Устройство для улавливания газообразных продуктов, выделяющихся из алюминиевого электролизера

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для улавливания газов от электролизера с самообжигающимся анодом ё период его работы . Гэзоулавливающее устройство включает туннельное арочное укрытие, состоящее из двух внешних секций 4, снабженных в верхней их части газрсборными полостями 19, каждая из которых соединена двумя газоотводящими каналами с газосборным коллектором 10, расположенным под площадкой обслуживания анода, и внутренних секций 6, установленных соответственно на внешних и внутренних направляющих, которые расположены на площадке. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<5II5 C 25 С 3/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4924942/02 (22) 11,02,91 (46) 07,01,93. Бюл, N 1 (71) Братский алюминиевый завод (72) П.А,Колчин, К.Н,Елсуков и З.Н.Грязнова (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 134429, кл. С 25 С 3/22, 1960. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ

ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ, ВЫДЕЛЯЮЩИХСЯ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО ЗЛЕКТРОЛИЗЕРА (57) Изобретение относится к цветной ме. таллургии и может быть использовано для

„с „„17861у6 А1 улавливания газов от злектролизера с самообжигающимся анодом в период его работы. Гэзоулавливающее устройство включает туннельное арочное укрытие, состоящее из двух внешних секций 4, снабженных в верхней их части газосборными полостями 19, каждая из которых соединена двумя газоотводящими каналами с газосборным коллектором IO. расположенным под площадкой обслуживания анода, и внутренних секций

6, установленных соответственно на внешних и внутренних направляющих, которые расположены на площадке, 3 з,п.ф-лы, 4 ил;

1786196 анодом на основе углеродсодержащих масс 35

50

Изсбретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для улавливания газов от электролизера с самообжигающимся анодом в период его работы., Электролитическое получение алюминия связано с выделением значительных объемов вредных газообразных продуктов, источниками которых являются как непосредственно процесс электролиза, так и процесс обжига анода.

Вопросу улавливания газов, выделяющихся из электролизной ванны, уделялось и уделяется большое внимание: предложен целый ряд конструктивных решений бокового укрытия электролизера как у нас в стране, так и за рубежом, Однако эффективность даже самой совершенной системы колокольной газоочистки при принятом режиме обработки электролизера не превышает

86 .

Вопросу создания верхнего укрытия для предотвращения попадания в атмосферу цеха смолистых погонов от испарения пекового связующего с поверхности самообжигающегося анода и вредных газов горения анодной массы при перестановке штырей в нашей стране не уделялось должного внимания и лишь с обострением экологических проблем активизировалась работа по верхнему укрытию, т,к. в отличие от зарубежной практики в нашей стране до настоящего времени производство алюминия, в основном, связано с самоспекающимся со значительным избытком пека.

В 50-70 гг,. когда за рубежом применялась аналогичная отечественной технология электролиза, проблему обезвреживания выделяющихся газов решали в основном путем раздельного улавливания газов электролизной ванны и газов с поверхности айода, Для улавливания электролизных газов предлагались различные конструкции ко- локального газосборника, а проблему улавливания газов с поверхности анода предлагалось решать различными путями, Известен способ предотвращения образования испарений каменно-угольного пека у самоспекающегося электрода (заявка

Японии N 54 — 39205 от 22,11,75, МКИ С 25 С

3/12), по которому на поверхность пасты электрода подают сжатый воздух, вызывающи принудительное охлаждение поверхности пасты, а значи сокращения выбросов смолистых в атмосферу цеха.

Известен способ обезвреживания газов, выделяющихся при извлечении штырей из анода алюминиевого электролизера и ус5

30 тройство для осуществления этого способа, согласно которому во время перестановки штырей газообразные выбросы отсасываются непосредственно от места их выделе. ний и направляются в горелку для сжигания вместе с газами, поступающими иэ нижнего кольцевого газосборника.

Известен способ отсоса и обезвреживания испарений пека, выделяющихся с поверхности самообжигающегося анода алюминиевого электролизера (Чехословакия, патент N 123080 от 11,10,65 г„кл, 40 С, 3/12), по которому испарения пека отсасываются вакуумом к горелке через соединительную трубку, подведенную под открывающуюся крышку, установленную на кожухе анода и закрывающую анод сверху, Данные решения по улавливанию газов с поверхности анода имеют общие недостатки, а именно: не обеспечивают дос гаточно надежную защиту атмосферы цеха от вредных выбросов; сложны в техническом исполнении; трудоемки и неудобны в обслуживании.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является укрытие алюминияевых электролизеров (А.с, N. 134429 от 18.04,60 г., МКИ С 22 d).

Укрытие представляет однорядный туннель, размещенный над ваннами, установленными в одну линию, и выполнено в виде перемещаемых на катучих опорах полых камер, телескопически вводимых одна в другую и состоящих из двух половин, Движение камер осуществляется при помощи попарно сблокированных и синхронно работающих моторов и механизмов, На торцовых частях укрытий имеются уплотнения, а в цилиндрической части сделаны люки с крышками для загрузки ванны глиноземом. Газоотсос осуществляют в местах соединения торцов укрытия через решетки, Укрытие по прототипу работает следующим образом.

Питание глиноземом осуществляют через соответствующие люки в секциях укрытия при помощи перемещающегося в вертикальной плоскости желоба, перестановку штырей и перетяжку анодной рамы осуществляют известными приемами при открытом в требуемом месте укрытии; выливка металла также требует частичного открытия туннеля.

Таким образом, при технологическом обслуживании электролизеров часто возникает необходимость разгерметизации стыкующихся секций, Если полное укрытие

1786196 электролизеров с одновременным улавливанием электролизных и анодных газов является наиболее рациональным решением, то с конструктивной и эксплуатационной точек зрения данное техническое решение 5 имеет ряд существенных недостатков: арочные секции, полностью закрывающие электролизер, очень громоздки, отдельные секции имеют значительный вес (до 2 т); 10 установка такого укрытия значительно . увеличивает трудозатраты и усложняет технологическое обслуживание электролизеров (укрытие неприменимо в корпусах электролиза, оборудованных MHP); 15 объем отсасываемой газовоздушной смеси в связи с совместной эвакуацией электролизных и анодных газов достигает огромных значений (в среднем от укрытия одного электролизеров необходимо удалять 20

23000 м /ч газовоздушной смеси); при технологическом обслуживании электролизера в связи с необходимостью периодического открывания туннеля часть выделяющихся вредностей попадает в ат- 25 мосферу цеха; мощные газовоздушные потоки, удаляемые в нижней части укрытия значительно увеличивают расход глинозема за счет уноса его с газом.

Целью изобретения является улучшение санитарно-гигиенических условий труда в цехах электролиза за счет более эффективного газоулавливания.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для улавливания газообразных продуктов, выделяющихся из алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, включающем укрытие, состоящее из внешних и внутренних арочных секций с уплотнительными элементами, соединенных телескопически с возможностью перемещения относительно друг друга по направляющим, расположенным попарно вдоль электролизера, и газосборный коллектор, внешние и внутренние арочные секции установлены на уровень площадки обслуживания анода, при этом каждая внешняя арочная секция снабжена в верх-. ней части газосборной полостью, которая соединена газоотводящими каналами, огибающими снаружи профиль арки, с газосборным коллектором, верхней стенкой которого является площадка обслуживания анода, снабженная клапаном для соединения с газоотводящими каналами, а в нижней части коллектора выполнены щелевые отверстия, причем газосборная полость, газоотводящие каналы и газосборный коллектор снабжены теплоизоляцией.

Техническая сущность предполагаемого изобретения заключается в следующем.

Предложенное устройство позволяет реализовать известный факт, согласно которому кон вективный поток, образующийся за счет подтекания холодного воздуха, имеет свойство "прилипать" к вертикальным повеохностям с более высокой температурой, Следовательно, поток холодных газов, поступающий с открытых торцов укрытия, будет зажимать анодные газы под укрытием, где смолистые погоны от испарения пекового связующего с поверхности самообжигающегося анода, а также смолосодержащие газы от перестановки штырей под действием разрежения, создаваемого в газосборных полостях обеих внешних секций укрытия, формируются в два конвективно восходящие, организованно удаляемые через газоотводящие каналы потока, Для обеспечения данного механизма газоудаления элементы обеих внешних газосборных секций укрытия, участвующие s формировании и удалении газовых потоков (газосборные полости, газоотводящие каналы), утеплены и являются наиболее теплоемкими участками укрытия, в силу чего восходящие потоки омывают газоотводящие каналы и концентрируются в утепленных газосборных полостях с последующим удалением газов через газоотводящие каналы.

Для более эффективного газоотсоса торцы газосборных полостей заглушены, что создает наиболее благоприятные условия для движения восходящих потоков в зону действия газоотводящих каналов и предупреждает выбивание восходящих потоков из-под укрытия. С этой же целью предусмотрена работа устройства в режиме установившегося технологического процесса и возмущенного, что обеспечивается соответствующими параметрами работы вентиляторов, 8 предложенном устройстве удаление газов осуществляется непрерывно за счет наличия в нем клапана с эластичными створками, установленными вдоль площадки обслуживания анода, являющейся верхней стенкой коллектора. Коллектор, служащий газосборником газообразных выделений с поверхности анода, одновременно работает и как газосборник электролизных газов и газов из-под анодного кожуха за счет выполнения в его нижней части щелевых отверстий.

Известно также, что значительные трудности при формировании качественного самообжигающегося анода вызывает низкая температура анодной массы по периферии анода, в результате чего у стенок анодного

1786196 кожуха образуется намерзший "козырек", препятствующий свободному заполнению пространства между телом анода и кожухом. Наличие в предлагаемом устройстве газосборного коллектора, одной из боковых стенок которого является верхняя часть анодного кожуха, позволяет использовать тепло отходящих газов для увеличения текучести массы по периферии, в результате чего. конус спекания выравнивается, улучшается качество анода по периферии, сокращаются протеки массы под кожух, снижается расход анодной массы, а значит и выделение смолистых при электролизе.

Полное укрытие верха анода исключает. попадание глинозема на его открытую поверхность, что улучшает условия формирования анода и исключает технологическую операцию по удалению пыли струей сжатого воздуха с поверхйости анода перед загрузкой анодной массы.

Наличие в устройстве для улавливания газов секционноподвижного туннельного укрытия, установленного над самообжигающимся анодом на уровне площадки обслуживания анода, внешние секции которого снабжены в верхней их частитеплоизолированными газосборными полостями, каждая из которых соединена теплоизолированными газоотводящими каналами с газосборным теплоизолированным коллектором, верхней стенкой которого является площадка обслуживания анода, а внутренней боковой — кожух анода. причем в нижней части коллектора выполнены щелевые отверстия для улавливания газов из электролизной ванны, а также наличие в устройстве клапана, обеспечивающего непрерывный газоотсос с возможностью его регулирования, составляют новизну данного технического решения по сравнению с прототипом.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и другими решениями в данной области техники выявило использование сходных признаков: установку укрытия на анодном кожухе для улавливания газообразных продуктов. выделяющихся с поверхности самообжигающегося анода (Чехословацкий патент N

123080 от 11.,10,65 r., кл. 40 С, 3/12); наличие в верхней части укрытия газосборных полостей (а.с, N. 852004 от

24,08.78 г., С 25 С 3/22); установку на выходе из газосборника клапана автоматического регулирования газоотсоса (а.с. Ь 251834 от 12,05.68 г., С 22о); вторичный коллектор, размещенный над газосборным колоколом и снабженный отверстиями для поступления газов.(Американский патент N 2943985 от 22.04.57 r., 5 . кл. 204 — 67).

Однако наличие в каждой внешней секции устройства газоотводящих теплоизолированных каналов, огибающих снаружи профиль арки, соединенных с верхней газо10

55 сборной полостью и снабженных клапаном, обеспечивающим в процессе работы электролизера непрерывный газоотсос из-под анодного укрытия, использование в качестве места установки эластичных створок клапана. площадки обслуживания анода, являющийся одновременно верхней стенкой газосборного коллектора, выполняющего также роль утеплителя периферии анода, являются неизвестными до настоящего времени признаками.

Использование в устройстве для улавливания газов данных неизвестных признаков со всеми другими известными признаками позволяет, значительно улучшить экологическую обстановку не только в цехах электролиза, но и сократить вредные выбросы в атмосферу за счет улавливания как газообразных продуктов обжига анода, так и частично газов электролиза

Предлагаемое устройство позволяет решить целый ряд актуальных проблем, стоящих перед алюминиевым производством, а именно .

1) улавливать выделяющиеся с поверхности анода смоляные погоны, отдельные составляющие которых обладают высокой канцерогенной активностью и которые в настоящее время беспрепятственно в полном объеме поступают в атмосферу цеха и далее в окружающую среду, Улавливание вредностей непосредственно на месте их выделения (на каждом электролизере) является с экологической точки зрения наиболее рациональным решением и позволяет: исключить попадание вредностей в рабочую зону цеха и в окружающую среду: снизить кратность цехового воздухообмена;

2) предлагаемая конструкция коллектора позволяет. улавливать газы, выделяющиеся из электролизной ванны при пробивке корки, а также газы, попадание которых в атмосферу цеха обусловлено наличием неплотностей в боковом укрытии электролизера, Причем, предусмотрена регулировка газоотсоса через щели коллектора за счет установки на нем подвижной шторы, выполняющей как функцию шторного укрытия в момент пробивки корки электролита, так и

1786196

10

25

35

50 функцию регулирующего газоотсос шибера, Таким образом, предлагаемые конструкции анодного укрытия и гаэосборного коллектора позволяют уловить весь. комплекс вредностей, выделяющихся в цех электролиза:

„3) газосборный коллектор конструктивно прост, так как образуется двумя реально существующими в электролизере поверхностями (площадкой обслуживания анода и анодным кожухом) и двумя дополнительными, причем боковая стенка коллектора. яв, ляющаяся кожухом анода, позволяет использовать тепло уловленных коллектором газов для обогрева периферии анода; .4) благодаря расположению огибающих профиль внешних секций газоотводящих каналов на наружной поверхности этих секций, используется тепло укрытия для предотвращения засмоления каналов;

5) для обеспечения технологичности работы клапана предлагается обтекаемая форма насадки, например элипсовидная;

6) при выполнении технологических операций па обслуживанию электролизеров требуется временно усиливать газоотсос то с поверхности анода (при перестановке штырей), то от электролизной ванны (при пробивке корки). Для регулировки газоотсаса в предлагаемой конструкции предусматрива: ется как коллектсрный шибер, так и шибер в газоотводящих каналах;

7) позволяет повысить качество анода, а соответственна уменьшить расход аноднай массьг, за счет предупреждения оседания глинозема на поверхности анода;

8) предложенная конструкция устройства для улавливания газов позволяет обслуживать устройство с пульта управления, то-есть работа анадчика в зоне воздействия вредностей сокращается, Таким образом, вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию изобретения "существенные отличия".

Электролизер с предлагаемым устройством для улавливания газов представлен на фиг. 1 (вид спереди), фиг. 2 (вид сверху), фиг. 3 (поперечный ступенчатый разрез, причем внутренняя секция сдвинута под внешнюю секцию), фиг, 4 (выноснай элемент). Устройство состоит из электролизной ванны 1, по продольным сторонам которой установлены колокольные газосборники 2, закрепленные на анодом кожухе 3, на котором устанавливается предполагаемое газоулавливающее устройство, включающее туннельное укрытие, состоящее из двух внешних секций 4, установленных на внешних направляющих 5, и внутренних секций

6, установленных на внутренних напрввляющих 7, причем направляющие расположены на площадке 8 обслуживания анода, снабженной ребрами жесткости9, и включающее газосборный коллектор 10. расположенный под площадкой 8 и установленный на анодной раме 11, причем стенки 8, 12 и 13 коллектора теплоизолированы, в стенке 13 выполнение щелевые отверстия 14, работа которых регулируется подвижной шторой 15, а вдоль площадки 8 выполнен паз 16, на которам закреплены гибкие створки 17, Глухой торец коллектора снабжен люком 18 для периодической его чистки. Внешние секции 4 укрытия снабжены газосборной полостью 19, соединенной газоходными каналами 20 с коллектором 10, причем полость 19 и каналы 20 теплоизолированы. В каналах 20 установлены насадки 21 обтекаемой формы, а в нижней их части предусмотрено уплотнение 22..

Устройство для улавливания газа работает следующим образом, Туннельное укрытие полностью закрывает анод в течение всей работы электролизера.

В туннеле укрытия находятся газовыделяющая поверхность анода, токоподводящие штыри, большая часть анодной рамы с замками и ошиновкой, часть вспомогательных механизмов подъема анода (основной механизм подъема находится вне укрытия) При нормальном положении укрытия вытяжные вентиляторы работают в щадящем режиме, обеспечивая организованную эвакуацию смолистых погонов.

При перестановке штырей положение арак 4 и 6 меняют, так как возникает необходимость обеспечить доступ штанги к штырям. Это осуществляют следующим образом. С пульта управления в сторону сдвигают секцию 4 или 6, закрывающую доступ к намеченному к извлечению штырю. В образовавшемся проеме проводят необходимые работы по подготовке штыря к извлечению, затем подают команду на захват штыря краном. По требованиям безопасности анодчик на момент извлечения штыря и в течение 2-3 минут после извлечения не должен находиться на аноде. Поэтому после окончания подготовки штыря к извлечению анодчик дальнейшее обслуживание укрытия осуществляет с пульта управления, сдвигая разомкнутые секции 4, 6 сразу после извлечения штыря таким образом, чтобы гаэбсборная полость 19 внешней секции 4 находилась над подштыревым отверстием.

В этот момент вентиляторы работают в усиленном режиме. В таком положении секции работают до полного удаления выбросов иэ подштыревого отверстия, После этого работу вентиляторос переводят в нормальный

1786196

12 режим; секции размыкают, анодчик устанавливает новый штырь в обычном порядке и секции устанавливают в исходное положение. По мере надобности цикл указанных работ по замене очередного штыря повторяют.

Формула и зоб ретен и я

1. Устройство для улавливания газообразных продуктов, выделяющихся -из алюминиевого электролизера преимущественно с самосжигающимся анодом. содержащее укрытие из внешних и внутренних арочных секций С уплотнительными элементами, соединенных телескопически, и газосборный коллектор с устройствами для эвакуации газов, отличающееся тем, что, с целью улучшения санитарно-гигиенических условий труда в цехах электролизера за:счет более эффективного газоулавливания, оно снабжено газосборными коробами, размещенными в верхней части каждой внешней арочной секции, соединенными с газосборным коллектором газоотводящими каналами, огибающими снаружи арки и клапаном, размещенным в газосборном кол5 лекторе для соединения с газоотводящими каналами, при этом внешние и внутренние арочные секции установлены на уровне площадки обслуживания анода, 2.Устройство по и. 1, отл и ч а ю ще.10 е с я тем, что клапан выполнен в виде насадки, прикрепленной к нижней части газоходного канала, и двух эластичных створок, установленных в продольном пазу, выполненном в верхней стенке коллектора.

15 3, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что верхней стенкой коллектора является площадка обслуживания анода, а в его нижней части выполнены щелевые отверстия.

20 4, Устройство поп.1. отл ича ю щеес я тем, что газосборный короб с газоотводящими каналами и газосборный коллектор теплоизолированы.

1786196

Составитель П. Колчин l

Техред М.Моргентал Корректор И. Шулла

Редактор А. Рожкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 233 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5