УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 2014 года по МПК C25C3/22 

Описание патента на изобретение RU2534712C1

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.

Похожие патенты RU2534712C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2007
  • Сторожев Юрий Иванович
  • Поляков Петр Васильевич
  • Кирко Владимир Игоревич
  • Горюнов Михаил Владимирович
RU2345178C2
ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО С ДЕФОРМИРУЕМЫМИ СТЕНКАМИ ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2009
  • Сторожев Юрий Иванович
  • Поляков Петр Васильевич
  • Дектерев Александр Анатольевич
  • Необъявляюший Павел Анатольевич
  • Черкасов Евгений Иванович
  • Петрова Яна Игоревна
RU2393273C1
Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера 2017
  • Шахрай Сергей Георгиевич
  • Скуратов Александр Петрович
  • Белянин Александр Владимирович
  • Бе-Юн-Цин Артем Владимирович
  • Зырянов Алексей Владиславович
  • Кондаков Вадим Викторович
  • Лобанов Алексей Николаевич
RU2664584C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ДВОЙНЫМ АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ ЭФФЕКТОМ 2001
  • Сторожев Ю.И.
  • Поляков П.В.
  • Вербицкий А.В.
  • Баранцев А.Г.
  • Савинов В.И.
RU2203985C2
Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера 2018
  • Шахрай Сергей Георгиевич
  • Дектерев Александр Анатольевич
  • Скуратов Александр Петрович
  • Необъявляющий Павел Анатольевич
  • Шарыпов Никита Анатольевич
  • Минаков Андрей Викторович
  • Белянин Александр Владимирович
  • Шахрай Антон Сергеевич
RU2697148C1
Способ удаления анодных газов алюминиевого электролизера 2016
  • Шахрай Сергей Георгиевич
  • Щеглов Евгений Леонидович
  • Мазуренко Владимир Валерьевич
  • Белянин Александр Владимирович
  • Кондратьев Виктор Викторович
  • Твердохлебова Татьяна Валерьевна
  • Голдаев Сергей Васильевич
RU2621322C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2006
  • Сторожев Юрий Иванович
  • Поляков Петр Васильевич
  • Исаева Яна Игоревна
RU2338012C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1999
  • Баранцев А.Г.
  • Тихомиров В.Н.
  • Цымбалов С.Д.
  • Матвиенко В.А.
  • Безбородов Л.С.
  • Цыбульский О.П.
RU2149224C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО ДОЖИГАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2005
  • Куликов Борис Петрович
  • Сторожев Юрий Иванович
  • Железняк Виктор Евгеньевич
RU2294406C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1999
  • Безбородов Л.С.
  • Сторожев Ю.И.
  • Заболоцкий В.К.
  • Макашев Г.Н.
  • Козьмин Г.Д.
  • Печерская Т.Д.
  • Афанасьев Е.А.
RU2164558C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 534 712 C1

Реферат патента 2014 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

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.

Формула изобретения RU 2 534 712 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2534712C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2007
  • Сторожев Юрий Иванович
  • Поляков Петр Васильевич
  • Кирко Владимир Игоревич
  • Горюнов Михаил Владимирович
RU2345178C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2006
  • Сторожев Юрий Иванович
  • Поляков Петр Васильевич
  • Исаева Яна Игоревна
RU2338012C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО ДОЖИГАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2005
  • Куликов Борис Петрович
  • Сторожев Юрий Иванович
  • Железняк Виктор Евгеньевич
RU2294406C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2004
  • Куликов Борис Петрович
  • Поляков Петр Васильевич
  • Сторожев Юрий Иванович
RU2269610C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2001
  • Буркат В.С.
  • Зорько Н.В.
  • Истомин А.Г.
  • Рыбкин К.К.
  • Устьянцев А.Ф.
RU2194096C2
ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО 0
SU301504A1

RU 2 534 712 C1

Авторы

Шахрай Сергей Георгиевич

Бажин Владимир Юрьевич

Кондратьев Виктор Викторович

Белянин Александр Владимирович

Гронь Вера Александровна

Даты

2014-12-10Публикация

2013-06-27Подача