Алюминиевый электролизер с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом Советский патент 1992 года по МПК C25C3/06 C25C3/08 

Изобретение относится к производству алюминия электролитическим способом в электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом и касается, в частности, устройств для сжигания анодных газов, используемых на этих электролизерах.

Улавливание анодных газов, выделяющихся в процессе электролиза алюминия, осуществляется газосборным колоколом, укрепленным в нижней части анодного кожуха. На угловых секциях газосборного колокола по диагонали, как правило, имеются патрубки, на которых установлены горелоч- ные устройства и которые соединены с общей системой газоулавливания

Наибольшее распространение нашли горелки щелевого типа, представляющие собой камеру сгорания в нижней части которой имеются щели для подсоса воздуха

К недостаткам данных конструкций следует отнести недостаточно высокую эффективность сгорания анодных газов из-за отсутствия условий эффективного смешения анодных газов и воздуха.

Более совершенным сточки зрения полноты сжигания анодных газов является устройство, выполненное в виде коллектора, камеры сгорания и газоотводящего колена, при этом коллектор снабжен тангенциально соединенными с ним патрубками, вертикальные участки которых телескопически входят в угловые секции газообразного коXI

сл

о ю

локола смежных электролизеров. А на торцах этих секций установлены свободно лежащие шайбы.

Недостатком этого устройства является то, что твердые и смолистые компоненты анодных газов оседают на стенках патрубков и быстро забивают их, т.к. процесс горения начинается только после смешения газов с воздухом в камере сгорания.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является устройство для сжигания анодных газов алюминиевого электролизера, которое установлено над угловой секцией колокольного газосборника и которое выполнено в виде камеры для сбора газов, соединенной с подколокольным пространством, и камеры сгорания с регулируемой системой подачи воздуха. Устройство работает следующим образом.

Воздух через отверстия, расположенные на торцовых шайбах поступает в пространство между наружным патрубком и внутренней трубой и в подогретом виде смешивается с анодными газами, поступающими из подколокольного пространства через отверстие, выполненное в угловой секции. Сгоревшие продукты удаляются в общую систему газоулавливания. Регулирование количества воздуха, необходимого для сжигания горючих компонентов газа, производится взаимным смещением шайб.

При всех достоинствах данного устройства оно обладает недостатками, а именно:

неполное сгорание входных газов из-за того, что эффективный процесс мешения анодных газов с воздухом происходит в основном только по периферии общего потока газов, проходящих через устройство;

твердые частицы (пыль и смолистые), не успев сгореть из-за несовершенства горе- лочного устройства оседают в газоходах, очистка которых требует больших трудовых и энергетических затрат;

загрязняется окружающая среда вредными выбросами.

Целью изобретения является повышение эффективности дожигания анодных газов, а также улучшения состояния окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что в алюминиевом электролизере с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, включающем анодное устройство, колокольный газосборник в виде секций, установленных на кронштейне анодного кожуха, устройства для сжигания анодных газов, каждое из которых выполнено в виде камеры для сбора газов, соединенной с

подколокольными пространством, и камера сгорания выполнены в виде узких камер, установленных вдоль секции колокольного газосборника на продольной стороне электролизера и отделенных друг от друга перфорированной пластиной, а система подачи воздуха в камеру сгорания выполнена в виде канала для подогрева воздуха, который расположен между стенкой анод0 ного кожуха и камерой сгорания, выполненной со щелью в нижней ее части и крышкой, шарнирно закрепленной на стенке камеры сгорания и установленной с зазором относительно стенки камеры для сбора газов,

5 причем верхняя граница камеры сгорания расположена на уровне верхней границы вертикальной стенки анодного кожуха, при этом устройство для сжигания анодных газов снабжено дроссель-клапаном, выпол0 ненным в виде двух перфорированных пластин, одна из которых выполнена с возможностью перемещения относительно другой.

Горение, т.е. реакция окисления газа

5 кислородом воздуха, происходит лишь на границе между газом и воздухом в слое, называемом фронтом пламени толщиной всего лишь в десятые доли миллиметра. Фронт пламени охватывает струю со всех

0 сторон и поэтому она кажется сплошным факелом. Интенсивное горение идет только в турбулентной части струи, где газ хорошо перемешивается с воздухом - там основная зона пламени.

5 Предлагаемая конструкция устройства для сжигания анодных газов и место расположения его на электролизере позволяет разбить общий поток анодных газов на множество мелких струй, которые при взаимо0 действии с 2-х сторон с предварительно подогретым кислородом воздуха эффективно окисляются, а значит эффективно сжигаются.

На фиг.1 показано устройство, общий

5 вид; на фиг.2 - то же, поперечный разрез; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З; на фиг.5 - узел I на фиг.З.

Электролизер содержит анодное уст0 ройство 1 с анодным кожухом 2 и колокольным гьзосборником 3 в виде секций, установленных на кронштейне 4 анодного кожуха 2. Устройство для сжигания анодных газов содержит корпус 5, закрепленный на

5 анодном кожухе 2 и разделенный стенкой 6 на камеру сгорания 7 и канал для подогрева воздуха 8. Под камерой сгорания 7 имеется камера для сбора газов 8, ограниченная с одной стороны колокольным газосборником 4, а с другой стенкой 10. Для прохода газов

из-под колокольного газосборника 3 в камеру для сбора газов 9 имеются окна 11 в секциях колокольного газосборника 9. Камера для сбора газов 9 и камера сгорания 7 выполнены в виде узких камер, установленных вдоль секции колокольного газосборника 3, на продольной стороне электролизера, причем верхняя граница Камеры сгорания 7 выполнена на уровне верхней границы вертикальной стенки анодного кожуха 2.

Камера для сбора газов 9 и камера сгорания 7 отделены друг от друга перфорированной пластиной 12. Система подачи воздуха в камеру сгорания 7 включает в себя канал 8 для подогрева воздуха, подаваемого в камеру сгорания 7 через щель 13, расположенной в нижней части стенки 6, а также через зазор 14, образованный стенкой 10 и крышкой 15, подвешенной на шарнире 16 к корпусу 5.

Канал 8 может быть выполнен открытым сверху (фиг.2) или закрытым (фиг.З). Во втором случае он имеет патрубок 17 для подсоса воздуха. Для удаления сгоревших газов из камеры сгорания 7 служит патрубок 18. Для регулирования подачи газа и подогретого воздуха в камеру сгорания 7 служит дроссель-клапан, выполненный в виде пластины 19 со щелями 20, жестко прикрепленной к перфорированной пластине 21. К спаренным пластинам 19 и 21 жестко прикреплена втулка 22, в которой установлен конец ступенчатого стержня 23 с возможностью вращения во втулке 22 и возвратно-поступательного перемещения вместе с пластинами 19 и 21, для чего на стержне 24 с обеих сторон втулки 22 установлены шайбы 24 и шплинт 25.

Другой конец стержня 23 установлен в гайке 26, жестко прикрепленной к корпусу 5. Выступающий из гайки 26 конец стержня 23 снабжен рукояткой 27.

Электролизер работает следующим образом.

Газ из-под колокольного пространства через окна 11 колокольного газосборника 3, камеру для сбора газов 9 и перфорированную пластину 12 поступает в камеру сгорания 7. Одновременно с этим воздух через патрубок 17 или открытый проем через канал 8 и щель 13 подогретый стенкой .анодного кожуха 2 и стенкой 6 поступает в камеру сгорания 7. С противоположной стороны в камеру сгорания 7 через зазор 14 между крышкой 15 и стенкой 10 поступает воздух, подогретый стенкой 10.

Регулирование количества подаваемого газа и подогретого воздуха в камеру 7 производится вращением рукоятки 27 по часовой или против часовой стрелки. При этом

стержень 23 через втулку 22 передвигает пластины 21 и 19 итем самым открывает или закрывает доступ газа и одновременно воздуха в камеру 7.

Дроссель-клапан может быть использован также для прочистки отверстий в перфорированных пластинах 12 и 21 в случае их засорения многократным поворотом до упора рукоятки 27 почасовой и против часовой

стрелки.

Таким образом, предложенная конструкция позволяет повысить эффективности сжигания анодных газов за счет сочетания предварительного подогрева воздуха с разбивкой газового потока на множество мелких струй. При этом эффективный подогрев необходимого для сжигания газов воздуха обеспечивается не только за счет тепла от анодного кожуха и стенки камеры сгорания,

но и тепла анодных газов из-под колокольного газосборника. Кроме того предложенная конструкция позволяет регулировать количество сжигамого газа и очищать отверстия в перфорированных пластинах.

Формула изобретения

1. Алюминиевый электролизер с сэмо- обжигающимся анодом и верхним токоподводом, включающий анодное устройство, колокольный газосборник в виде секций, установленных на кронштейне анодного кожуха, устройство для сжигания анодных газов, выполненное в виде газосборной камеры, соединенной с подколокольным пространством, и камеры сгорания с системой регулирования подачи воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения степени сжигания анодных газов и уменьшения количества вредных выбросов, в устройстве для сжигания анодных газов газосборная камера и камера сгорания выполнены плоскими прямоугольными, разделены перфоированной пластиной и

установлены вдоль секции колокольного газосборника на продольной стороне электролизера, а система подачи воздуха в камеру сгорания выполнена в виде канала для его подогрева, расположенного между

стенкой анодного кожуха и камерой сгорания, выполненной со щелью в нижней части и крышкой, шарнирно закрепленной на ней с зазором относительно газосборной камеры.

2. Электролизер по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что устройство для сжигания анодных газов снабжено дроссель-клапаном, выполненным в виде жестко связанных перфорированных пластин и привода их перемещения.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для сжигания анодных газов алюминиевого электролизера. Характерной особенностью предложенной конструкции явллется устройство для сжигания анодных газов В этом устройстве камера для сбора газов и камера сгорания выполнены в виде узких камер, установленных вдоль секции колокольного газосборника на продольной стороне электролизера и отделенных друг от друга перфорированной пластиной, а система подачи воздуха в камеру сгорания выполнена в виде канала для подогрева воздуха, расположенного между стенкой анодного кожуха и камерой сгорания, выполненной со щелью в нижней ее части и крышкой, шарнирно закрепленной на корпусе и установленной с зазором относительно стенки камеры для сбора газов, причем верхняя граница камеры сгорания выполнена на уровне верхней границы анодного кожуха 1 з.п. ф-лы, 5 ил JSRCC&I

Фиг В

Фиг.з

я гч

Ф(Я.В

E-fi

Фи.Ь