Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера



Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера
Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера

 


Владельцы патента RU 2534712:

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

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 цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия, а именно к устройствам для дожигания анодных газов.

Известно устройство для термического обезвреживания анодных газов алюминиевого электролизера, содержащее горелку, выполненную в виде верхнего и нижнего цилиндров, установленную на приливе газосборного колокола, теплообменник, вертикальный стояк с регулирующей дроссельной заслонкой для подвода в горелку нагретого воздуха и систему газоходов, при этом в верхнем цилиндре на разных по высоте уровнях расположены приливы, установленные со смещением относительно друг друга по вертикальной оси горелки, а в нижнем цилиндре выполнен лючок, предназначенный для чистки горелки [патент РФ №2338012, кл. C25C 3/22, 2008].

Недостатками известного устройства являются громоздкость конструкции и невозможность удаления отложений с приливов, расположенных в средней, по высоте, части верхнего цилиндра горелки.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера [патент РФ №2345178, кл. C25C 3/22, 2009]. Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера содержит горелку с щелями прямоугольной формы для подсоса воздуха, оборудованную стабилизатором-смесителем, выполненным в виде огнеупорных цилиндрических блоков с выступами на внутренней поверхности, установленных внутри горелки, при этом регулирование расхода воздуха, подсасываемого в зону горения, осуществляют поворотным кольцом с отверстиями трапецеидальной формы, которые при повороте кольца позволяют постепенно перекрывать отверстия для подсоса воздуха, выполненные в корпусе горелки.

Недостатками известного устройства являются сложность изготовления стабилизатора-смесителя в виде огнеупорных цилиндрических блоков и их установка внутри горелки, невозможность очистки полости горелки от отложений вследствие отсутствия лючков, обеспечивающих безопасное выполнение этой операции, а также риск невозможности регулирования объема подсасываемого воздуха в случае заклинивания кольца, вызванного его перекосом или термическим расширением нижней части горелки, содержащей щели для подсоса воздуха.

Целями настоящего изобретения являются повышение эффективности дожига горючих компонентов анодного газа - оксида углерода, смолистых веществ, в т.ч. бензапирена, 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.

Достигаются это тем, что в устройстве для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера, содержащем горелку с щелями для подсоса воздуха и турбулизаторы для интенсификации смешивания горючих компонентов с воздухом и регулирования расхода воздуха, турбулизаторы выполнены в виде дисков, закрепленных на поворотных осях, при этом угол между проекциями этих осей на горизонтальную плоскость составляет от 0 до 90 градусов, кроме того, диски расположены на разных уровнях по высоте горелки не менее чем в два яруса, с возможностью их поворота на угол 360 градусов, при этом диски с наружной стороны имеют выступы, отношение высоты которых к диаметру диска находится в пределах h:D=0,05÷0,1:1, 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.

Расположение проекций поворотных осей на горизонтальную плоскость под углом от 0 до 90 градусов обосновывается конструктивными особенностями электролизера и необходимостью обеспечения удобства обслуживания горелки. Угол проекций осей, близкий к 0 градусам, обеспечивает удобство обслуживании горелочного устройства, увеличение угла до 90 градусов повышает интенсивность перемешивания газоовоздушной смеси в зоне горения за счет изменения направления потока при движении от одного поворотного диска к другому.

Возможность поворота дисков вокруг оси обосновывается тем, что в процессе эксплуатации на них будут образовываться отложения, и периодическое поворачивание диска на угол 180 градусов обеспечит удаление этих отложений под действием силы тяжести.

Оборудование дисков выступами с наружной стороны обосновывается необходимостью увеличения интенсивности перемешивания газовоздушной смеси в зоне горения с целью обеспечения полноты дожига горючих компонентов анодного газа.

Отношение высоты выступа h к диаметру D диска в пределах h:D=0,05÷0,1:1 выбрана из соображений минимизации высоты слоя отложений, которые в процессе эксплуатации будут образовываться между выступами.

Отношение расстояния Н между поворотными осями к диаметру D диска в пределах H:D=1:1,15÷1,25 выбрано из следующих соображений. Минимальное расстояние Н, равное 1,15 диаметра D диска, обеспечивает возможность свободного вращения диска, с учетом максимальной высоты выступа, равной 0,1 D. Максимальное расстояние Н, равное 1,25 диаметра D диска выбрано из соображений поддержания турбулентности потока между дисками и исключает возможность стать потоку равномерным и устойчивым.

Отношение расстояния L к высоте выступа h в пределах L:h=3÷4:1 выбрано из следующих соображений. При срыве потока с выступа за ним образуется зона вихревого движения, длина которой составляет 3÷4 высоты выступа [Кирин Б.Ф., Ушаков К.З. Рудничная и промышленная аэрология. -М.: Недра. 1983, 256 с.]. Уменьшение расстояния 1 менее 3 h приведет к необходимости установки на поворотных дисках значительного количества выступов. Увеличение расстояния L более 4 h между выступами сократит размер вихревой зоны и снизит интенсивность перемешивания топлива с окислителем.

На фиг.1 показано устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера, оборудованное турбулизаторами в виде дисков с выступами по обеим сторонам, закрепленными на поворотных осях на различных уровнях по высоте горелки, на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Заявляемое устройство включает в себя горелку 1, оборудованную в нижней части щелями для подсоса воздуха 2, а по высоте - турбулизаторами 3, выполненными в виде дисков и закрепленными на поворотных осях 4. Устойчивое положение дисков при изменении их положения обеспечивается крепежными элементами, например гайками 5, фиксирующими ось. Диски с наружной стороны оборудованы выступами 6.

Устройство работает следующим образом. При эксплуатации горелки 1 в режиме сжигания анодных газов диски 3 поворотом оси 4 устанавливают таким образом, чтобы разрежение в зоне горения находилось в пределах 15-20 Па. При этом оси фиксируются с помощью крепежных элементов 5, а газовой поток дисками отклоняется от продольной оси горелки и периодически меняет свое направление, что существенно повышает интенсивность смешивания горючих компонентов с воздухом. Кроме этого, повышение интенсивности смешивания горючих компонентов с воздухом происходит и за счет локальных вихрей, образующихся за выступами 6 при срыве с них потока сжигаемой газовоздушной смеси. При необходимости, отключение горелки 1 от системы газоотсоса осуществляют полным перекрытием ее поперечного сечения дисками 3 путем поворота оси 4. Очистку дисков от отложений осуществляют поворотом осей таким образом, чтобы поверхность, на которой образовались отложения, была направлена вниз, что обеспечивает удаление отложений за счет силы тяжести.

В процессе эксплуатации устройства угол между проекциями осей, на которых закреплены диски, может меняться от 0 до 90 градусов, в целях обеспечения удобства обслуживания и увеличения интенсивности смешивания сжигаемых анодных газов с воздухом.

Технический результат изобретения заключается в увеличении интенсивности смешивания сжигаемых анодных газов с воздухом и эффективности дожига горючих компонентов анодного газа, обеспечении возможности регулирования разрежения в горелке с помощью встроенных в нее дисков-турбулизаторов и удаления с них отложений без разгерметизации горелочного устройства.

1. Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера, содержащее горелку со щелями для подсоса воздуха и турбулизаторы для интенсификации смешивания горючих компонентов с воздухом и регулирования расхода воздуха, отличающееся тем, что турбулизаторы выполнены в виде дисков, закрепленных на поворотных осях, при этом угол между проекциями этих осей на горизонтальную плоскость составляет от 0 до 90 градусов, при этом диски расположены на разных уровнях по высоте горелки не менее чем в два яруса и с возможностью поворота на угол 360 градусов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диски с наружной стороны имеют выступы, отношение высоты которых к диаметру диска находится в пределах h:D=0,05÷0,1:1, где h - высота выступа, D - диаметр диска.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение расстояния между поворотными дисками к диаметру диска находится в пределах H:D=1:1,15÷1,25, где Н - расстояние между поворотными дисками.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение расстояния между выступами к высоте выступа находится в пределах L:h=3÷4:1, где L - расстояния между выступами, h - высота выступа.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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 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