Горелочное устройство алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов

Авторы патента:

Коростовенко Вячеслав Васильевич (RU)

Владельцы патента RU 2456380:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, и предназначено для сжигания анодных газов в горелочных устройствах электролизеров с самообжигающимся анодом. Горелочное устройство алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов содержит камеру сгорания с воздухозаборными щелями, в верхней части камеры сгорания имеет съемный завихритель, при этом отношение диаметра камеры сгорания к диаметру завихрителя находится в зависимости D:d=(1:0,2÷0,5), а отношение длины камеры сгорания к длине завихрителя находится в зависимости L:l=1:(0,8÷0,9), D - диаметр камеры сгорания, м, d - диаметр завихрителя, м, L - длина камеры сгорания, м, l - длина завихрителя, м. Обеспечивается увеличение эффективности дожигания анодных газов за счет интенсивности смешивания компонентов в горелочном устройстве при неизменных габаритах горелочного устройства и сокращение выбросов загрязняющих веществ. 1 ил.

Известно устройство для эффективного дожигания анодных газов алюминиевого электролизера (патент RU №2294406, опубл. 27.02.2007). Устройство включает в себя горелку с противоточным теплообменником, выполненную из верхней цилиндрической и нижней конической частей. На газосборный колокол электролизера горелочное устройство установлено с зазором, образующим форкамеру. Недостатками известного устройства являются: необходимость модернизации газосборного колокола с целью изменения конфигурации угловой секции и патрубка, на который устанавливается устройство эффективного дожигания анодных газов; увеличение габаритов и массы угловой секции, что, в свою очередь, увеличивает изгибающую нагрузку на угловую, самую быстро изнашиваемую часть пояса анодного кожуха.

Известно устройство для сжигания анодных газов, преимущественно алюминиевого электролизера (патент SU №1788985, опубл. 15.01.1993 г.), включающее камеру сгорания и патрубки подвода анодных и реакционных газов, соединенных с камерой сгорания. Недостатками известного устройства являются: громоздкость конструкции патрубков подвода анодных и реакционных газов в зону горения; проблемность монтажа и обслуживания устройства в условиях действующего электролизера, недостаточное время пребывания сжигаемых газов в зоне высоких температур и неэффективное использование объема горелочного пространства вследствие подачи воздуха в среднюю часть горелки.

Задачей заявляемого изобретения является увеличение эффективности дожига анодных газов за счет интенсивности смешивания компонентов в горелочном устройстве при неизменных габаритах горелочного устройства и сокращение выбросов загрязняющих веществ.

Технический результат достигается тем, что в горелочном устройстве алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов, содержащем камеру сгорания с воздухозаборными щелями, согласно изобретению в верхней части камеры сгорания установлен съемный завихритель, при этом отношение диаметра камеры сгорания к диаметру завихрителя находится в зависимости D:d=(1:0,2÷0,5), а отношение длины камеры сгорания к длине завихрителя находится в зависимости L:l=1:(0,8÷0,9).

Где: D - диаметр камеры сгорания, м.

d - диаметр завихрителя, м

L - длина камеры сгорания, м

l - длина завихрителя, м

Данные пределы отношения диаметра и длины объясняются следующим. Завихритель диаметром менее 0,2 диаметра горелочного устройства не обеспечит закрутку потока, достаточную для интенсивного смешивания компонентов. Завихритель диаметром более 0,5 диаметра горелочного устройства значительно увеличит аэродинамическое сопротивление горелочного устройства и энергозатраты на эвакуацию газов вследствие перекрытия значительной площади горелочного пространства. Пределы отношений длин обосновываются необходимостью закручивания потока в максимальной близости к зоне смешивания и воспламенения горючих компонентов анодного газа, а также максимальным использованием горелочного пространства для движения закрученного потока. Увеличение этой величины более 0,9 препятствует проникновению струй подсасываемого воздуха в горелочное устройство. Снижение этой величины менее 0,8 значительно сократит путь движения закрученного потока, что отрицательно скажется на эффективности дожига горючих компонентов анодного газа.

Заявляемое изобретение поясняется графически. Горелочное устройство (1) оборудовано в нижней части щелями (2) для подсоса атмосферного воздуха и съемным (заменяемым) завихрителем (3), установленным в полости горелочного устройства и крепящимся с помощью болтового соединения (4). Такой способ крепления обеспечивает возможность замены завихрителя по мере его износа.

Устройство работает следующим образом. При смешивании анодного газа с атмосферным воздухом, подсасываемым через воздухозаборные щели (2), происходит воспламенение газовоздушной смеси. Равномерное распределение потока воспламеняющей смеси в полости горелочного устройства (1) обеспечивается завихрителем (3), который с помощью болтового соединения (4) крепится к корпусу горелочного устройства с его наружной стороны.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в целенаправленном закручивании газового потока в горелочном устройстве, что сопровождается увеличением интенсивности смешивания и дожига горючих компонентов анодного газа.

Горелочное устройство алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов, содержащее камеру сгорания с воздухозаборными щелями, отличающееся тем, что в верхней части камеры сгорания установлен съемный завихритель, при этом отношение диаметра камеры сгорания к диаметру завихрителя составляет D:d=1:(0,2÷0,5), а отношение длины камеры сгорания к длине завихрителя составляет L:l=1:(0,8÷0,9),
где D - диаметр камеры сгорания, м;
d - диаметр завихрителя, м;
L - длина камеры сгорания, м;
l - длина завихрителя, м.

Изобретение относится к способу электролитического производства алюминия из глиноземсодержащего фторидного расплава. .

Способ производства металлов с керамическим анодом // 2452797

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для получения металлов электролизом расплавленных электролитов с инертными анодами, в частности для электролитического производства алюминия из глиноземсодержащего фторидного расплава в электролизере с анодом, состоящим из оксидного проводящего керамического материала на основе диоксида олова, имеющего структуру типа рутила.

Устройство и способ выливки металла // 2447200

Изобретение относится к устройству и способу выливки расплавленного металла из-под слоя расплавленного электролита, менее плотного, чем металл. .

Соединитель для механического и электрического соединения анода с анодной рамой электролизера для производства алюминия и устройство захвата, зажима и разжима такого соединителя // 2439208

Изобретение относится к соединителю для механического и электрического соединения анода с анодной рамой электролизера для производства алюминия методом огневого электролиза.

Способ переработки солевого шлака (пушонки), образующегося при отключении электролизера для производства алюминия в ремонт // 2425179

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, в частности к способу переработки солевого шлака, образующегося при отключении электролизера для производства алюминия в ремонт.

Способ измерения уровней расплавов металла и электролита на электролизере для производства алюминия // 2425178

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия. .

Рентгенофлуоресцентный способ определения криолитового отношения электролита // 2424379

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению алюминия электролизом расплава, и может быть использовано для определения криолитового отношения (КО) (мольного отношения NaF/AlF3) рентгенофлуоресцентным методом в электролитах электролизеров производства алюминия с добавками кальция и магния.

Способ переработки шлама и пыли газоочистки, образующихся при электролитическом получении алюминия // 2419688

Изобретение относится к способу переработки шлама и пыли газоочистки, образующихся при электролитическом получении алюминия. .

Способ подготовки проб кальцийсодержащего электролита алюминиевого производства для анализа состава методом рфа // 2418104

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия и может быть использовано при технологическом контроле состава электролита методом рентгенофазового анализа (РФА).

Способ получения алюминиевых сплавов для прокатки фольги // 2418084

Изобретение относится к металлургии. .

Восстановительный электролизер с высокой энергоэффективностью на 400 ка // 2456381

Изобретение относится к конструкции мощного алюминиевого электролизера на 400 кА

Электролизер для производства алюминия // 2457285

Изобретение относится к области цветной металлургии, к электролитическому получению алюминия

Способ электролиза расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием инертного анода // 2457286

Изобретение относится к способам получения металлов, в частности алюминия, или сплавов электролизом расплавленных солей с кислородсодержащими добавками с использованием металлического и оксидно-металлического керметного инертного анода

Способ определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве // 2467095

Изобретение относится к способу определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве при электролитическом производстве алюминия

Способ создания смачиваемого покрытия углеродной подины алюминиевого электролизера // 2486292

Изобретение относится к способу создания смачиваемого покрытия углеродной подины алюминиевого электролизера

Составной токоотводящий стержень // 2494174

Изобретение относится к электролизеру в серии электролизеров для получения алюминия и составному токоотводящему катодному стержню электролизера. Электролизер содержит кожух и огнеупорную футеровку, образующие рабочую полость для размещения высокотемпературных расплавов криолита и алюминия, электропроводящий катод из множества катодных блоков, образующих основание рабочей полости, анод, подвешенный внутри электролизера и находящийся в контакте с высокотемпературными расплавами в рабочей полости, токоотводящий стержень, помещенный внутри пазов, выполненных в катодном блоке катода, непосредственно не контактирующий с расплавами в рабочей полости, и размещенную снаружи кожуха электрическую ошиновку. Токоотводящий стержень содержит электрически соединенный с ошиновкой первый проводник, наружная поверхность которого электрически контактирует с катодным блоком, и второй проводник с меньшим электрическим сопротивлением, чем у первого проводника, механически или химически связанный с наружной поверхностью первого проводника в канале или в пазу, выполненном в наружной поверхности этого проводника, и образующий часть одной наружной поверхности первого проводника. Обеспечивается увеличение срока службы катодных блоков. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ защиты катодных блоков со смачиваемым покрытием на основе диборида титана при обжиге электролизера // 2502832

Изобретение относится к способу защиты смачиваемого покрытия на основе диборида титана катодных блоков алюминиевого электролизера от окисления при обжиге и пуске. Способ включает нанесение на смачиваемое покрытие защитного слоя, сохраняющего защитные свойства во всем интервале температур обжига электролизера с температурой плавления выше максимальной температуры обжига и растворяющегося при взаимодействии с криолит-глиноземным расплавом электролита Na3AlF6·Al2O3. В качестве защитного слоя используют слой на основе водного щелочного раствора силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2) и термически стойкого компонента или слой на основе водного щелочного раствора силикатов натрия Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2). Защитный слой применяют в следующих пропорциях от 30 до 100% (Na2O(SiO2)n или калия K2O(SiO2)) и от 30% до 70% термически стойкого компонента. В водный щелочной раствор добавляют в качестве термически стойкого компонента углеродную пыль или глинозем Al2O3. Изобретение обеспечивает повышение защитных свойств смачиваемого покрытия за счет повышенной стойкости защитного слоя в локальных участках перегрева подины при обжиге алюминиевого электролизера. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Композиция для материала смачиваемого покрытия катода алюминиевого электролизера // 2518032

Изобретение относится к композиции для материала смачиваемого покрытия катода алюминиевого электролизера для производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов. В составе порошковой композиции для материала смачиваемого покрытия катода алюминиевого электролизера, содержащей функциональный компонент диборид титана, связующее и инертный наполнитель, связующее содержит одновременно два вида связующих - неорганическое, а именно насыщенный кислый раствор трихлорида алюминия, и органическое, а именно полимер с высоким коксовым числом. Обеспечивается улучшение характеристик формования порошковой композиции, увеличение механической прочности и электропроводности материала, синтезированного из нее, улучшение качества, служебных свойств конечного смачиваемого материала катодного покрытия, что способствует увеличению его срока службы и повышению технико-экономических показателей электролизера.

Улучшение выливки алюминия приложением целенаправленного электромагнитного поля // 2522053

Изобретение относится к системе и способу для выливки расплавленного алюминия из электролизера для получения алюминия. Система содержит контейнер, имеющий корпус, приспособленный для помещения в него расплавленного алюминия, и желоб, имеющий участок-основание, соединенный с корпусом контейнера, участок-наконечник, соприкасающийся с расплавом в электролизере, и канал, соединяющий участок-основание с участком-наконечником, для прохождения расплава в корпус контейнера, причем расплав в электролизере содержит расплавленный алюминий и электролит, и электрический источник, соединенный с электролизером и выполненный с возможностью подачи вспомогательного тока на желоб для создания вспомогательного электромагнитного поля по меньшей мере вблизи участка-наконечника желоба, обеспечивающего по меньшей мере частичное увеличение потока расплавленного алюминия в желоб при поступлении вспомогательного тока на желоб, находящийся в жидкостном сообщении с расплавом в электролизере. Раскрыт также способ выливки алюминия из электролизера. Обеспечивается облегчение удаления расплава из электролизера. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для сбора твердых отходов, имеющихся в электролизном расплаве и жидком металле электролизной ванны, предназначенной для производства алюминия, посредством выскабливания днища ванны // 2522411

РЕФЕРАТ Изобретение относится к устройству для сбора твердых отходов и шлама из ванны электролизера для получения алюминия. Устройство содержит ковш для сбора корки, предназначенный для чистки анодных отверстий, подвижную вертикальную стойку, приводимую в движение первым приводом, раму, закрепленную на подвижной вертикальной стойке, и шарнирный черпак, при этом первый привод выполнен в виде гидроцилиндра, питаемого гидравлическим контуром, выполненным таким образом, что при приведении в движение черпака посредством второго привода давление масла в камере штока удерживается, по существу, постоянным, для удерживания нагрузки, соответствующей весу устройства для сбора, уменьшенной на заданную величину, предпочтительно, меньше 1000 даН, обычно от 200 до 600 даН. Предпочтительно, участок контура, питающий камеру штока, снабжен регулятором давления. Раскрыты также сервисный модуль и сервисное устройство для электролизера для получения алюминия. Обеспечивается возможность сбора отходов, выскабливая днище ванны без повреждения последней. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.