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.

Изобретение относится к системе и способу удаления газов из алюминиевого электролизера с предварительно обожженными анодами. Система удаления газов из алюминиевого электролизера, содержащего анодную балку-коллектор, съемные укрытия для выполнения технологических операций и имеющего, по меньшей мере, одно выпускное отверстие газоотводного патрубка в верхней части торца анодной балки, содержит средства для удаления стандартизированного количества газов во время нормальной работы электролизера, средства для удаления увеличенного количества газов при снятии одного или более укрытий, при этом анодная балка-коллектор объединена в единый коллектор с рядом стоящим электролизером и содержит, по меньшей мере, один элемент регулирования объема удаляемых газов, расположенный в газоотводном патрубке, и, по меньшей мере, один датчик измерения фиксируемого параметра в соответствии с заданными технологическими режимами. Удаление увеличенного объема газов регулируют с помощью элементов регулирования в зависимости от выполнения технологических операций, при этом измеряют значения параметров с помощью установленных датчиков, фиксируют эти значения, определяют объем удаляемых выбросов, затем приводят элементы регулирования в положение от 0° до 90°. Обеспечивается снижение выбросов фтора, повышение КПД укрытия электролизера и снижение капитальных и эксплуатационных затрат на газоочистное оборудование и систему газоходов. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 5 табл.

Изобретение относится к устройству для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера. В устройстве в газоходных каналах установлены пластины, разделяющие газоходные каналы на четыре зоны забора анодных газов - две с торца балки-коллектора, соединенного с системой газоочистки, и две с торца, противоположного торцу балки-коллектора, соединенному с системой газоочистки. Высота газоходного канала в каждой из четырех зон уменьшается к торцу балки-коллектора, противоположному торцу, соединенному с системой газоочистки, а высота установки обтекателей над впускными отверстиями увеличивается. Соотношение высоты установки последнего обтекателя в зоне торца балки-коллектора, соединенного с системой газоочистки, к высоте газохода в этом сечении равно соотношению высоты первого обтекателя в зоне с торца балки-коллектора, противоположного торцу, соединенному с системой газоочистки, к высоте газоходного канала в этом сечении. Изобретение обеспечивает возможность выровнить газодинамическое сопротивление в отдельных зонах системы удаления газов при частичной разгерметизации электролизера во время замены анодов и выливки металла. 3 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2014-12-10 2014-12-10T13:05:54
Наверх