УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 2000 года по МПК C25C3/22 C25C3/10 

Устройство относится к производству алюминия электролитическим способом и служит для улавливания пыли и сжигания анодных газов алюминиевого электролизера.

Известна горелка для сжигания газов алюминиевого электролизера, включающая патрубок для подачи воздуха в центральную часть камеры сгорания, смесительная камера которой выполнена в виде усеченного конуса со щелями (авт.св. СССР N 341865, C 22 D 3/02, C 22 D 3/12, 1972).

Горелка вследствие нерегулируемого избытка воздуха снижает температуру факела и, соответственно, интенсивность дожига смолистых веществ. Это при длительной эксплуатации приводит к зарастанию газоходов смолистыми веществами и их возгоранию. Кроме того, необходимо увеличивать объем отсасываемых газов, что ведет к увеличению мощности дымососов и непроизводительным затратам электроэнергии.

Наиболее близким к предлагаемому по совокупности существенных признаков является устройство, включающее горелку со щелями, расположенными в один ряд по высоте, установленную на приливе газосборного колокола, и систему газоходов (авт.св. СССР N 378526, C 25 C 3/22, Б.И. N 19, 1973).

Основным недостатком такого устройства является недостаточный объем камеры сгорания и вследствие этого низкая эффективность дожига анодных газов и пылеулавливания. Газоходные тракты при этом забиваются пылью, что увеличивает трудозатраты на их чистку.

Задача изобретения заключается в создании устройства, позволяющего повысить эффективность сжигания окиси углерода и смолистых веществ, а также увеличить эффективность пылеулавливания до направления газов в подкорпусные газоходы.

Для решения поставленной цели в заявляемом устройстве для сжигания анодных газов алюминиевого электролизера, включающем горелку со щелями, установленную на приливе газосборного колокола, и систему газоходов, горелка выполнена цельнолитой цилиндрической с отверстиями для подачи воздуха в нижней части и соединенной с приливом газосборного колокола, а в верхней - с перпендикулярно отходящим патрубком, закругляющимся вниз по вертикали и направляющим пылегазовый поток в пылеосадительную камеру, представляющую цилиндр с параллельно смещенной осью относительно телескопически входящей части патрубка. В нижней части пылеосадительной камеры установлен съемный короб для сбора пыли.

Экспериментальными исследованиями на промышленных образцах установлено, что увеличение эффективности сжигания горючих компонентов анодных газов зависит от количества подаваемого воздуха, места расположения отверстий для подачи воздуха и объема камеры сгорания. Количество подаваемого воздуха при заданном разрежении в газоходном тракте зависит преимущественно от суммарной величины отверстий, а интенсивность горения - от состава горючей смеси, регулируемой высотой расположения отверстий. Эффективность дожига углерода, его окиси и смолистых веществ определяется также объемом и формой горелки, а пылеулавливания - взаимно перпендикулярным расположением горелки и патрубка, а также наличием пылеосадительной камеры, работающей по принципу бачка-расширителя для снижения скорости пылегазового потока и снабженного внутри пылеотбойными перегородками.

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

Конструктивно горелка имеет большие, чем у прототипа, геометрические размеры, изменено местоположение и размер отверстий для подачи воздуха, в верхней части горелки отвод пылегазовой смеси производится в перпендикулярном горелке направлении, имеется пылеосадительная камера. При расположении отверстий для подвода воздуха в горелку ближе к приливу газосборного колокола, чем 0,05 высоты горелки, происходит разубоживание анодных газов воздухом и концентрация горючих компонентов становится ниже оптимальной. При удалении отверстий от прилива газосборного колокола на расстояние, превышающее 0,15 высоты горелки, сокращается длина зоны дожигания горелки, время пребывания горючей смеси в зоне дожигания и недоокисленные газообразные продукты сгорания попадают в газоходный тракт. Таким образом, снижается эффективность дожигания анодных газов. Оптимальный размер и количество отверстий для подачи воздуха 0,006 - 0,007 от величины площади боковой наружной поверхности горелки определен по результатам испытаний промышленных горелок, имеющих различные геометрические размеры. Оптимальное соотношение диаметра горелки и ее высоты для данного расхода анодных газов лежит в пределах 0,25 - 0,30. При увеличении по отношению к прототипу объема горелки увеличивается температура горения и, соответственно, эффективность дожига горючих компонентов смеси.

Присоединение газоотводящего патрубка к верхней части горелки под прямым углом выполнено для того, чтобы частички твердого углерода отражались верхней торцевой стенкой горелки и более длительное время находились в горелке.

Верхняя торцевая стенка горелки имеет углубление относительно сечения патрубка, что способствует лучшему смешиванию компонентов.

Уменьшение углубления на величину менее 0,01 высоты горелки не оказывает существенного влияния на процесс смешивания компонентов.

Увеличение углубления свыше 0,03 высоты горелки способствует его зарастанию пылью.

Предусмотренная в предлагаемом устройстве пылеосадительная камера позволяет улавливать в течение суток до 1,5 кг пыли и, таким образом, существенно снизить трудозатраты на чистку газоходов. Высота камеры не должна превышать 0,5 высоты горелки и обусловлена величиной хода для опускания анода в шахту электролизера при его пуске или аварийных ситуациях.

Сущность изобретения поясняется графически. На фиг. 1 показан общий вид устройства для сжигания анодных газов алюминиевого электролизера. Оно состоит из чугунной литой горелки 1, установленной на приливе газосборного колокола 2, с отверстиями для подвода воздуха 3. К верхней части горелки под прямым углом присоединен патрубок 4 с люком 5 для продувки горелки 1 и газоходов 6. Патрубок 4 телескопически входит вертикальной частью в пылеосадительную камеру 7.

Устройство работает следующим образом. Анодные газы, скапливающиеся под газосборным колоколом, поступают в горелку 1, установленную на приливе газосборного колокола 2 и находящуюся под разрежением. Поступающий за счет подсоса в отверстия 3 воздух смешивается с анодными газами, образуя горючую смесь. Оптимальный состав горючей смеси определяется для данного расхода анодных газов величиной отверстий для подачи воздуха 3 и местом их расположения. Кроме того, от размера отверстий для подвода воздуха 3 зависит скорость движения газовоздушной смеси в горелке и, следовательно, интенсивность смешения горючих компонентов с воздухом, что в значительной мере определяет качество горючей смеси. В анодных газах взвешены частички углерода. Для их более полного дожигания в грелке предусмотрено резкое (на 90 градусов) изменение направления движения продуктов сгорания. Патрубок 4 присоединен к верхней части горелки под прямым углом. При этом частички углерода отражаются верхней торцевой стенкой горелки и более длительное время находятся в зоне дожигания, что ведет к снижению пылеуноса в газоходный тракт.

Работа пылеосадительной камеры поясняется графически (см. фиг. 2). Патрубок 4 телескопически входит в расширитель 8 через электроизоляционную втулку 10, при этом пылегазовая смесь, достигая днища камеры, где расположен съемный короб-накопитель пыли 11, отражается и направляется вдоль пылеотбойной перегородки 12 в газоход. Таким образом, в расширителе 8 снижается скорость движения пылегазовой смеси и создаются благоприятные условия для седиментации пыли. По мере наполнения короб-накопитель 11 периодически вынимают из пылеосадительной камеры 7 и очищают от пыли. Электроизоляционная втулка 10 обеспечивает электрический разрыв между горелкой и газоходами, что необходимо по правилам техники безопасности.

Сравнительные результаты испытаний в масштабе бригады электролизеров для прототипа и заявляемого устройства приведены в таблице.

Как видно из приведенных данных, эффективность заявляемого устройства существенно выше, чем у прототипа, что при массовом использовании позволит резко снизить количество вредных выбросов в атмосферу.

Устройство служит для улавливания твердых частиц и сжигания анодных газов алюминиевого электролизера. Устройство содержит цельнолитую горелку, установленную на приливе газосборного колокола, причем площадь и место выполнения отверстий для подвода воздуха в горелку строго определены. Горелка верхней частью соединена под прямым углом с патрубком, по которому продукты сгорания в смеси с пылью направляются в пылеосадительную камеру. Устройство позволяет снизить содержание в продуктах горения анодных газов окиси углерода в 3,4 раза, пыли в 1,7 раза и смолистых веществ в 1,4 раза. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

1. Устройство для сжигания анодных газов алюминиевого электролизера, включающее цилиндрическую горелку со щелями, установленную на приливе газосборного колокола, и систему газоходов, отличающееся тем, что горелка, высотой 0,9 - 1,0 высоты анодного кожуха и диаметром 0,25 - 0,30 высоты горелки, в нижней части имеет щели для подачи воздуха, причем нижний край щелей общей площадью 0,006 - 0,007 боковой наружной поверхности горелки расположен на расстоянии 0,05 - 0,15 высоты горелки от прилива газосборного колокола, а верхняя часть горелки выполнена в виде колена и соединена посредством патрубка с пылеосадительной камерой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что патрубок присоединен к верхней части горелки под прямым углом, а нижней частью телескопически вертикально входит через электроизоляционную втулку в пылеосадительную камеру. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пылеосадительная камера представляет собой цилиндрический расширитель, снабженный внутри электроизоляционной втулкой, пылеотбойной перегородкой и съемным коробом-накопителем пыли, причем высота камеры не превышает 0,5 высоты горелки. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя торцевая стенка горелки имеет углубление относительно сечения патрубка 0,01 - 0,03 высоты горелки.