности сжигания анодных газов, камера сгорания выполнена с дополнительной вертикальной стенкой, образующей канал для подогрева воздуха, с отверстиями для прохода воздуха.

2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения возможности зарастания перфорированной пластины смолистыми, устройство снабжено клапаном, выполненным в виде клиновых выступов, установленных на крышке ответно с отверстиями на стенке газосборной камеры.

3. Электролизер по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что клиновые выступы выполнены с отверстиями, сопряженными с отверстиями на перфорированной пластине.

4. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что каждое верхнее отверстие во внешней дополнительной стенке больше нижнего.

5. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что каждое верхнее отверстие во внутренней стенке камеры сгорания меньше нижнего.

6. Электролизер по пп. 1,4 и 5, отличающийся тем, что для повышения удобства изготовления отверстия для прохода подогретого воздуха в камеру сгорания на внутренней и на внешней стенках камеры сгорания выполнены одинаковыми размерами, но на внутренней стенке их количество в каждом ряду снизу вверх меньше, а на внешней больше предыдущего.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3