Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевых электролизеров содерберга



Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевых электролизеров содерберга
Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевых электролизеров содерберга
Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевых электролизеров содерберга
Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевых электролизеров содерберга

 


Владельцы патента RU 2526352:

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

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

Улавливание и удаление газов от алюминиевых электролизеров Содерберга осуществляется в основном газосборным колоколом (ГСК), выполненным из навесных секций, укрепленных на нижней части анодного кожуха. На угловых секциях по диагонали имеются патрубки, на которых установлены горелочные устройства для сжигания анодных газов. Питание алюминиевого электролизера глиноземом и корректирующими добавками проводится через отверстия в корке, образованные пробойниками устройства автоматического питания глиноземом (АПГ).

Известно устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера Содерберга, включающее газосборный колокол, навешенный по периметру анодного кожуха и соединенный с газоходами системы централизованного газоудаления, горелки для сжигания газов, систему трубопроводов, а также вторую ступень улавливания газов, выполненную в виде замкнутого по всему периметру анода коллектора с патрубками (авторское свидетельство СССР №269494, МПК C22D 3/02, 1965).

Недостатком устройства является то, что подколокольное пространство ГСК сообщается через канал, представляющий собой сквозную щель, которая в процессе эксплуатации забивается пылесмоляными и электролитными отложениями, что создает дополнительное гидравлическое сопротивление движению газов. В итоге камера сгорания в горелке для сжигания газов оказывается «изолированной» от подколокольного пространства. Диффузорная (каплевидная) форма камеры сгорания делает практически невозможной ее очистку от отложений в процессе эксплуатации электролизера.

В случае разгерметизации газосборного колокола анодные газы без дожигания удаляются через вторичное укрытие. Смолистые вещества, содержащиеся в анодных газах, приведут к зарастанию газоходных каналов.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности, является устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера Содерберга, включающее сужающиеся патрубки, установленные на продольной стороне и угловой части газосборного колокола. Основание каждого сужающегося патрубка представляет собой входное отверстие в секции ГСК. Патрубки соединены между собой трубопроводами, подсоединенными к выходным отверстиям патрубков. Каждая пара сужающихся патрубков соединена трубопроводом с корпусной системой газоочистки. В газосборном колоколе выполнены отверстия в зоне, прилегающей к местам установки патрубков, в зоне установки системы АПГ и с торцевых сторон (патент на изобретение РФ №2443804, МПК С25С 3/22, 2010).

Недостатком устройства-прототипа является то, что место дожигания анодных газов под ГСК заранее не определено. При этом анодный газ во время движения к месту подачи воздуха под ГСК охлаждается и его температура в ряде случаев становится недостаточной для самовоспламенения. Кроме того, место выхода анодных газов, их состав и концентрация в процессе эксплуатации изменяются. В результате большой объем недожженного анодного газа попадает в каналы системы газоудаления, забивая их пылесмоляными и электролитными отложениями, что создает дополнительное гидравлическое сопротивление движению газов, и приводит к выбиванию анодных газов в корпус.

В основу изобретения положена задача разработки устройства для сбора и удаления анодных газов из алюминиевого электролизера Содерберга, которое позволяло бы эффективно дожигать анодные газы под ГСК, исключить забивание газоходных каналов системы удаления газов и тем самым снизить количество выбросов анодных газов в корпус.

Технический результат заключается в повышении интенсивности перемешивания и воспламенения анодных газов.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера Содерберга, включающем газосборный колокол, навешенный по периметру анодного кожуха и соединенный с газоходами системы централизованного газоудаления, не менее двух патрубков, установленных на продольных сторонах газосборного колокола и соединенных трубопроводами с газоходами системы централизованного газоудаления, при этом патрубки выполнены с уменьшением площади выходного отверстия патрубка по отношению к входному отверстию, и в зоне газосборного колокола, прилегающей к местам установки патрубков, выполнены отверстия для подачи воздуха, согласно заявляемому решению, патрубки установлены симметрично в центральной части продольных сторон газосборного колокола в зоне максимальных температур, а в основании патрубков выполнены дополнительные отверстия для подачи воздуха.

Конструкцию дополняет частный признак, способствующий решению поставленной задачи.

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.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки:

- патрубки устанавливаются в зоне максимальных температур на газосборном колоколе;

- отверстия для подачи воздуха выполнены как в ГСК в зоне расположения патрубков, так и в основаниях патрубков.

Установка патрубков переменного сечения на ГСК в зоне максимальных температур обеспечивает необходимый температурный режим в зоне перемешивания и воспламенения газовой смеси и поддерживает достаточное разрежение под ГСК для удаления анодных газов по всему периметру электролизера без выбивания в корпус.

Выполнение отверстий для подачи воздуха в секциях ГСК, расположенных в зоне крепления патрубков, приводит к первичному воспламенению анодных газов. Сочетание низких скоростей перемещения анодных газов под ГСК, высоких температур в этой зоне, воздушных струй, имеющих большую скорость, способствует интенсивному перемешиванию и воспламенению анодных газов.

Подача воздуха через отверстия, выполненные в основании патрубков, приводит к вторичному воспламенению горячей газовой смеси и дожиганию CO и смолистых веществ. Таким образом, в данном устройстве патрубки выполняют две функции:

- создание разрежения под ГСК для удаления анодных газов от электролизера без выбивания в корпус;

- дожигание анодных газов.

Из патентной и научно-технической литературы не известно использование указанных отличительных признаков с целью увеличения эффективности сбора и удаления анодных газов. Это позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение соответствует критериям «новизна» и «существенные отличия».

Устройство удаления газов поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства удаления газов алюминиевого электролизера; на фиг.2 - точки измерений температур на поверхности газосборного колокола, на фиг.3 - график изменений температур на поверхности газосборного колокола, на фиг.4 - изоповерхность распределения зон с температурой 700°C под газосборным колоколом.

В устройстве для удаления газов из алюминиевого электролизера Содерберга на продольной стороне газосборного колокола 1 установлены сужающиеся патрубки 2. Основание каждого сужающегося патрубка 2 представляет собой входное отверстие в секции ГСК. Патрубки соединены трубопроводом с корпусной системой газоочистки 3. В газосборном колоколе 1 в зоне, прилегающей к местам установки патрубков 2, выполнены отверстия 4. В основании каждого патрубка выполнены отверстия 5.

В процессе работы алюминиевого электролизера происходит выделение анодных газов, которые поступают в подколокольное пространство газосборного колокола 1 и воспламеняются при взаимодействии с воздухом, поступающим через отверстия 4 в зоне установки патрубков 2. Затем для интенсификации процесса горения в нижнюю область патрубков 2 вторично поступает воздух через отверстия 5. Далее обезвреженный анодный газ удаляется через патрубки 2 в корпусную газоочистку 3 под действием разрежения, создаваемого дымососами газоочистных сооружений.

Предложенная конструкция обеспечивает работу электролизера без выбивания анодных газов в корпус при условии полного дожигании анодных газов перед попаданием их в систему газоочистки и без зарастания смолистыми веществами и частицами глинозема трубопроводов устройства для удаления газов.

Результаты математического моделирования, выполненные в программе StarCD, и натурные испытания показали, что зона максимальных температур расположена в центре продольных сторон газосборного колокола (фиг.3). Из литературы известно (Исследование и усовершенствование горелочных устройств для дожигания анодных газов от электролизеров с верхним подводом тока: Отчет / ИФ ВАМИ; Руководитель работы Г.А.Павлюченко. - Иркутск. 1971. - 142 с.), что при достижении температуры сжигаемой газовой смеси 700°C и выше происходит 95% дожигания смолистых веществ. При расположении патрубков в указанных зонах под газосборным колоколом по всему периметру распространены зоны с температурой 700°C (фиг.4), что обеспечивает дожигание не только CO в анодных газах, но и смолистых веществ.

Использование заявляемого устройства обеспечивает горение под ГСК и в нижней области патрубков, а также создает достаточное разрежение для удаления анодных газов из-под газосборного колокола электролизера, как при полной герметизации ГСК, так и при частичной разгерметизации ГСК, тем самым решает проблему снижения выбросов в атмосферу корпуса электролиза.

1. Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера Содерберга, содержащее газосборный колокол, навешенный по периметру анодного кожуха и соединенный с газоходами системы централизованного газоудаления, по меньшей мере два патрубка, установленные на продольных сторонах газосборного колокола и соединенные трубопроводами с газоходами системы централизованного газоудаления, при этом патрубки выполнены с уменьшением площади выходного отверстия патрубка по отношению к входному отверстию, а в зоне газосборного колокола, прилегающей к местам установки патрубков, выполнены отверстия для подачи воздуха, отличающееся тем, что патрубки установлены симметрично в зоне максимальных температур в центральной части продольных сторон газосборного колокола, причем в основании патрубков выполнены дополнительные отверстия для подачи воздуха.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

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.

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.
Изобретение относится к способу перестановки штырей на алюминиевом электролизере с верхним токоподводом. .

Изобретение относится к устройству для аспирации газа электролизера с верхним токоподводом для электролитического получения алюминия. .

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

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

Изобретение относится к удалению газов из множества электролизных ячеек. .

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.

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 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.

Изобретение относится к устройствам для дожигания анодных газов алюминиевых электролизеров. Устройство содержит горелку с щелями для подсоса воздуха и турбулизаторы для интенсификации смешивания горючих компонентов с воздухом и регулирования расхода воздуха, выполненные в виде дисков, закрепленных на поворотных осях, при этом угол между проекциями этих осей на горизонтальную плоскость составляет от 0 до 90 градусов, диски расположены на разных уровнях по высоте горелки не менее чем в два яруса с возможностью их поворота на угол 360 градусов. Диски с наружной стороны имеют выступы, отношение высоты которых к диаметру диска находится в пределах h:D=0,05÷1,1:1, отношение расстояния между поворотными дисками к диаметру диска находится в пределах H:D=1:1,15÷1,25 и отношение расстояния между выступами к высоте выступа находится в пределах L:h=3÷4:1. Обеспечивается повышение эффективности дожигания горючих компонентов анодного газа - оксида углерода, смолистых веществ, обеспечение возможности регулирования разрежения в горелке и объема подсасываемого в нее воздуха, а также обеспечение возможности безопасного удаления отложений из полости горелки без использования предназначенного для этого инструмента - скребков, шумовок и прочее. 2 ил.

Изобретение относится к газосборнику для улавливания и термического обезвреживания анодных газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимися анодами (варианты). Газосборник алюминиевого электролизера содержит угловые секции, расположенные на диагонально противоположных углах анодного кожуха, или прямые секции, расположенные в середине продольных сторон анодного кожуха, или угловые и прямые секции, соответственно расположенные на диагонально противоположных углах и в середине продольных сторон анодного кожуха. Каждая угловая или прямая секция газосборника содержит угловую или прямую бесщелевую камеру дожигания и две прямые камеры сгорания со сквозными щелями. Обеспечивается повышение эффективности термического обезвреживания анодных газов при одновременном снижении трудоемкости обслуживания и металлоемкости. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройствам для сбора и удаления газов на электролизерах с односторонним газоотсосом при поперечном их расположении в корпусе. Устройство содержит балку-коллектор, имеющую верхний и нижний пояса жесткости и двойные вертикальные стенки, между которыми в верхней части балки-коллектора вдоль вертикальных стенок образованы основные газоходные каналы переменного сечения с конфузорами, расположенными вдоль продольной оси балки-коллектора над анодами, одним концом закрепленными на входе в обтекатель, а другим с отверстиями в нижнем поясе жесткости, высота основных газоходных каналов возрастает к торцу балки-коллектора, соединенного с системой газоочистки. Между верхним и нижним поясами жесткости симметрично продольной оси балки-коллектора расположены два дополнительных газоходных канала переменного сечения, соединенные с нижним поясом жесткости с помощью конфузоров, снабженных заслонками и расположенных вдоль продольной оси над анодами между конфузорами основного газоходного канала, при этом с лицевой стороны каждый основной газоходный канал имеет конфузор, установленный в зоне забора металла. Заслонки конфузоров дополнительных газоходных каналов соединены с датчиками включения и выключения дополнительного газоходного канала, при этом все конфузоры установлены наклонно относительно вертикальной оси электролизера. Обеспечивается равномерное газоудаление и повышение его эффективности за счет локального удаления газов при замене анодов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для утилизации тепла анодных газов алюминиевого электролизера. Способ утилизации тепла анодных газов алюминиевого электролизера включает сжигание анодных газов в горелочном устройстве электролизера и направление дымовых газов в теплообменник, направление глинозема противотоком в межтрубное пространство, выдержку его в течение 10-12 часов для нагрева теплом дымовых газов до температуры 200-250°C с последующим повторением цикла. Устройство содержит теплообменник, установленный между двумя смежными электролизерами, выполненный наклонным по отношению к ним, содержащий 40-50 труб с наружным диаметром 50 мм для непосредственной передачи тепла дымовых газов глинозему, имеющий наружный диаметр, составляющий 800±50 мм, и площадь теплообмена, составляющую 15-20 м2, и снабженный отводящими наклонными трубопроводами для подачи глинозема в электролизер. Обеспечивается сокращение расхода электроэнергии на производство алюминия и транспортировку анодных газов и уменьшение материалоемкости газоходной сети корпуса электролиза. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу вентиляции электролизера для получения алюминия. Способ включает отведение вентиляционных газов из внутренней зоны, охлаждение по части вентиляционных газов с образованием охлажденных вентиляционных газов, осуществление циркуляции части охлажденных вентиляционных газов во внутреннюю зону, охлаждение всего потока вентиляционных газов, отведенных из внутренней зоны, с использованием первого теплообменника, отведение из первого теплообменника части охлажденных вентиляционных газов, осуществление циркуляции части охлажденных вентиляционных газов во второй теплообменник для их дополнительного охлаждения и осуществление циркуляции части упомянутых дополнительно охлажденных вентиляционных газов во внутреннюю зону. Раскрыт также электролизер, имеющий теплообменники в газоходе. Обеспечивается снижение капитальных затрат и текущих эксплуатационных расходов. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к газосборному устройству алюминиевого электролизера. Газосборное устройство алюминиевого электролизера содержит прямые и угловые секции, подвешенные с помощью зацепов по периметру анодного кожуха. Секции выполнены пустотелыми и между их внутренней и наружной стенками размещен теплоизолирующий слой высотой h, равной 0,7-0,8 высоты H секции газосборного устройства. Обеспечивается снижение удельного расхода электроэнергии на производство алюминия, на 250-400 кВт·ч/т Al. 3 ил.

Изобретение относится к системе и способу сбора неочищенного газа из алюминиевых электролизеров. Система содержит отводные каналы, каждый из которых проточно соединен с соответствующим алюминиевым электролизером из упомянутых алюминиевых электролизеров и выполнен с возможностью транспортирования неочищенного газа от впуска соответствующего отводного канала на электролизере к выпуску соответствующего отводного канала, и первый общий сборный канал, проточно соединенный с упомянутыми отводными каналами на выпусках соответствующих отводных каналов, причем первый общий сборный канал выполнен с возможностью транспортирования неочищенного газа от выпусков отводных каналов к газоочистной установке, первый и второй теплообменники, размещенные в первом и втором отводных каналах, причем первый теплообменник выполнен с возможностью создания гидравлического сопротивления, которое превышает гидравлическое сопротивление второго теплообменника, и передачи тепла от первого отводимого потока неочищенного газа теплопередающей среде в первом теплообменнике, а второй отводной канал соединен с упомянутым общим сборным каналом выше по потоку первого отводного канала относительно потока неочищенного газа в сборном канале. Обеспечивается уменьшение необходимости в регулировании объемных потоков в соответствующих отводных каналах с помощью демпферов и снижение мощности, требуемой для транспортировки неочищенного газа через систему. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системе и способу сбора неочищенного газа из алюминиевых электролизеров. Система содержит общий сборный канал для проведения потока общего сборного канала неочищенного газа в направлении потока общего сборного канала и отводные каналы, каждый которых имеет впуск, присоединенный к электролизеру для втягивания из него соответствующего отводимого потока неочищенного газа, и выпускной конец, присоединенный к общему сборному каналу, оборудованному совмещающей секцией для совмещения соответствующего отводимого потока с направлением упомянутого потока общего сборного канала, выпускное отверстие и сужение канала для ускорения соответствующего отводимого потока через выпускное отверстие в общий сборный канал, причем каждый из по меньшей мере двух отводных каналов снабжен соответствующим теплообменником, каждый из которых снабжен теплопередающим элементом, расположенным в соответствующем отводимом потоке газа, при этом теплообменники выполнены с возможностью ускорения течения соответствующего отводимого потока в общий сборный канал. Раскрыт способ сбора неочищенного газа посредством упомянутой системы. Обеспечивается уменьшение необходимости регулирования соответствующих отводимых потоков (28d) с помощью демпферов за счет объединенного гидравлического сопротивления совмещающей секции и теплообменника и снижение мощности, требуемой для транспорта неочищенного газа. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способу и устройству улавливания SO2, присутствующего в газах, выходящих из ванн для промышленного производства алюминия методом огневого электролиза. Способ осуществляется посредством реакторов, через которые параллельно проходит газовый поток и в которые поступает сорбент типа порошка, с возможностью адсорбции отходов, присутствующих в газовом потоке, при этом каждый из реакторов содержит средства сбора сорбента после вхождения в контакт с газовым потоком, один из реакторов содержит средства удаления сорбента после вхождения в контакт с газовым потоком в средства нагнетания в другой из реакторов, причем между средствами удаления и средствами нагнетания происходит десорбция SO2 из сорбента, который он адсорбировал при вхождении в контакт с газовым потоком до его прохождения в средства удаления. Изобретение обеспечивает эффективное улавливание SO2. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх