Газосборное устройство алюминиевого электролизера

Авторы патента:

Белянин Александр Владимирович (RU)

Голдаев Сергей Васильевич (RU)

Скуратов Александр Петрович (RU)

Кондратьев Виктор Викторович (RU)

Бажин Владимир Юрьевич (RU)

Шарыпов Никита Анатольевич (RU)

Пьяных Артем Анатольевич (RU)

Шахрай Сергей Георгиевич (RU)

Николаев Виктор Николаевич (RU)

C25C3/22 - газосборные устройства

Владельцы патента RU 2569866:

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

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 области цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавов, и может быть использовано на электролизерах для получения алюминия.

Известно газосборное устройство алюминиевого электролизера, заключенного в катодный кожух, содержащее прямые и угловые секции, подвешенные по всему периметру нижней части анодного кожуха, при этом нижняя кромка секции установлена от анодного кожуха на расстоянии, равном 0,4÷0,6 расстояния между анодным кожухом и стенкой катодного кожуха (Патент РФ №2324012, опубл. 10.05.2008 г., бюл. №13).

Недостатками известного газосборного устройства являются значительная площадь наружной поверхности и высокие потери тепла через нее в окружающую среду, на компенсацию которых затрачивается значительная часть электроэнергии, потребляемой электролизером, в удельном исчислении до 600-700 кВт·ч/т Al.

Известна секция газосборного колокола алюминиевого электролизера, изготовленная из смеси порошкообразных оксида алюминия и металлического алюминия с жидким стеклом согласно способу (Авт. свид. SU №1578234, опубл. 15.07.1990 г., бюл. №26). Изготовленная из порошкообразных материалов секция обладает низкой теплопроводностью и меньшими, в сравнении с чугунной, потерями тепла в окружающую среду.

Недостатками известной секции являются риск пропитки порошкообразных материалов испаряющимися с поверхности расплава фтористыми солями, увеличение их объема и, как следствие, разрушение секции, а также ее хрупкость и риск поломки при воздействии инструментом (лом, скребок), применяемом при выполнении технологических операций.

Задачей настоящего изобретения является снижение потерь тепла конструктивными элементами электролизера в окружающую среду и затрат электроэнергии на их компенсацию.

Достигается это тем, что газосборное устройство алюминиевого электролизера, содержащее прямые и угловые секции, подвешенные с помощью зацепов по периметру анодного кожуха, оборудовано теплоизолирующим слоем, для чего 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.

Целесообразность оборудования газосборного устройства теплоизолирующим слоем обусловлена тем, что порядка 1,5-2,5% энергии, потребляемой электролизером, через поверхность секций рассеивается в окружающую среду в виде тепла, и уменьшение этих потерь является существенным резервом снижения потребления электролизером электроэнергии.

Пустотелость секций обусловлена необходимостью защиты теплоизолирующего слоя от воздействия расплава, а также инструмента, используемого при выполнении технологических операций.

Отношение высоты слоя тепловой изоляции к высоте секции газосборного устройства обосновывается следующим. Согласно требованиям технологических инструкций, нижняя кромка секций газосборного устройства во время работы электролизера присыпается глиноземом, что предупреждает подсосы воздуха и выбивание газа из-под него. При этом высота слоя глинозема, являющегося также и теплоизоляцией, на нижней кромке секции должна быть в пределах 5-10 см, что составляет 0,2-0,3 высоты секции газосборного устройства. Следовательно, изоляция высотой более 0,8 высоты секции будет дублировать теплоизолирующие свойства глиноземной засыпки. Уменьшение высоты слоя изоляции менее 0,7 высоты секции приведет к увеличению потерь тепла электролизером через незащищенный участок газосборного устройства.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем. Потери тепла через поверхность газосборного устройства электролизера с верхним токоподводом составляют порядка 35 кВт, и на их компенсацию расходуется 600-700 кВт·ч электроэнергии. Оборудование секций газосборного устройства тепловой изоляцией позволяет существенно снизить эти потери, в частности, при использовании в качестве теплоизоляции асбестового материала, коэффициент теплопроводности которого составляет 0,2 Вт/м·К, в 1,5-2 раза, при использовании вспученного вермикулита, коэффициент теплопроводности которого 0,05 Вт/м·К - в 2-3 раза, что подтверждено результатами опытно-промышленных испытаний. Таким образом, удельные затраты электроэнергии на компенсацию тепловых потерь, а следовательно - удельный расход электроэнергии на производство алюминия снижаются на 250-400 кВт·ч/т Al.

Заявляемое устройство поясняется рисунками. На фиг. 1 изображен фрагмент газосборного устройства алюминиевого электролизера, содержащего прямые 1 и угловую 2 секции. На фиг. 2 изображен разрез прямой секции газосборного устройства, между внутренней 3 и наружной 4 стенками которой размещен теплоизолирующий слой 5, а сама секция с помощью зацепа 6 крепится к анодному кожуху. На фиг. 3 изображен разрез угловой секции газосборного устройства, между внутренней 3 и наружной 4 стенками которой размещен теплоизолирующий слой 5, а сама секция с помощью зацепа 6 также крепится к анодному кожуху.

Устройство работает следующим образом. Тепло, передающееся от электролизера прямым 1 и угловым 2 секциям газосборного устройства теплопроводностью, конвекцией и излучением передается в окружающую среду. При оборудовании секций газосборного устройства теплоизолирующим слоем 5, размещенным между наружной 3 и внутренней 4 стенками, потери тепла снижаются, поскольку коэффициент теплопроводности тепловой изоляции в 280-1120 раз ниже теплопроводности чугуна, материала, из которого изготовлены секции и коэффициент теплопроводности которого составляет 56 Вт/м·К. Соответственно, температура наружной стенки секции газосборного устройства снижается на 100°C и более. Таким образом, снижаются потери тепла теплопроводностью и конвекцией, которые зависят от разности температур внутренней и наружной стенок и от площади теплоотдающей поверхности, а также потери тепла излучением, величина которых также определяется температурой тела, сокращаются в 1,5-3 раза и более. Соответственно, удельные затраты электроэнергии на компенсацию тепловых потерь, а следовательно - удельный расход электроэнергии на производство алюминия снижаются на 250-400 кВт·ч/т Al.

Газосборное устройство алюминиевого электролизера, содержащее прямые и угловые секции, подвешенные с помощью зацепов по периметру анодного кожуха, отличающееся тем, что упомянутые секции выполнены пустотелыми, при этом между их внутренней и наружной стенками размещен теплоизолирующий слой, высота h которого составляет 0,7-0,8 высоты H секции газосборного устройства.

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.

Способ и устройство для утилизации тепла анодных газовалюминиевого электролизера // 2558813

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 для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера // 2553137

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.

Газосборник алюминиевого электролизера (варианты) // 2550478

Изобретение относится к газосборнику для улавливания и термического обезвреживания анодных газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимися анодами (варианты).

Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера // 2534712

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.

Защита алюминиевого электролизера с верхним токоподводом // 2532792

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.

Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевых электролизеров содерберга // 2526352

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.

Способ и устройство проверки и контроля удаления фторида водорода из технологического газа // 2509596

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.

Технологическая линия очистки отходящих газов электролитического производства алюминия в электролизерах, оснащенных системой автоматической подачи сырьевых сыпучих материалов // 2494175

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.

Способ перестановки штырей на алюминиевом электролизере с верхним токоподводом // 2486293

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

Система сбора неочищенного газа // 2584101

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.

Теплообменник электролизера // 2584104

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.

Способ и устройство для улучшения улавливания so2 в газах электролизных ванн // 2590566

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.

Система и способ удаления газов из алюминиевого электролизера // 2599470

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.

Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера // 2603524

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.

Система очистки с нижним газоподводом // 2605024

Изобретение относится к системе сухой очистки отходящего газа электролитического производства алюминия с нижним газоподводом. Система содержит пылеочиститель, дно которого сообщено с передним коллектором пылеочистителя через газоподводящую трубу пылеочистителя, реактор многоточечного типа, расположенный в газоподводящей трубе пылеочистителя, средство распределения глинозема, расположенное между реактором многоточечного типа и накопительным бункером свежего глинозема и соединенное с упомянутым реактором распределительным желобом, средство подачи глинозема, расположенное между средством распределения глинозема и накопительным бункером свежего глинозема, накопительный бункер фторсодержащего глинозема, возвратный желоб, средство подъема материала по возвратному желобу, выходной коллектор, выпускную трубу, воздуходувку и вытяжную трубу, причем верхняя часть пылеочистителя сообщена с выходным коллектором пылеочистителя через выпускную трубу пылеочистителя, а выходной коллектор пылеочистителя соединен с вытяжной трубой через воздуходувку, трубопровод расположен ниже пылеочистителя, предусмотрен подводящий возвратный трубопровод, соединенный со средством подъема глинозема по возвратному желобу и с накопительным бункером фторсодержащего глинозема. Обеспечивается снижение капиталовложений, повышение эффективности, снижение энергопотребления системы. 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевых электролизеров содерберга // 2610651

Изобретение относится к устройству для сбора и удаления отходящих газов алюминиевых электролизеров Содерберга. Устройство содержит газосборный колокол, на продольных сторонах и в угловой части которого установлены патрубки, соединенные трубопроводами между собой и через коллектор с корпусной системой газоочистки посредством газоходных спусков электролизера, отверстия для подачи воздуха, при этом отношение высоты патрубков, расположенных на продольных сторонах газосборного колокола, к высоте патрубков, расположенных в угловой части газосборного колокола, составляет 1:(2-5). Отверстия для подачи воздуха в зону горения выполнены на боковых стенках патрубков на высоте, равной по меньшей мере половине длины основания патрубков. Обеспечивается полное дожигание анодных газов, выделяющихся под устройством без интенсивного износа и забивания трубопровода и выгорания анода. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ защиты обожженного анода алюминиевого электролизера // 2615389

Изобретение относится к способу защиты обожженного анода алюминиевого электролизера при производстве алюминия электролитическим способом в электролизерах с обожженным анодом. Способ включает загрузку укрывного материала на сторону анода, обращенную к фланцевому листу катодного устройства электролизера, в два этапа, при этом первый слой укрывного материала загружают на выемку, выполненную в аноде на высоте h от его основания и шириной В, равной 0,05-0,1 длины L угольного анодного блока, с образованием угла α1, равного 37-42°, между верхней границей укрывного материала и горизонтальной плоскостью, а после спекания укрывного материала и образования на его поверхности прочной корки на нее загружают второй слой укрывного материала на высоту Н-h с образованием угла α2, равного 55-60°, между верхней границей укрывного материала и горизонтальной плоскостью, где Н - высота анода, h - высота анода от его основания до выемки. Обеспечивается повышение степени защиты анода. 1 ил.

Машина для очистки внутренней поверхности газоходов // 2616746

Изобретение относится к машине для очистки газоходов для отходящих газов от электролизеров для получения алюминия. Машина содержит раму с ходовыми колесами, очистной орган с рабочим инструментом, размещенный на барабане, привод поступательного перемещения очистного органа, привод вращения очистного органа вокруг своей оси. Очистной орган размещен в желобе, закрепленном по спирали на наружной поверхности барабана, установленного на опорах. Одна из опор выполнена с возможностью вывода очистного органа, проходящего внутри барабана и соединения с приводом вращения очистного органа. На другой опоре размещен привод вращения барабана, при этом очистной орган установлен с возможностью одновременной намотки и поступательного перемещения от привода вращения барабана. Обеспечивается повышение эффективности очистки и улучшение эксплуатационных характеристик устройства. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ удаления анодных газов алюминиевого электролизера // 2621322

Изобретение относится к способу удаления анодных газов от алюминиевого электролизера с самообжигающимися анодами в газоочистную установку. Способ включает сжигание анодных газов в щелевом горелочном устройстве, установленном на газосборном колоколе электролизера, и их дожигание, при этом дожигание горючих компонентов осуществляют путем подачи воздуха в объеме V1 через воздухозаборные щели горелочного устройства с последующим направлением продуктов горения через вертикальный участок газохода в виде газоходного спуска в патрубок газоходного спуска, куда подают воздух в объеме V2, при этом отношение объема V1 воздуха, подсасываемого через воздухозаборные щели, к объему воздуха V2, подсасываемого через патрубок газоходного спуска, составляет V1:V2=0,2÷0,25:1. Обеспечивается повышение эффективности удаления анодных газов. 1 ил.