Способ улавливания анодных газов из алюминиевого электролизера



Способ улавливания анодных газов из алюминиевого электролизера
Способ улавливания анодных газов из алюминиевого электролизера

 


Владельцы патента RU 2448201:

Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" (RU)

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом, и может быть использовано для удаления анодных газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимся анодом, оснащенных системой автоматической подачи сырья. Способ улавливания анодных газов включает сжигание анодного газа в подколокольном пространстве газосборного колокола при подаче воздуха и удаление анодных газов при технологическом режиме, операционных обработках электролизера и анодных эффектах. Сжигание анодного газа осуществляют при подаче воздуха через отверстия, выполненные по периметру газосборного колокола, суммарной площадью от 50% до 100% от суммарной площади патрубков, установленных в углах газосборного колокола. Удаление газов после сжигания производят через патрубки, установленные в углах газосборного колокола и соединенные с газоходами системы централизованного газоудаления. Обеспечивается повышение эффективности газоотсоса без существенных дополнительных затрат. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом, и может быть использовано для удаления анодных газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимся анодом, оснащенных системой автоматической подачи сырья.

Существующий на электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом способ колокольного газоотсоса не обеспечивает требуемой эффективности сбора и эвакуации газов, сходящих из-под подошвы анода. Эффективность колокольного газоотсоса, эксплуатируемого в настоящее время, составляет в среднем 75-85%, что недостаточно для достижения норм предельно допустимых выбросов, установленных для Российских алюминиевых заводов.

В связи с этим актуален поиск технических решений, позволяющих повысить эффективность колокольного газоотсоса до 93÷95% без существенных дополнительных затрат.

Известен способ удаления анодных газов с дожиганием в горелочном устройстве, установленном на газосборном колоколе (ГСК) электролизера, при котором воздух, поступающий в горелочное устройство, подогревается и поступает в камеру сгорания с температурой около 500°С (авторское свидетельство СССР №466296, м. кл. С25С 3/22, 1973).

Недостатком известного способа является то, что газ, попадая в менее высокий температурный режим, испытывает так называемые фазовые превращения, т.е. частично переходит в твердые частицы (пыль, смолистые), которые оседают затем на стенках укрытий, в выходном патрубке газосборника. Значительная часть их, не успев сгореть в горелочных устройствах, оседает в газоходах, очистка которых требует больших трудовых затрат.

С увеличением силы тока процесса электролиза до 170 кА и выше объем анодных газов, выделяющихся от электролизера, увеличился до 70÷110 м3/час, при этом данный способ не способен обеспечить эффективный сбор и эвакуацию возросшего объема анодных газов, сходящих из-под подошвы анода.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ удаления отходящих газов из электролизера, включающий предварительное сжигание под газосборником путем подачи дополнительного воздуха с глиноземом и дожигание газа. Дожигание газа осуществляют путем дополнительной подачи прогретого сжатого воздуха через эжектор в горелочное устройство (патент РФ №1702717, м. кл. С25С 3/12, 1996). В алюминиевом электролизере навешен газосборник по периметру кожуха анода. Поясок кожуха анода снабжен каналом для подачи сжатого воздуха под газосборник и камерой подачи глинозема. Канал соединяет сеть сжатого воздуха и с эжектором. Под газосборник осуществляют подачу воздуха одновременно с глиноземом в соотношении объема воздуха к объему газов электролиза, равном 0,8-1-1,5-1. Одновременно в горелочное устройство подают предварительно прогретый воздух. Анодные газы перед попаданием в горелочное устройство предварительно сжигаются под газосборником путем подачи дополнительного воздуха с глиноземом при давлении 0,05-0,10 атм.

Недостатком известного способа является то, что в случае частичной разгерметизации ГСК и при выполнении технологической обработки электролизера, подача сжатого воздуха под укрытие приведет к выбиванию анодных газов в корпус.

Одновременная подача воздуха с глиноземом усилит пылеобразование под укрытием, что приведет в процессе эксплуатации к забиванию пылесмоляными и электролитными отложениями газоходных каналов, что создает дополнительное гидравлическое сопротивление движению газов.

Подача прогретого воздуха в горелку под давлением через инжектор увеличит тягу, однако ухудшит условия смешивания анодных газов и воздуха, в результате процесс горения и соответственно процесс термического обезвреживания анодных газов будет не стабильным и не эффективным.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности сбора, дожига и эвакуации анодных газов как при обычной работе электролизера, так и при выполнении технологической обработки.

Поставленная задача решается тем, что в способе улавливания анодных газов из алюминиевого электролизера, оснащенного системой автоматической подачи глинозема и снабженного газосборным колоколом, навешенным по периметру анодного кожуха, и соединенного с газоходами системы централизованного газоудаления, включающем сжигание анодного газа в подколокольном пространстве газосборного колокола при подаче воздуха и удаление анодных газов при технологическом режиме, операционных обработках электролизера и анодных эффектах, согласно заявляемому способу сжигание анодного газа осуществляют при подаче воздуха через отверстия, выполненные по периметру газосборного колокола, а удаление газов после сжигания производят через патрубки, установленные в углах газосборного колокола и соединенные с газоходами системы централизованного газоудаления.

Подачу воздуха осуществляют через отверстия, выполненные по периметру газосборного колокола суммарной площадью от 50% до 100% от суммарной площади патрубков, установленных в углах газосборного колокола.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что в секциях газосборного колокола выполнены отверстия для организованного подсоса воздуха в подколокольное пространство для дожига анодных газов непосредственно под колоколом электролизера, а удаление отходящих газов из алюминиевого электролизера производят организованным газоотсосом со всех четырех углов газосборного колокола при помощи газоотводящих патрубков, расположенных в углах газосборного колокола (ГСК). Суммарная площадь отверстий в секциях ГСК составляет от 50% до 100% от суммарной площади четырех угловых патрубков для отсоса анодных газов.

В результате такого решения анодные газы сгорают в более полном объеме непосредственно в зоне высоких температур подколокольного пространства и установка отдельных горелок становится не нужна. Кроме того, высокие скорости воздушных потоков в щелях секций ГСК приводят к тому, что глинозем сдувается с корки и оседает на боковых поверхностях анода, предохраняя его тем самым от дополнительного выгорания. Удаление газов со всех четырех углов позволяет выровнять разрежение по всему подколокольному пространству, предотвращая местные выбивания газов из-под ГСК.

Ни из патентной, ни из научно-технической литературы не известно использование указанных отличительных признаков с целью увеличения эффективности дожига, сбора и эвакуации анодных газов.

Это позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение соответствует критериям «новизна» и «существенные отличия».

Способ иллюстрируется фигурами, где на фиг.1 показан вариант осуществления способа для системы газоудаления электролизера Содерберга с верхним токоподводом. На фиг.2 приведена диаграмма разрежения, показывающая распределение разрежения (Па) в подколокольном пространстве и системе удаления газов электролизера.

Устройство состоит из ГСК электролизера 1, в котором выполнены отверстия для подсоса воздуха 2. Эвакуация анодных газов производится через газоотводящие патрубки 3, установленные в углах газосборного колокола 1. На ГСК выполнены отверстия 4 для установки системы автоматической подачи глинозема. Газоотводящие патрубки 3 соединены с газоходами системы централизованного газоудаления 5.

Способ осуществляется следующим образом.

В процессе работы алюминиевого электролизера происходит выделение анодных газов, которые поступают под колокольное пространство. Дожигаются анодные газы непосредственно под колоколом электролизера при взаимодействии с воздухом, поступающим через отверстия в газосборном колоколе 2, и удаляются через газоотводящие патрубки 3 в систему газоудаления корпуса 5.

Пример

В программе StarCD создана модель и проведены расчеты горения и газодинамики анодных газов с целью проверки эффективности данного способа.

Моделировалась система удаления газов из подколокольного пространства с дожигом газов в подколокольном пространстве и с дожитом в горелках. Величина разрежения на выходе системы удаления газов электролизера составляла Р=-270 Па, объем удаляемых газов 650 нм3/ час. Площадь разгерметизации ГСК принята 650 см2.

Результаты численных исследований приведены в таблице.

Содержание горючих составляющих Прототип Предлагаемый способ
Окись углерода, об. % 0,086 0,027
Водорода, об. % 0,00245 0,000832

Численные исследования показали повышение эффективности дожига анодных газов в среднем в 3 раза по отношению к прототипу. Величина разрежения под ГСК составила Р=-10 Па (фиг.2), что обеспечивает работу электролизера при частичной разгерметизации без выбивания анодных газов в корпус завода.

1. Способ улавливания анодных газов из алюминиевого электролизера, оснащенного системой автоматической подачи глинозема и снабженного газосборным колоколом, навешенным по периметру анодного кожуха, и соединенного с газоходами системы централизованного газоудаления, включающий сжигание анодного газа в подколокольном пространстве газосборного колокола при подаче воздуха и удаление анодных газов, отличающийся тем, что сжигание анодного газа осуществляют при подаче воздуха через отверстия, выполненные по периметру газосборного колокола, а удаление анодных газов после сжигания производят через патрубки, установленные в углах газосборного колокола и соединенные с газоходами системы централизованного газоудаления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу воздуха осуществляют через отверстия, выполненные по периметру газосборного колокола суммарной площадью от 50% до 100% от суммарной площади патрубков, установленных в углах газосборного колокола.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом, и может быть использовано при удалении отходящих газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимся анодом.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к оборудованию для электролитического получения алюминия, а конкретно к устройствам для улавливания и удаления отходящих газов алюминиевых электролизеров Содерберга.

Изобретение относится к производству алюминия на электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, в частности к способу очистки горелочного устройства и газоходной сети алюминиевого электролизера.

Изобретение относится к системе и способу улавливания выбросов, производимых электролизером, предназначенным для производства алюминия, и отвода упомянутых выбросов из электролизера в потоке газа.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к получению алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом с верхним и боковым токоподводом, конкретно к способам, применяемым при получении алюминия, для сокращения фонарных выбросов загрязняющих веществ.

Изобретение относится к способу и устройству для манипулирования крышками укрытия, используемым в электролитической ванне типа Холла-Эру для производства алюминия.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом. .

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, и направлено на увеличение эффективности сбора анодных газов, образующихся в процессе электролиза.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, и может быть использовано для сбора и дожигания анодного газа, а также для эвакуации продуктов дожигания анодного газа.

Изобретение относится к устройствам для термического обезвреживания анодных газов электролизного производства алюминия. .

Изобретение относится к удалению газов из множества электролизных ячеек

Изобретение относится к охладителю дымового газа из алюминиевых электролизеров при выплавке алюминия и способу охлаждения и очистки дымового газа

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, и предназначено для сжигания анодных газов в горелочных устройствах электролизеров с самообжигающимся анодом

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия в электролизерах с предварительно обожженными анодами, и может быть применено для улавливания выбросов при выполнении технологических операций, связанных с разгерметизацией укрытий

Изобретение относится к устройству для аспирации газа электролизера с верхним токоподводом для электролитического получения алюминия
Изобретение относится к способу перестановки штырей на алюминиевом электролизере с верхним токоподводом

Изобретение относится к очистке отходящих газов электролизеров с обожженными анодами, снабженных системой автоматической подачи глинозема. Линия включает блок сухой очистки, содержащий бункер свежего глинозема, вертикальный реактор - адсорбер, соединенный линией подачи свежего глинозема с бункером и снабженный узлом для подачи отходящих газов, узлом подачи свежего глинозема, узлом подачи отработанного глинозема, рукавный фильтр, состоящий из фильтрационной камеры и бункера-накопителя отработанного глинозема, связанного с бункером фторированного глинозема. Блок сухой очистки, соединенный с линией подачи фторированного глинозема к электролизерам и с реактором-адсорбером, включает систему отвода газов из фильтрационной камеры, систему вывода очищенных газов в атмосферу, при этом линия подачи свежего глинозема из бункера в реактор-адсорбер и линия подачи фторированного глинозема из бункера фторированного глинозема в систему централизованной подачи глинозема к электролизерам выполнены в виде аэрожелобов. Бункер свежего глинозема снабжен контуром аэрации сжатым воздухом. Обеспечивается снижение энергетических и эксплуатационных затрат, повышение степени очистки отходящих газов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу удаления фторида водорода из технологического газа, образуемого во время получения алюминия из оксида алюминия. Система газоочистки (1) содержит скрубберную камеру (8, 10, 12) для целей смешивания технологического газа с дисперсным оксидом алюминия, и фильтрующее устройство (24, 26, 28), которое расположено ниже по потоку от скрубберной камеры (8, 10, 12) по отношению к направлению потока технологического газа. Устройство измерения диоксида серы (40, 42, 44, 50) функционирует для измерения величины концентрации диоксида серы, который присутствует в технологическом газе ниже по потоку от фильтрующего устройства (24, 26, 28). Контрольное устройство (46) функционально связано с устройством измерения диоксида серы (40, 42, 44, 50) и функционирует для использования измеренной величины концентрации диоксида серы для оценки эффективности удаления фторида водорода посредством системы газоочистки (1). Технический результат заключается в повышение эффективности удаления фторида. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройству для улавливания и удаления отходящих газов алюминиевых электролизеров Содерберга. Устройство содержит газосборный колокол, навешенный по периметру анодного кожуха, соединенный с газоходами системы централизованного газоудаления, и патрубки. Не менее двух патрубков установлены симметрично в центральной части продольных сторон, в зоне максимальных температур газосборного колокола и соединены трубопроводами с газоходами системы централизованного газоудаления. Патрубки выполнены с уменьшением площади выходного отверстия патрубка по отношению к входному отверстию. В зоне газосборного колокола, прилегающей к местам установки патрубков, выполнены отверстия для подачи воздуха. В основании патрубков выполнены дополнительные отверстия для подачи воздуха. Дополнительные отверстия в основании патрубков выполнены по оси симметрии патрубков, а соотношение высоты расположения отверстий над основанием патрубков к длине основания патрубков составляет 0,22÷0,27. Обеспечивается горение под газосборным колоколом электролизера и в нижней области патрубков, создание достаточного разрежения для удаления анодных газов из-под газосборного колокола как при полной герметизации газосборного колокола, так и при его частичной разгерметизации с обеспечением снижения выбросов в атмосферу корпуса электролиза. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к производству алюминия электролизом расплавов, в частности к укрытию электролизера для получения алюминия с верхним подводом тока. Укрытие алюминиевого электролизера с верхним токоподводом содержит подъемные плиты, газонепроницаемо соединенные с поясом анодного кожуха и боковыми стенками электролизера посредством закрепленных на анодном кожухе поворотных рычагов, каждая продольная сторона укрытия имеет не менее двух отверстий площадью S1, отношение которой к площади всего укрытия S2 составляет S1:S2=0,01÷0,05:1, причем отверстия снабжены герметичными крышками, а само укрытие выполнено с теплоизоляцией. Герметичная крышка выполнена в форме усеченной пирамиды, меньшим основанием обращенной внутрь отверстия, а угол между большим основанием и боковой поверхностью крышки составляет 2-5°. Обеспечивается сокращение выбросов загрязняющих веществ при выполнении технологических операций, связанных с разгерметизацией укрытия, и снижение потребления электролизером электроэнергии. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх