Горелочное устройство щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом

Авторы патента:

Капличенко Наталья Марковна (RU)

Баранов Анатолий Никитич (RU)

Шахрай Сергей Георгиевич (RU)

Коростовенко Вячеслав Васильевич (RU)

C25C3/22 - газосборные устройства

Владельцы патента RU 2456383:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, и предназначено для сжигания анодных газов в горелочных устройствах электролизеров с самообжигающимся анодом. В горелочном устройстве щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, состоящем из цилиндрического теплообменника с щелями и патрубка для подвода анодных газов в его нижней части, щели цилиндрического теплообменника выполнены переменной площади нисходящей к патрубку подвода анодных газов, при соотношении предыдущей к последующей как S₁:S₂…:S_n=(1:0,7÷0,5…0,5÷0,2), где S₁:S₂…:S_n - площадь щели цилиндрического теплообменника горелочного устройства, м². Обеспечивается повышение эффективности смешивания сжигаемых анодных газов, увеличение срока службы горелочного устройства. 2 ил.

Известно устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера, оборудованное теплообменником и поворотной шайбой с отверстиями для регулирования объема подсасываемого воздуха (патент RU №2104337, опубл. 10.02.1998). Недостатками известного устройства являются: разность температур нагрева горелочного устройства и поворотной шайбы и разность их линейных расширений; равномерность объемов воздуха, подсасываемого через воздухозаборные щели и, как следствие, смещение ядра пламени от продольной оси горелки.

Известно горелочное устройство щелевого типа с патрубком для подвода анодных газов в его нижней части и отверстиями для подсоса воздуха в цилиндрической (Буркат B.C., Друкарев В.А. Сокращение выбросов в атмосферу при производстве алюминия. - Санкт - Петербург, 2005, 275 с.). Патрубок подвода газов представляет собой прямоугольное колено; отверстия для подвода воздуха - прямоугольные щели равной площади. Недостатками известного устройства являются: неравномерность скорости потока в полости горелочного устройства вследствие бокового подвода анодных газов; смещение ядра пламени от продольной оси горелки; неравномерность износа стенок горелочного устройства.

Задачей заявляемого изобретения является обеспечение симметричности ядра пламени относительно продольной оси горелочного устройства, равномерной концентрации сжигаемых компонентов в поперечном сечении зоны горения, повышение эффективности смешивания сжигаемых анодных газов, увеличение срока службы горелочного устройства.

Технический результат достигается тем, что в горелочном устройстве щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, состоящем из цилиндрического теплообменника с щелями и патрубка для подвода анодных газов в его нижней части, щели цилиндрического теплообменника выполнены переменной площади, нисходящей к патрубку подвода анодных газов, при соотношении предыдущей к последующей как S₁:S₂…:S_n=(1:0,7÷0,5…0,5÷0,2), где S₁:S₂…:S_n - площадь щели цилиндрической части горелочного устройства, м².

Данные пределы отношений площадей воздухозаборных щелей выбраны по следующим соображениям. Ввод анодных газов через патрубок в виде прямоугольного колена изменяет их траекторию на 90°. При этом наибольшая скорость потока наблюдается вблизи стенки патрубка большего радиуса, наименьшая - вблизи стенки патрубка меньшего радиуса. Разность скоростей потока на этих участках, по данным инструментальных измерений, достигает 2-5-кратного, и более, значения. Подсос меньшего объема воздуха через воздухозаборную щель меньшей площади в зону высоких скоростей, и большего объема воздуха, соответственно через воздухозаборную щель большей площади в зону низких скоростей, обеспечивает симметричность потока в горелочном устройстве.

Заявляемое устройство поясняется чертежами. На фиг.1 представлена эпюра скоростей воздуха в щелевом горелочном устройстве, взятом за прототип. На фиг.2 - эпюра скоростей воздуха в горелочном устройстве предлагаемой конструкции.

Горелочное устройство (1) состоит из цилиндрического теплообменника с щелями (2). Подвод анодных газов в горелочное устройство осуществляют через патрубок (3), выполненный в виде прямоугольного колена.

При подсосе воздуха через щели равных площадей происходит смещение потока относительно оси горелочного устройства (фиг.1), что приводит к ускоренному износу его стенки, вдоль которой скорость максимальна. При подсосе воздуха через щели различной площади поток симметричен оси горелочного устройства и его стенки изнашиваются (выгорают) равномерно (фиг.2). Кроме этого, вследствие различных объемов воздуха, подсасываемого через воздухозаборные щели происходит более интенсивное смешивание компонентов.

Технический результат заявляемого устройства заключается в целенаправленном изменении площадей воздухозаборных щелей горелочного устройства, что сопровождается изменением объемов подсасываемого через них воздуха, равномерным распределением пламени в полости горелочного устройства и увеличением срока службы горелки.

Горелочное устройство щелевого типа алюминиевого электролизера самообжигающимся анодом, состоящее из цилиндрического теплообменника с щелями и патрубка для подвода анодных газов в его нижней части, отличающееся тем, что щели цилиндрического теплообменника выполнены переменной площади, нисходящей к патрубку подвода анодных газов, при соотношении предыдущей к последующей как S₁:S₂…:Sn=(1:0,7÷0,5…0,5÷0,2),
где S₁:S₂…:S_n - площади щелей цилиндрического теплообменника, м².

Изобретение относится к охладителю дымового газа из алюминиевых электролизеров при выплавке алюминия и способу охлаждения и очистки дымового газа. .

Способ удаления газов и устройство для его осуществления // 2450090

Изобретение относится к удалению газов из множества электролизных ячеек. .

Способ улавливания анодных газов из алюминиевого электролизера // 2448201

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом, и может быть использовано для удаления анодных газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимся анодом, оснащенных системой автоматической подачи сырья.

Способ улавливания отходящих газов из алюминиевого электролизера // 2448200

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом, и может быть использовано при удалении отходящих газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимся анодом.

Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера содерберга // 2443804

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к оборудованию для электролитического получения алюминия, а конкретно к устройствам для улавливания и удаления отходящих газов алюминиевых электролизеров Содерберга.

Способ очистки горелочного устройства и газоходной сети алюминиевого электролизера // 2437966

Изобретение относится к производству алюминия на электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, в частности к способу очистки горелочного устройства и газоходной сети алюминиевого электролизера.

Система и способ улавливания выбросов из электролизера // 2436872

Изобретение относится к системе и способу улавливания выбросов, производимых электролизером, предназначенным для производства алюминия, и отвода упомянутых выбросов из электролизера в потоке газа.

Способ улавливания выбросов с поверхности анода // 2407827

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к получению алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом с верхним и боковым токоподводом, конкретно к способам, применяемым при получении алюминия, для сокращения фонарных выбросов загрязняющих веществ.

Способ и устройство, используемые при обработке крышек в верхней части конструкции электролитической ванны // 2404293

Изобретение относится к способу и устройству для манипулирования крышками укрытия, используемым в электролитической ванне типа Холла-Эру для производства алюминия.

Газосборный колокол алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом // 2399697

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом. .

Устройство для сбора и эвакуации анодных газов из-под укрытия электролизера с обожженными анодами // 2468127

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия в электролизерах с предварительно обожженными анодами, и может быть применено для улавливания выбросов при выполнении технологических операций, связанных с разгерметизацией укрытий

Устройство для аспирации анодных газов на электролизере с верхним токоподводом // 2484184

Изобретение относится к устройству для аспирации газа электролизера с верхним токоподводом для электролитического получения алюминия

Способ перестановки штырей на алюминиевом электролизере с верхним токоподводом // 2486293

Изобретение относится к способу перестановки штырей на алюминиевом электролизере с верхним токоподводом

Технологическая линия очистки отходящих газов электролитического производства алюминия в электролизерах, оснащенных системой автоматической подачи сырьевых сыпучих материалов // 2494175

Изобретение относится к очистке отходящих газов электролизеров с обожженными анодами, снабженных системой автоматической подачи глинозема. Линия включает блок сухой очистки, содержащий бункер свежего глинозема, вертикальный реактор - адсорбер, соединенный линией подачи свежего глинозема с бункером и снабженный узлом для подачи отходящих газов, узлом подачи свежего глинозема, узлом подачи отработанного глинозема, рукавный фильтр, состоящий из фильтрационной камеры и бункера-накопителя отработанного глинозема, связанного с бункером фторированного глинозема. Блок сухой очистки, соединенный с линией подачи фторированного глинозема к электролизерам и с реактором-адсорбером, включает систему отвода газов из фильтрационной камеры, систему вывода очищенных газов в атмосферу, при этом линия подачи свежего глинозема из бункера в реактор-адсорбер и линия подачи фторированного глинозема из бункера фторированного глинозема в систему централизованной подачи глинозема к электролизерам выполнены в виде аэрожелобов. Бункер свежего глинозема снабжен контуром аэрации сжатым воздухом. Обеспечивается снижение энергетических и эксплуатационных затрат, повышение степени очистки отходящих газов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и устройство проверки и контроля удаления фторида водорода из технологического газа // 2509596

Изобретение относится к способу удаления фторида водорода из технологического газа, образуемого во время получения алюминия из оксида алюминия. Система газоочистки (1) содержит скрубберную камеру (8, 10, 12) для целей смешивания технологического газа с дисперсным оксидом алюминия, и фильтрующее устройство (24, 26, 28), которое расположено ниже по потоку от скрубберной камеры (8, 10, 12) по отношению к направлению потока технологического газа. Устройство измерения диоксида серы (40, 42, 44, 50) функционирует для измерения величины концентрации диоксида серы, который присутствует в технологическом газе ниже по потоку от фильтрующего устройства (24, 26, 28). Контрольное устройство (46) функционально связано с устройством измерения диоксида серы (40, 42, 44, 50) и функционирует для использования измеренной величины концентрации диоксида серы для оценки эффективности удаления фторида водорода посредством системы газоочистки (1). Технический результат заключается в повышение эффективности удаления фторида. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевых электролизеров содерберга // 2526352

Изобретение относится к устройству для улавливания и удаления отходящих газов алюминиевых электролизеров Содерберга. Устройство содержит газосборный колокол, навешенный по периметру анодного кожуха, соединенный с газоходами системы централизованного газоудаления, и патрубки. Не менее двух патрубков установлены симметрично в центральной части продольных сторон, в зоне максимальных температур газосборного колокола и соединены трубопроводами с газоходами системы централизованного газоудаления. Патрубки выполнены с уменьшением площади выходного отверстия патрубка по отношению к входному отверстию. В зоне газосборного колокола, прилегающей к местам установки патрубков, выполнены отверстия для подачи воздуха. В основании патрубков выполнены дополнительные отверстия для подачи воздуха. Дополнительные отверстия в основании патрубков выполнены по оси симметрии патрубков, а соотношение высоты расположения отверстий над основанием патрубков к длине основания патрубков составляет 0,22÷0,27. Обеспечивается горение под газосборным колоколом электролизера и в нижней области патрубков, создание достаточного разрежения для удаления анодных газов из-под газосборного колокола как при полной герметизации газосборного колокола, так и при его частичной разгерметизации с обеспечением снижения выбросов в атмосферу корпуса электролиза. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Защита алюминиевого электролизера с верхним токоподводом // 2532792

Изобретение относится к производству алюминия электролизом расплавов, в частности к укрытию электролизера для получения алюминия с верхним подводом тока. Укрытие алюминиевого электролизера с верхним токоподводом содержит подъемные плиты, газонепроницаемо соединенные с поясом анодного кожуха и боковыми стенками электролизера посредством закрепленных на анодном кожухе поворотных рычагов, каждая продольная сторона укрытия имеет не менее двух отверстий площадью S1, отношение которой к площади всего укрытия S2 составляет S1:S2=0,01÷0,05:1, причем отверстия снабжены герметичными крышками, а само укрытие выполнено с теплоизоляцией. Герметичная крышка выполнена в форме усеченной пирамиды, меньшим основанием обращенной внутрь отверстия, а угол между большим основанием и боковой поверхностью крышки составляет 2-5°. Обеспечивается сокращение выбросов загрязняющих веществ при выполнении технологических операций, связанных с разгерметизацией укрытия, и снижение потребления электролизером электроэнергии. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера // 2534712

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.

Газосборник алюминиевого электролизера (варианты) // 2550478

Изобретение относится к газосборнику для улавливания и термического обезвреживания анодных газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимися анодами (варианты). Газосборник алюминиевого электролизера содержит угловые секции, расположенные на диагонально противоположных углах анодного кожуха, или прямые секции, расположенные в середине продольных сторон анодного кожуха, или угловые и прямые секции, соответственно расположенные на диагонально противоположных углах и в середине продольных сторон анодного кожуха. Каждая угловая или прямая секция газосборника содержит угловую или прямую бесщелевую камеру дожигания и две прямые камеры сгорания со сквозными щелями. Обеспечивается повышение эффективности термического обезвреживания анодных газов при одновременном снижении трудоемкости обслуживания и металлоемкости. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера // 2553137

Изобретение относится к устройствам для сбора и удаления газов на электролизерах с односторонним газоотсосом при поперечном их расположении в корпусе. Устройство содержит балку-коллектор, имеющую верхний и нижний пояса жесткости и двойные вертикальные стенки, между которыми в верхней части балки-коллектора вдоль вертикальных стенок образованы основные газоходные каналы переменного сечения с конфузорами, расположенными вдоль продольной оси балки-коллектора над анодами, одним концом закрепленными на входе в обтекатель, а другим с отверстиями в нижнем поясе жесткости, высота основных газоходных каналов возрастает к торцу балки-коллектора, соединенного с системой газоочистки. Между верхним и нижним поясами жесткости симметрично продольной оси балки-коллектора расположены два дополнительных газоходных канала переменного сечения, соединенные с нижним поясом жесткости с помощью конфузоров, снабженных заслонками и расположенных вдоль продольной оси над анодами между конфузорами основного газоходного канала, при этом с лицевой стороны каждый основной газоходный канал имеет конфузор, установленный в зоне забора металла. Заслонки конфузоров дополнительных газоходных каналов соединены с датчиками включения и выключения дополнительного газоходного канала, при этом все конфузоры установлены наклонно относительно вертикальной оси электролизера. Обеспечивается равномерное газоудаление и повышение его эффективности за счет локального удаления газов при замене анодов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.