Устройство для сбора и удаления газов алюминиевого электролизера

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при получении алюминия электролизом. Техническим результатом изобретения является повышение КПД устройства для сбора и удаления газов в электролизерах с односторонним газоотсосом при их поперечном расположении в корпусе, обеспечение применения оптимальных технических решений по конструкциям системы АПГ и анодной ошиновки. Устройство содержит балку-коллектор с вертикальными стенками, верхним и нижним поясами жесткости и каналами для сбора и удаления газов с всасывающими окнами. Вертикальные стенки балки-коллектора выполнены двойными для образования двух каналов для сбора и удаления газов, размещенных в верхней части балки-коллектора, в каждом из которых наклонно установлены ограничители, образующие всасывающую щель постоянной ширины и переменной высоты. Высота каналов возрастает к торцу балки-коллектора, соединенному с системой газоотсоса. 2 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия способом электролиза.

Известен патент СССР 1473718, выданный французской фирме "Алюминиум Пешине", "Способ автоматического управления вытяжкой электролизных ванн для производства алюминия и устройство для его осуществления". Согласно рисунку, представленному в описании к патенту, внутренняя полость балки-коллектора разделена по высоте на пять зон всасывания газов с помощью горизонтальных перегородок разной длины (пластин), причем каждая зона всасывания распространяет свое действие на длину коллектора, равную примерно ширине двух боковых створок укрытия электролизера. Пространства между двумя соседними перегородками образуют заранее заданные каналы для удаления газов из каждой зоны всасывания, которые сходятся в общий коллектор, связанный с центральным всасывающим устройством.

Регулирование объема отсасываемых каждым каналом газов производится с помощью температурных датчиков - термопар и поворотных заслонок (шиберов), установленных в каждом из каналов.

Из заголовка и приведенного в патенте описания видно, что основной целью работы является автоматическое регулирование интенсивности газоотсоса при различных режимах работы электролизера.

К недостаткам устройства можно отнести следующее: - в связи с тем, что внутренняя полость коллектора разделена сплошными (от стенки до стенки) горизонтальными перегородками практически по всей его длине, полностью исключается возможность установки во внутренней полости коллектора системы автоматизированного питания электролизера глиноземом с сетью сжатого воздуха для ее пневмоцилиндров. Кроме этого, представленная система газоотсоса с перегородками не позволяет применять анодную ошиновку, в которой подвижные токоведущие пакеты шин, расположенные вдоль боковых стенок коллектора, соединены между собой для жесткости распорками, проходящими сквозь стенки коллектора через специальные окна (техническое решение по а. с. 990881). По этим причинам рассматриваемая конструкция могла бы применяться только в электролизерах устаревших конструкций без системы АПГ и с ошиновкой без распорок, как это было вначале семидесятых годов; - разделение полости коллектора на всасывающие зоны с помощью горизонтальных перегородок обеспечивает равномерность газоотсоса по длине электролизера лишь приблизительно, т.к. приблизительными являются сами зоны всасывания; - при "забивании" одного из каналов осадками глинозема, который неизбежно присутствует в значительном количестве в потоке отсасываемых из электролизера газов, нарушается работа всей системы вследствие перераспределения потоков по каналам. То же самое происходит при отказе одного из многочисленных элементов автоматического регулирования интенсивности газоотсоса; - сложность конструкции балки-коллектора, технологические трудности при изготовлении, связанные с точностью установки перегородок внутри коллектора.

Известно анодное устройство электролизера с обожженными анодами по а. с. 975839, принятое за прототип, согласно которому газы, выделяющиеся в процессе электролиза, собираются в балке коллекторе и удаляются из нее в цеховую систему газоотсоса через газоходы, выполненные в виде каналов постоянного сечения и расположенные под пакетами шин анодной ошиновки вдоль днища по всей длине сторон коллектора. При этом в его днище выполнены газозаборные окна, а каналы на выходе из коллектора соединены с камерами смешения газовых потоков. Данная конструкция широко используется в настоящее время в алюминиевой промышленности в электролизерах с двухсторонней системой газоотсоса при продольном их расположении в корпусе электролизера. В этом случае весь объем выделяющихся газов удаляется по каналам коллектора через оба торца электролизера влево и вправо, следовательно, в каждом направлении удаляется половина всего обьема газов, что позволяет иметь каналы с небольшими проходными сечениями при заданных скоростях транспортирования газов в пределах 10-12 м/с (большие скорости применять нецелесообразно из-за уноса глинозема).

Описанная система газоотсоса отвечает предъявляемым требованиям при продольном расположении электролизеров в корпусе, но не может быть применена в электролизерах с поперечным их расположением в корпусе, когда удаление полного обьема газов производится только через один торец электролизера. В этом случае при сохранении прежних скоростей транспортирования газов 10-12 м/с, для электролизера той же мощности необходимо иметь каналы, проходное сечение которых должно быть в два раза больше.

При увеличении мощности электролизера возрастает и его объем выделяющихся газов, следовательно, увеличиваются объемы газоотсоса. Так, если для электролизеров на силу тока 175 кА объем газоотсоса составляет 8000 куб. м/час, то для электролизера на силу тока 300 кА объем газоотсоса составляет 13000 куб./м/час, т.е. возрастает в 1,625 раза. Таким образом, проходные сечения каналов для удаления газов в электролизерах на 300 кА при поперечном расположении в корпусе с односторонним газоотсосом в сравнении с каналом электролизеров на 175 кА с двусторонним газоотсосом должны быть увеличены как минимум в 3,25 раза, что не представляется возможным выполнить без принципиальных изменений конструкций и компоновочных решений анодной ошиновки и системы АПГ, сопрягаемых с коллектором.

Технической задачей изобретения является увеличение эффективности (повышение КПД) устройства сбора и удаления газов в электролизерах с односторонним газоотсосом при их поперечном расположении в корпусе, сохраняя при этом возможность для применения оптимальных технических решений по конструкциям системы АПГ, анодной ошиновки и др.

Поставленная техническая задача решается выполнением устройства для сбора и удаления выделяющихся из алюминиевого электролизера газов, содержащего балку-коллектор с вертикальными стенками, верхним и нижним поясами жесткости и каналами для сбора и удаления газов с всасывающими окнами, в котором вертикальные стенки балки-коллектора выполнены двойными для образования двух каналов для сбора и удаления газов, размещенных в верхней части балки-коллектора, в каждом из которых наклонно установлены ограничители, образующие всасывающую щель постоянной ширины и переменной высоты, причем высота каналов возрастает к торцу балки-коллектора, соединенному с системой газоотсоса.

В связи с тем что в устройстве каналы для сбора и удаления газов расположены между двойными стенками по боковым сторонам коллектора, внутренняя полость коллектора в средней зоне остается полностью свободной для размещения системы автоматизированного питания с суточным запасом глинозема. Кроме этого, так как каналы расположены в верхней части коллектора, под его верхним поясом, то поверхности стенок в нижней части свободны для выполнения сквозных окон для установки распорок анодной ошиновки.

Техническим результатом изобретения является обеспечение равномерного газоотсоса по всей длине электролизера и повышение его эффективности при одновременном снижении сопротивления в системе.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг.1 - продольный разрез коллектора; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1.

Конструкция устройства для сбора и удаления газов состоит из балки-коллектора 1 с двойными вертикальными стенками 2, верхним 3 и нижним 4 поясами жесткости. Пространства между двойными стенками образуют каналы 5, которые имеют ограничители 6, между которыми остается щель 7 постоянной ширины. Ограничители 6 (угольники, приваренные навстречу друг другу) устанавливают по длине наклонно и, таким образом, получаются каналы 5 переменной высоты (переменного сечения), которые оканчиваются в торце коллектора выходными патрубками 8, соединяющимися далее с цеховой системой газоотсоса.

В процессе работы электролизера выделяющиеся газы свободно поднимаются вверх и попадают в пространство между двойными стенками 2, проходят в щель 7 между ограничителями 6 и оказываются в каналах 5, по которым транспортируются вдоль электролизера к выходному патрубку 8 и далее в цеховую систему газоотсоса.

Высота каналов 5 возрастает от одного торца коллектора к другому, к выходному патрубку 8, пропорционально возрастанию выделяющегося количества газов от одного торца электролизера (начальная точка отсчета) к другому, обеспечивая равномерный отсос газов по всей длине.

Другим преимуществом данного устройства является то, что газы на пути движения в пределах электролизера практически не меняют своего направления, т.е. отсутствуют различные изгибы каналов.

Поэтому данная система обладает достаточной эффективностью с малым сопротивлением, а это прямо отражается на мощности дымососов, с помощью которых транспортируются газы по магистралям в систему газоочистки, а также создает предпосылки для снижения выбросов в атмосферу электролизного корпуса.

Формула изобретения

Устройство для сбора и удаления выделяющихся из алюминиевого электролизера газов, содержащее балку-коллектор с вертикальными стенками, верхним и нижним поясами жесткости и каналами для сбора и удаления газов с всасывающими окнами, отличающееся тем, что вертикальные стенки балки-коллектора выполнены двойными для образования двух каналов для сбора и удаления газов, размещенных в верхней части балки-коллектора, в каждом из которых наклонно установлены ограничители, образующие всасывающую щель постоянной ширины и переменной высоты, причем высота каналов возрастает к торцу балки-коллектора, соединенному с системой газоотсоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2