УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 1998 года по МПК C25C3/22 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к устройствам для сжигания анодных газов электролизного производства алюминия.

Известны устройства для сжигания анодных газов алюминиевого электролизера, включающие горелку с противоточным и прямоточным подводом воздуха в кольцевой зазор между корпусом горелки и расположенной по оси горелки трубой для отвода продуктов горения, позволяющие осуществлять подогрев воздуха внутри горелки и тем самым повышать температуру горения и полноту выгорания оксида углерода и смолистых веществ. (Авт. св. N 783368, БИ N 44, 1980, кл. С 25 с 3/22; Авт. св. N 901367, БИ N 4, 1982, кл. С 25 с 3/22).

Однако эти устройства не обеспечивают качественного смешения анодного газа и воздуха, вследствие чего горение газовоздушной смеси может продолжаться в газоходной системе. При этом сокращается срок службы газоотвода, возможно оплавление алюминиевых прокладок электроизоляционных разрывов, зарастание газоходов смолистыми отклонениями. Кроме того, при противоточном подводе воздуха увеличивается гидравлическое сопротивление горелочного устройства.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера, включающее горелку со щелями и цилиндрический теплообменник, коаксиально установленный на нижнем фланце горелки. (Отчет ИФ ВАМИ "Исследование и усовершенствование горелочных устройств для дожигания газов от электролизеров с верхним подводом тока". Иркутск, 1971).

Недостатком указанного устройства является противоточный движению анодных газов подвод воздуха через кольцевой зазор между корпусом горелки и теплообменником в верхней его части. Воздух, нагреваясь, преодолевает геометрический напор, увеличивая сопротивление горелки. Другим недостатком рассматриваемого устройства является невозможность контролирования процесса горения в горелке, поскольку щели в корпусе горелки, предназначенные для поступления воздуха, полностью перекрыты теплообменником. Обслуживающий персонал вынужден вырезать отверстия в теплообменнике, при этом значительная часть воздуха поступает в горелку напрямую из окружающей среды, т.е. без подогрева, что уменьшает температуру горения и снижает эффективность выгорания смолистых веществ. Теплообменник выполняет при этом роль экрана, уменьшающего лучистые потери корпуса горелки в цеховое пространство.

Еще одним недостатком является неудобство обслуживания горелочного устройства при уборке золы, пыли, падающих из щелей к основанию горелки. Для этого необходимо приподнимать теплообменник, преодолевая электромагнитное воздействие электролизера.

Цель изобретения - повышение температуры горения анодных газов и эффективности выгорания смолистых веществ, которые загрязняют воздух рабочей зоны и окружающей среды.

Для достижения цели в предлагаемом устройстве для сжигания газов алюминиевого электролизера, состоящем из горелки со щелями и цилиндрического теплообменника, коаксиально установленного на нижнем фланце горелки, теплообменник установлен ниже верхней кромки щелей горелки на нижний ее фланец с зазором. Теплообменник в днище имеет отверстия и снабжен шайбой с аналогичными отверстиями. Шайба установлена с возможностью поворота в горизонтальной плоскости для регулирования подсасываемого воздуха.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки: теплообменник установлен ниже верхней кромки щелей горелки, что позволяет контролировать процесс горения, не вырезая дополнительных отверстий в корпусе теплообменника, тем самым не допуская попадания холодного воздуха (без подогрева) в горелку, при этом повышается температура горения и эффективность выгорания смолистых веществ; через зазор между фланцем горелки и днищем теплообменника и отверстия последнего воздух подсасывается в теплообменник, нагреваясь, поднимается вверх, без преодоления геометрического напора поступает через щели горелки на горение анодного газа; поворотом шайбы с отверстиями частично или полностью перекрываются отверстия в днище теплообменника, что позволяет регулировать количество подсасываемого воздуха через зазор в зависимости от режима работы электролизера, его удаленности от источника разряжения и процесса горения анодных газов. Выполнение теплообменника разъемным из двух симметричных продольных частей позволяет легко разбирать теплообменник и производить его чистку. Кроме того, при наличии зазора между фланцем горелки и днищем теплообменника облегчена уборка шлака, выпавшего из щелей горелки и отверстий в днище теплообменника.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует следующая причинно-следственная связь: благодаря вышеописанному предлагаемому устройству воздух для горения анодных газов подсасывается через зазор между нижним фланцем горелки и днищем теплообменника, движется вверх, нагреваясь от корпуса горелки, поступает через щели горелки в зону горения, при этом повышается температура горения и эффективность выгорания смолистых веществ. Сопротивление горелки при этом уменьшается (нагретый воздух движется вверх), а отверстия в днище теплообменника и аналогичные отверстия в шайбе позволяют регулировать количество подсасываемого воздуха.

На чертеже представлено устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера.

Устройство состоит из горелки 1 со щелями 2 и цилиндрического теплообменника 3, коаксиально установленного ниже верхней кромки щелей горелки 1, на нижнем ее фланце 4 с зазором 5, причем теплообменник 3 имеет днище 6 с отверстиями и снабжен шайбой 7 с аналогичными отверстиями, установленной с возможностью поворота в горизонтальной плоскости для регулирования подсасываемого воздуха. Для удобства обслуживания теплообменник 3 выполнен разъемным из двух симметричных продольных частей.

Устройство работает следующим образом.

Анодные газы поступают в горелку 1, необходимый для горения воздух поступает через открытые отверстия в днище 6 теплообменника 3, проходя через зазор 5 между нижним фланцем 4 горелки 1 и днищем 6 теплообменника 3. Воздух, поступивший в теплообменник 3, нагревается от горелки 1 и поступает внутрь ее через щели 2. Корпус теплообменника 3 одновременно является экраном, уменьшающим теплопотери излучением из зоны горения. Предварительный нагрев воздуха и экранирование зоны горения повышают температуру горения анодного газа и в целом температурный уровень в горелочном пространстве, что способствует повышению выгорания смолистых веществ. Кроме того, при таком движении воздуха уменьшается сопротивление горелки.

Регулирование расхода воздуха на горение производят поворотом шайбы 7 с отверстиями, совмещая отверстия днища 6 и шайбы 7 или частично перекрывая их. Контроль за процессом горения осуществляют через верхние части щелей 2, не перекрываемые теплообменником 3. Теплообменник 3 легко разбирается и монтируется. Шлак, выпавший через щели горелки и отверстия в днище теплообменника, легко счищается в зазоре 5 с поверхностью фланца 4.

Пример выполнения устройства. Устройство представляет собой съемную сборно-сварочную конструкцию из листовой стали толщиной 1-3 мм. Теплообменник 3 состоит из двух симметричных продольных частей, которые соединяются в единое целое с помощью, например, крепежных ушек, приваренных к теплообменнику, и болтов. В днище 6 теплообменника 3 выполнены отверстия, на днище 6 установлена подвижная шайба 7 с аналогичными отверстиями. Для поворота шайбы 7 вокруг оси она снабжена, например, поворотным рычагом. Площадь отверстий, перекрываемых шайбой 7, составляет 50% от площади щелей 2 горелки 1. Отверстия перекрываются шайбой при ее повороте на 30^o.

Результаты испытаний, проведенных на Красноярском алюминиевом заводе, показали преимущество предлагаемого устройства по сравнению с прототипом. Результаты представлены в таблице.

Устройство позволяет повысить температуру горения вредных газов, эффективность выгорания смолистых веществ, что улучшает экологию рабочей зоны и окружающей среды. Для этого в устройстве для сжигания газов теплообменник коаксиально установлен на нижнем фланце с зазором ниже верхней кромки щелей горелки. Теплообменник выполнен разъемным из двух симметричных продольных частей, в днище имеет отверстия и снабжен шайбой с аналогичными отверстиями, которая установлена с возможностью поворота в горизонтальной плоскости для регулирования подсасываемого воздуха. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера, включающее горелку с щелями и цилиндрический теплообменник, коаксиально установленный на нижнем фланце горелки, отличающееся тем, что теплообменник установлен ниже верхней кромки щелей горелки на ее нижний фланец с зазором, причем теплообменник в днище имеет отверстия и снабжен шайбой с аналогичными отверстиями, установленной с возможностью поворота в горизонтальной плоскости для регулирования подсасываемого воздуха. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплообменник выполнен разъемным из двух симметричных продольных частей.