КОЛОКОЛЬНЫЙ ГАЗОСБОРНИК АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 2007 года по МПК C25C3/22 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к оборудованию для электролитического получения алюминия.

Улавливание газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимся анодом осуществляется в основном колокольным газосборником, выполненным из навесных секций, укрепленных на нижней части анодного кожуха. На угловых секциях по диагонали имеются патрубки, на которых установлены горелочные устройства для сжигания анодных газов.

Известен колокольный газосборник, выполненный из навесных секций, образующих камеру для прохода газа, с дополнительной замкнутой камерой, размещенной над основной [Авторское свидетельство СССР №418564, МПК С25С 3/22, 1977]. Дополнительная камера предохраняет боковые поверхности анода от окисления и утепляет анод. Это устройство неприменимо при использовании технологии «сухого» анода в электролизерах большой мощности, в которых необходим интенсивный теплоотвод от боковой поверхности. Кроме того, при установке дополнительной камеры уменьшается сечение для прохода анодных газов, увеличиваются скорость газов и пылевынос в систему организованного отсоса газов.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является колокольный газосборник, выполненный из отдельных прямых и угловых навесных секций в виде камер, образующих совместно с анодом канал, по которому удаляются газообразные продукты электролиза на дожиг и очистку [А.И.Басов, Ф.П.Ельцев. Справочник механика заводов цветной металлургии. М., Металлургия, 1981, с.404-405]. На краях секций имеются стыковочные фланцы, на приливах двух угловых секций выполнены посадочные патрубки для горелок и лючки для чистки приливов.

Недостатком конструкции колокольного газосборника является незначительная площадь вертикальных и горизонтальных сечений прилива угловой секции, вследствие чего входная скорость потока анодного газа в приливе угловой секции высокая, чем обусловлен значительный пылевынос в систему организованного отсоса газов. Существующие угловые секции не позволяют обслуживать углы анода без раскрытия ванны электролизера. Кроме того, конструкция рассматриваемого колокольного газосборника не обеспечивает стабильность работы горелочного устройства, так как его камера смешения не подвержена тепловому излучению от тела анода.

Задача изобретения - разработка устройства для улавливания анодных газов, позволяющего уменьшить пылевынос в систему организованного отсоса, улучшить условия обслуживания углов анода и приливов угловых секций за счет увеличения размеров угловых секций и применения лючков прямоугольной или элипсовидной формы. Изобретение позволяет повысить стабильность работы горелочных устройств благодаря обеспечению герметичности ванны при ее очистке от угольной пены возле углов анода.

Достижение вышеуказанной задачи обеспечивается тем, что в колокольном газосборнике алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, выполненным из прямых и угловых навесных секций в виде камер, образующих совместно с анодом канал для прохода газов, с расположенными на приливах двух угловых секций посадочными патрубками для горелок и лючками для их очистки, согласно предлагаемому посадочные патрубки для горелок выполнены в средней и нижней части в виде полых полуцилиндров, а лючки имеют прямоугольную или элипсовидную форму и размещены с возможностью ввода в них инструмента для очистки приливов от пыли и ванны возле углов анода - от угольной пены. При этом объем, охватываемый приливом, составляет 30-40% от объема, охватываемого всей угловой секцией.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки. Угловая секция снизу не только "видит" криолитовый расплав, как в прототипе, но и опирается на глиноземно-криолитовую корку, то есть размеры ее и, соответственно, объем больше. При этом объем, охватываемый приливом, составляет 30-40% от объема, охватываемого всей угловой секцией. Рабочий лючок для обслуживания горелки имеет прямоугольную или элипсовидную форму. Тело анода "видит " стенку прилива угловой секции у входа газов в горелку.

Между отличительными признаками и задачей изобретения имеется следующая связь. Скорость движения анодных газов в угловой секции увеличенного объема уменьшается. Угловая секция при этом выполняет роль пылеосадительной камеры, так как происходит осаждение пыли, и пылевынос в систему организованного отсоса газов уменьшается, что особенно важно при автоматическом питании ванн глиноземом, поскольку сжатый воздух, транспортирующий глинозем, увеличивает пылевой поток.

Прямоугольная или элипсовидная форма лючка, имеющего длинную сторону по горизонтали, позволяет осуществлять не только уборку пыли из-под горелки, но и угольной пены возле угла анода. Обслуживание угла анода без обычной разгерметизации ванны стабилизирует работу горелок.

Стабилизации работы горелки способствует также уменьшение гидравлического сопротивления входа анодных газов в посадочный патрубок, что косвенно подтверждается соотношением скорости входа анодных газов в прилив угловой секции и скорости выхода из посадочного патрубка, равным 0,7-0,8, а также самоподжигание газа при угасании пламени, так как стенка угловой секции у входа газов в горелку постоянно нагрета прямым излучением от тела анода.

Колокольный газосборник поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена угловая навесная секция колокольного газосборника анодных газов алюминиевого электролизера. На фиг.2 показана часть колокольного газосборника, состоящая из двух прямых и одной угловой навесной секций.

Угловая навесная секция 1 состоит из корпуса, по краям которого выполнены фланцы 2. На приливе 3 угловой навесной секции 1 установлены лючок прямоугольной формы 4 и посадочный патрубок для горелки 5, выполненный в средней и нижней части в виде полого полуцилиндра. Прямые и угловые навесные секции в виде камер образуют совместно с анодом канал для прохода газов 6. С помощью фланцев 2 угловая навесная секция 1 стыкуется с прямыми навесными секциями 7 колокольного газосборника.

Колокольный газосборник работает следующим образом. Анодные газы электролизного процесса из-под подошвы анода поступают в канал для прохода газов 6, образованный боковой поверхностью анода и прямыми 7, и угловыми 1 навесными секциями. Под действием разрежения, создаваемого в газоотсасывающей сети источником разрежения, анодные газы поступают в посадочный патрубок 5 прилива 3 угловой навесной секции 1 и далее на дожиг и очистку в аппараты газоотсасывающей сети. Соотношение скорости входа анодных газов в прилив угловой секции и скорости их выхода из посадочного патрубка согласно расчетам составляет 0,7-0,8, вследствие чего угловая секция работает как пылеулавливающая камера, снижая выброс потока пыли в газоотсасывающую сеть. Горизонтально расположенный лючок прямоугольной формы 4 позволяет обслуживающему персоналу вводить в рабочее пространство электролизера технологические инструменты и производить очистку прилива и ванны возле углов анода, стабилизируя при этом работу горелочных устройств.

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

ТаблицаПараметры анодного газа в сборном газоходеПрототипЗаявляемое устройствоТемпература, °С119113Анодный газ, нм³/ч43583563Взвешенные вещества (пылевынос) на одну горелку, кг/ч0,5440,32

По сравнению с прототипом заявляемое устройство согласно данным опытно-промышленных испытаний позволяет уменьшить пылевынос в систему организованного отсоса в 1,7 раза.

Изобретение относится к оборудованию для электролитического получения алюминия, в частности к колокольному газосборнику алюминиевого электролизера. Газосборник выполнен из прямых и угловых навесных секций в виде камер, образующих совместно с анодом канал для прохода газов. Посадочные патрубки для горелок выполнены в средней и нижней части в виде полых полуцилиндров и расположены на приливах двух угловых секций. Лючки для обслуживания газосборника имеют прямоугольную или элипсовидную форму и размещены с возможностью ввода в них инструмента для очистки приливов от пыли и ванны возле углов анода от угольной пены. Объем, охватываемый приливом, при этом составляет 30-40% от объема, охватываемого всей угловой секцией. Техническим результатом является уменьшение пылевыноса в систему организованного отсоса в 1,7 раза. 2 ил., 1 табл.

Колокольный газосборник алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, включающий прямые и угловые навесные секции в виде камер, образующих совместно с анодом канал для прохода газов, расположенные на приливах двух угловых секций посадочные патрубки для горелок и лючки для их очистки, отличающийся тем, что посадочные патрубки для горелок выполнены в средней и нижней части в виде полых полуцилиндров, а лючки имеют прямоугольную или элипсовидную форму и размещены с возможностью ввода в них инструмента для очистки приливов от пыли и ванны возле углов анода от угольной пены, при этом объем, охватываемый приливом, составляет 30-40% от объема, охватываемого всей угловой секцией.