RU2668617C1 - Устройство для сбора и удаления газов в алюминиевом электролизере - Google Patents
Устройство для сбора и удаления газов в алюминиевом электролизере Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668617C1 RU2668617C1 RU2017140384A RU2017140384A RU2668617C1 RU 2668617 C1 RU2668617 C1 RU 2668617C1 RU 2017140384 A RU2017140384 A RU 2017140384A RU 2017140384 A RU2017140384 A RU 2017140384A RU 2668617 C1 RU2668617 C1 RU 2668617C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- height
- channel
- collecting
- main
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 208
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title abstract description 14
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 206010022000 influenza Diseases 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 21
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/22—Collecting emitted gases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройству для сбора и удаления газов в алюминиевом электролизере с предварительно обожженными анодами. Устройство содержит систему газоходов, содержащую горизонтальный основной и дополнительный газоходы, выполненные с возможностью включения/отключения основного и дополнительного газоходов, и газосборные колпаки, при этом каждый из газосборных колпаков соединен первым каналом с горизонтальным основным газоходом, образуя основной контур удаления газов, и вторым каналом с дополнительным вертикальным газоходом, образуя дополнительный контур удаления газов, при этом высота каждого последующего первого канала основного контура увеличивается по потоку газа на 16÷24% от высоты предыдущего первого канала, а высота каждого последующего второго канала дополнительного контура увеличивается по потоку газа на 24÷26% от высоты предыдущего второго канала, в нижней части на внутренней поверхности продольных сторон по меньшей мере одного газосборного колпака вдоль направления движения газа установлены разделительные пластины, длина которых составляет не более 50% от высоты газосборного колпака, с каждой стороны от центральной оси газосборного колпака симметрично установлены по меньшей мере две разделительные пластины, при этом длина каждой следующей по направлению к центральной оси колпака пластины уменьшается по отношению к предыдущей на 25-35%. Раскрыты система для сбора и удаления газов в алюминиевом электролизере и электролизер, содержащие указанное устройство. Обеспечивается: уменьшение объемов удаляемых газов от электролизера при сохранении высокой эффективности удаления в межоперационный период и при выполнении технологических операций на электролизере, связанных с разгерметизацией укрытий. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению алюминия в электролизерах с предварительно обожженными анодами, и может быть применено для уменьшения объемов удаляемых газов от электролизера при сохранении высокой эффективности удаления в межоперационный период и при выполнении технологических операций на электролизере, связанных с разгерметизацией укрытий.
Уровень техники
Известно устройство, в котором газосборный колпак контактирует с коркой в месте отверстия в корке. Целью данного изобретения является сбор отходящих газов из электролизера для очистки фтористых компонентов глинозема. (Патент США 4,770,752 (1988 г. )).
Недостатки известного устройства заключаются в том, что данное изобретение имеет ограничения с точки зрения техобслуживания системы подачи глинозема, расположенного внутри колпака, и возможных повреждений во время замены анодов, поскольку колпак находится близко к анодам и к корке.
Известно устройство, в котором в межоперационный период удаляется стандартизованное количество технологических газов и увеличенное количество технологических газов при открывании крышек анодного кожуха, путем включения дополнительного вытяжного вентилятора. Внутри укрытия установлена разделительная стенка для направления потоков вверх в газовые каналы для снижения выбросов в корпус (патент RU 2251593 С2, МПК С25С 3/20, опубл. 15.11.2000 г. ).
Недостатком устройства-аналога является то, что при разгерметизации электролизера, поток воздуха, затягиваемый под укрытие, перемещает электролизные газы вдоль электролизера и создает под нижним фланцем балки-коллектора застойные области с повышенной концентрацией электролизных газов. В этих областях газы выбиваются в рабочую зону корпуса электролизера через зазоры между анодными штангами и фланцем, а также через зазоры между щитами укрытия.
Известно устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера по патенту RU 2553137, С25С 3/22 опубл. 10.06.2015, содержащее 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.
Недостатком предлагаемого устройства является то, что в устройстве предусмотрено локальное повышение разрежения в зоне замены анодов, без выравнивания разрежения под всем укрытием. Для этого включаются дополнительные газоходы, соединенные с конфузорами, которые снабжены автоматическими заслонками. Через проемы, где сняты створки для замены анода, под укрытие затягивается большой объем воздуха с образованием вихревых потоков распределяющихся под всем укрытием. В результате в других зонах укрытия конфузоры не справляются с удалением газов, и газ через неплотности укрытия будет выбиваться в корпус.Предлагаемое устройство не обеспечивает эффективное удаление газов при выполнении операции замены анодов.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является устройство для сбора горячего газа, отходящего в процессе электролиза, предложенное в патенте WO 2010/033037 А1., МПК С25С 3/22, опубл. 25.03.2010 г., взятое за прототип. В устройстве колпак для удаления газов расположен непосредственно над отверстием в корке и обеспечивает меньший суммарный объем газа отводимого из электролизера с большей концентрацией СО2 и повышенной температурой, что позволяет сократить количество газоочистных установок и повысить потенциал теплообмена. Кроме того, газосборный колпак имеет, как минимум, два входа, т.е. его стенки выполнены двойными. Скорость всасывания между двойными стенками значительно превышает скорость в центре колпака, что формирует дополнительную тягу, которая создает искусственную «воздушную стену», обеспечивающую более эффективный сбор отходящих газов и снижает помехи со стороны поперечных потоков.
Недостатки устройства-прототипа:
В конструкции колпака прототипа эффективное удаление электролизных газов обеспечивается двойными стенками, которые создают искусственную «воздушную стену» и снижают помехи со стороны поперечных потоков. В этом случае смещение колпаков в сторону от пробойников сделает удаление газов не эффективным, а размещение колпака непосредственно над отверстием в корке приведет, в результате работы в агрессивной среде, к повреждению механизмов регулирования потоков отражателя и питателя электролизера.
Желательный диапазон размещения колпака над коркой от 10 до 1000 мм, определяется скоростью уноса глинозема и возможностью проведения операции замены анодов. Для выполнения этого условия необходимо изменение высоты установки колпака при различных операциях, что нарушает герметичность, устройства удаления газов.
Для эффективного удаления газа от электролизера необходимо обеспечить равные объемы удаления газов от всех колпаков, размещенных под укрытием электролизера. Для этого величины разрежения на входе в каждый колпак должны быть одинаковыми, однако в устройстве прототипа система, регулирующая равномерный забор газа под укрытием электролизера, отсутствует.
В устройстве по WO 2010/033037 колпак для сбора технологических газов может быть установлен рядом с питателем, а не представлять с ним единое целое. В этом случае большая часть газов будет затягиваться на периферии колпака, однако для этого необходимо обеспечить равномерный забор газов по длине основания колпака.
При выполнении операции замены анодов открываются крышки укрытия и воздух, затягиваемый через образовавшийся проем, образует вихревые потоки, которые смещают газ в один из торцов электролизера, колпаки в этой зоне не справятся с удалением увеличенного объема газа. Кроме того, «воздушная стена» препятствует затягиванию поперечных потоков газа, выделяющегося через образовавшиеся большие разломы корки электролита, в месте удаляемых анодов.
Таким образом, устройство прототипа не позволяет эффективно удалять электролизные газы, как в межоперационном режиме работы электролизера, так и при выполнении технологических операций. Кроме того, оборудование, размещенное под укрытием, испытывает большие нагрузки со стороны агрессивной среды.
Раскрытие сущности изобретения
В основу изобретения положена задача снижение потерь тепла с отходящими газами от электролизера и уменьшение нагрузки на газоочистные установки при сохранении эффективности удаления газов.
Нагрузка на газоочистные сооружения определяется объемом удаляемых газов с электролизеров. Общий объем удаляемых газов от электролизера с обожженными анодами составляет 3000÷20000 нм3/час, из них только 1%÷2% составляют электролизные газы, а остальное это воздух. Эффективность удаления газов из электролизера определяется показателем к.п.д. системы удаления газов из электролизера, обычно эта величина составляет 98%.
Техническим результатом заявляемого изобретения является уменьшение суммарного объема удаляемых газов из электролизера в несколько раз за счет уменьшения объема воздуха, при выполнении следующих условий:
1. Величина к.п.д. системы удаления газов сохраняется на уровне не менее 98%, как в межоперационном режиме работы электролизера, так и при выполнении технологических операций.
2. Нагрузка со стороны агрессивной среды на оборудование, размещенное под укрытием, не увеличивается.
Для выполнения первого условия в предлагаемом техническом решении в межоперационном режиме работы электролизера обеспечивается равномерность забора газов по длине укрытия электролизера и по длине основания каждого газосборного колпака.
Для выполнения второго условия газосборные колпаки располагаются таким образом, чтобы механизмы для подачи глинозема находились вне зоны забора газов, а колпаки имеют такую конструкцию, которая обеспечивает равномерность забора газов по длине основания каждого газосборного колпака при указанном расположении - вне зоны забора газов.
В одном из вариантов осуществления решение поставленной задачи достигается устройством для сбора и удаления газов в алюминиевом электролизере, которое содержит систему газоходов, содержащую горизонтальный основной и дополнительный газоходы, выполненные с возможностью включения/отключения основного и дополнительного газоходов; и газосборные колпаки, при этом каждый из газосборных колпаков соединен первым каналом с горизонтальным основным газоходом, образуя основной контур удаления газов, и вторым каналом с дополнительным вертикальным газоходом, образуя дополнительный контур удаления газов. Высота каждого последующего первого канала основного контура увеличивается по потоку газа на 16÷24% от высоты предыдущего первого канала, а высота каждого последующего второго канала дополнительного контура увеличивается по потоку газа на 24÷26% от высоты предыдущего второго канала. В нижней части на внутренней поверхности продольных сторон по меньшей мере одного газосборного колпака вдоль направления движения газа установлены разделительные пластины, длина которых составляет не более 50% от высоты газосборного колпака, при этом с каждой стороны от центральной оси газосборного колпака симметрично установлены по меньшей мере две разделительные пластины и длина каждой следующей по направлению к центральной оси колпака пластины уменьшается по отношению к предыдущей на 25-35%.
Согласно одному из вариантов предложенного изобретения колпаки выполнены в виде конфузоров.
Согласно одному из вариантов предложенного изобретения основной и дополнительный контур в верхней части колпаков объединены.
Согласно одному из вариантов предложенного изобретения расстояние между разделительными пластинами составляет не менее 15% от длины основания газосборного колпака.
Кроме того, предложена система сбора и удаления газов в алюминиевом электролизере, которая содержит электролизер, содержащий, по меньшей мере, аноды и пробойники электролитной корки, укрытие электролизера, которое выполнено из съемных щитов, систему газоходов, включающую горизонтальный основной и дополнительный газоходы, выполненные с возможностью включения/отключения основного и дополнительного газоходов и газосборные колпаки, размещенные под укрытием электролизера вдоль его продольной оси между пробойниками электролитной корки, образуя зону забора газов в центре электролизера. На внутренней стороне съемных щитов укрытия горизонтально по отношению к электролитной корке установлены направляющие элементы, выполненные с возможностью направлять потоки газов в зону забора газов, при этом каждый из газосборных колпаков соединен первым каналом с горизонтальным основным газоходом, образуя основной контур удаления газов, и вторым каналом с дополнительным вертикальным газоходом, образуя дополнительный контур удаления газов. Высота каждого последующего первого канала основного контура, увеличивается по потоку газа на 16÷24% от высоты предыдущего первого канала, а высота каждого последующего второго канала дополнительного контура, увеличивается по потоку газа на 24÷26% от высоты предыдущего второго канала. При этом в нижней части на внутренней поверхности продольных сторон по меньшей мере одного газосборного колпака вдоль направления движения газа установлены разделительные пластины, длина которых составляет не более 50% от высоты газосборного колпака. С каждой стороны от центральной оси газосборного колпака симметрично установлены по меньшей мере две разделительные пластины, при этом длина каждой следующей по направлению к центральной оси колпака пластины уменьшается по отношению к предыдущей на 25-35%.
Согласно одному из вариантов предложенного изобретения газосборные колпаки в системе размещены над коркой электролита на расстоянии равном 0,5÷1,5 высоты нового анода электролизера.
Согласно одному из вариантов предложенного изобретения высота укрытия по отношению к уровню электролита составляет 1.5÷2 высоты нового анода.
Также предложен электролизер который содержит устройство для сбора и удаления газов в алюминиевом электролизере, описанное выше.
Приведенные варианты частного выполнения по изобретению не являются единственно возможными. Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия изобретения, определенной независимыми пунктами формулы.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется следующими чертежами:
на фиг. 1 показан общий вид электролизера, который содержит устройство для сбора и удаления газов;
на фиг. 2 показано расположение элементов конструкции для сбора и удаления газов внутри электролизера;
на фиг. 3 показаны элементы основного и дополнительного контуров удаления газов;
на фиг. 4 показан вариант направляющего элемента устройства для сбора и удаления газов, выполненный в виде выступа (поперечный разрез электролизера);
на фиг. 5 показан вариант выполнения направляющего элемента устройства для сбора и удаления газов в виде пластин (поперечный разрез электролизера); на фиг. 6 показано расположение разделяющих пластин в газосборном колпаке (поперечный разрез колпака);
на фиг. 7 показаны основной и дополнительный контуры удаления газов с газосборными колпаками в продольном разрезе.
Осуществление изобретения
Устройство для сбора и удаления газов устанавливается в электролизере. Электролизер - это устройство для производства алюминия электролизом расплавов, содержащее, как правило, аноды, точечные питатели глиноземом с пробойниками, балку-коллектор с газоходами и газосборными колпаками, а также укрытие. Все конструктивные элементы заявленного устройства крепятся на балке-коллекторе (1). Укрытие электролизера (2), выполнено из отдельных щитов, на которых с внутренней стороны жестко установлены направляющие элементы 3 горизонтально по отношению к электролитной корке расплава. Направляющие элементы конструктивно могут быть выполнены в виде пластин или выступов (Фиг. 4 и Фиг. 5) из материалов, используемых для изготовления щитов укрытия, например из алюминия. Количество направляющих элементов определяется скоростью потоков между направляющими и должно обеспечить скорость воздушных потоков больше 2 м/с и меньше 7 м/с, чтобы исключить выбивание газов из электролизера и унос глинозема с поверхности корки. Расположение и длина направляющих элементов определяется конфигурацией укрытия при условии равномерного обтекания анодов.
Газосборные колпаки (4) размещены под укрытием электролизера вдоль его продольной оси между пробойниками электролитной корки над анодами (5), между пробойниками (6), образуя зону забора газов в центре электролизера.
Каждый газосборный колпак (4) соединен первым каналом (8) с горизонтальным основным газоходом (9), образуя основной контур удаления газов, и вторым каналом (8') с дополнительным вертикальным газоходом (10), образуя дополнительный контур удаления газов (Фиг. 3). Высота каждого последующего первого канала основного контура, увеличивается по потоку газа на 16÷24% от высоты предыдущего первого канала, а высота каждого последующего второго канала дополнительного контура, увеличивается по потоку газа на 24÷26% от высоты предыдущего второго канала. Основной (9) и дополнительный (10) горизонтальные газоходы соединены с корпусной системой удаления газов (не показана).
В нижней части на внутренней поверхности продольных сторон по меньшей мере одного газосборного колпака вдоль направления движения газа установлены разделительные пластины, длина которых составляет не более 50% от высоты газосборного колпака (Фиг. 7). С каждой стороны от центральной оси газосборного колпака жестко закрепляют разделительные пластины, при этом длина каждой следующей по направлению к центральной оси колпака пластины уменьшается по отношению к предыдущей на 25-35%. Располагаются пластины симметрично относительно центральной оси колпака, что обеспечивает равные условия забора газа по длине основания колпака. Для исключения застойных зон в колпаке, количество пластин должно быть не менее двух с каждой стороны от центральной оси. Установленные таким образом разделительные пластины разбивают объем колпака на сектора (каналы) с равными скоростями в основании колпака, без образования застойных зон через которые газ не будет удаляться, обеспечивая одинаковую эффективность забора газа в центре колпака и на его периферии. Ширина каждого параллельного канала, предпочтительно, может составлять не менее 15% от длины основания колпака. Достигнутый эффект позволяет располагать колпаки между пробойниками, когда механизмы для подачи глинозема находятся вне зоны забора газов и нагрузка на них со стороны агрессивной среды минимальная.
При отличном расположении и размерах пластин эффект равномерного забора газов в основании колпака, как было неожиданно выявлено разработчиками, не достигается.
Например, увеличение длин пластин или направление их к центру колпака приводило к столкновению потоков отдельных каналов между собой и соответственно к образованию зон с положительным давлением. Газ в этом случае выбивался обратно под укрытие. Расположение пластин в вершине колпака приводило к увеличению скоростей на выходе из колпака. Как следствие, увеличивалось газодинамическое сопротивление колпака, т.е. нагрузка на газоочистные сопротивления также увеличивалась. Также увеличивалась неравномерность забора газов в основании колпака, т.к. в этом случае на входе в колпак образуются зоны с различной величиной разрежения. Кроме того, возможно образование «воздушных стен», аналогичных «воздушным стенам» в прототипе, которые препятствуют забору газов на периферии колпака.
Газосборные колпаки (4) устанавливают над коркой электролита, например, на расстоянии равном 0,5÷1,5 высоты нового анода, а высота укрытия равна 1,5÷2,0 от высоты нового анода. При увеличении высоты укрытия увеличится объем воздуха в составе удаляемых газов, для удаления газов потребуется увеличения разряжения до значений, реализуемых в существующих конструкциях электролизеров, увеличится нагрузка на газоочистные сооружения, а также величина потерь тепла. В случае уменьшения объема станет невозможным выполнение операции замены анодов.
В одном из вариантов спроектированном в процессе разработки изобретения газосборный колпак был выполнен в виде конфузора - устройства, в котором канал плавно ссужается, что увеличивает скорость удаляемых газов и уменьшает потери энергии, затрачиваемой на удаление газа. Высота колпака составила 800 мм, а длина основания 1800 мм, при ширине основания 170 мм. Разделительные пластины были закреплены на высоте 30 мм от основания колпака и направлены вдоль боковых стенок, образуя параллельные каналы для движения газов. Длина первой пластины составила 400 мм, что составляет 50% от высоты колпака. Длины второй и третьей пластины равны 260 мм и 170 мм соответственно. Форма основания колпаков прямоугольник была определена условием выполнения замены анодов и расположением механизмов питания глиноземом под укрытием, при этом колпаки закрывают все пространство в центре электролизера между анодами, за исключением пространства для работы пробойников и питателей. Ширина каждого из параллельных каналов составила 180 мм. Колпаки устанавливали на высоте 50 мм над анодами.
Устройство работает следующим образом. В межоперационный период работы электролизера газ, поступающий под укрытие электролизера (2) через отверстия в местах разрушения корки пробойниками (6), смешивается с воздухом, который попадает через не плотности укрытия и затягивается в колпаки (4) основного горизонтального газохода (9) удаления газов и далее направляется в корпусную систему удаления газов (не показано). Разделительные пластины (7) в колпаках (4) равномерно распределяют газовый поток по основанию колпаков. Равномерность распределения газовых потоков между колпаками (4) обеспечивается распределением сопротивления по длине основного горизонтального газохода (9), путем изменения высоты каналов (8) и (8') в основной газоход. Расположение колпаков (4) над коркой предпочтительно на высоте 0,5÷1,5 от высоты анода (5), между пробойниками (6), что обеспечивает величину разрежения достаточную для полного удаления газов.
При выполнении операций на электролизере, связанных с частичной разгерметизацией электролизера, под укрытие (2), затягивается воздух, который смешивается с анодными газами, образуя вертикальные и горизонтальные вихревые потоки. Направляющие элементы (3), прикрепленные к щитам укрытия с внутренней стороны, разбивают вихревые потоки и направляют их к колпакам (4). Во время выполнения операций (например при замене анодов) газ удаляется одновременно через основной (9) и дополнительный (10) газоходы. Таким образом, величина разрежения под укрытием может быть увеличена в 3÷4 раза, что достаточно для удаления газов при частичной разгерметизации укрытия. Включение и отключение основного и дополнительного газоходов выполняется известными механизмами, например шибером.
При реализации заявляемого устройства объем удаляемых газов с одного электролизера уменьшиться в 2÷4 раза за счет суммарного эффекта от уменьшения объема удаляемых газов, перераспределения потоков газа в зону забора газов и расположения колпаков вблизи выхода электролизных газов под укрытием. При этом достигается эффективность удаления газов к.п.д. =98%÷99%, в зависимости от операций, выполняемых на электролизере.
Установка колпаков под укрытием, вблизи выхода электролизных газов позволяет повысить эффективность удаления газов при меньшем объеме удаляемых газов, а указанная высота установки колпаков над коркой электролита обеспечивает возможность замены анодов без повреждения колпаков. Пластины внутри колпаков обеспечивают равномерный забор газов по длине основания колпаков.
Колпаки одновременно включены в основную и дополнительную систему удаления газов, что обеспечивает эффективное удаление газов, как в межоперационный период работы, так и при выполнении операций.
Указанный диапазон изменения высоты соединительных каналов с колпаками, обеспечивает эффективную работу всех колпаков, т.е. эффективное удаление газов по длине электролизера.
Основной и дополнительный газоход соединяются с колпаками в верхней части колпаков (в вершине конфузоров). Скорость потоков на выходе из конфузоров уже выровнена, и подключение дополнительного контура не приведет к изменению характера течения газов внутри конфузора, т.е. не повлияет на равномерность забора газов в основании колпаков. Газ перераспределяется по контурам пропорционально разрежению в контурах и площади сечений газоходов.
Расположение колпаков между пробойниками на высоте равной от 0,5 до 1,5 от высоты анода позволяет выполнять операцию замены анода без повреждения конструктивных элементов устройства для удаления газов и снижает влияние температур и абразивных частиц на работоспособность пробойников и питателей электролизера.
Claims (22)
1. Устройство для сбора и удаления газов алюминиевого электролизера, содержащее
систему газоходов, содержащую горизонтальный основной и дополнительный вертикальный газоходы, выполненные с возможностью их включения/отключения, и
газосборные колпаки, каждый из которых соединен первым каналом с горизонтальным основным газоходом с образованием основного контура удаления газов и вторым каналом с дополнительным вертикальным газоходом с образованием дополнительного контура удаления газов, при этом высота каждого последующего первого канала основного контура увеличена по потоку газа на 16÷24% от высоты предыдущего первого канала, а высота каждого последующего второго канала дополнительного контура увеличена по потоку газа на 24÷26% от высоты предыдущего второго канала,
при этом в нижней части на внутренней поверхности продольных сторон по меньшей мере одного газосборного колпака вдоль направления движения газа установлены разделительные пластины, длина которых составляет не более 50% от высоты газосборного колпака,
с каждой стороны от центральной оси газосборного колпака симметрично установлены по меньшей мере две разделительные пластины, при этом длина каждой следующей по направлению к центральной оси колпака пластины уменьшена по отношению к предыдущей на 25-35%.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что основной и дополнительный контур в верхней части колпаков объединены.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что колпаки выполнены в виде конфузоров.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расстояние между разделительными пластинами составляет не менее 15% от длины основания газосборного колпака.
5. Система для сбора и удаления газов алюминиевого электролизера, имеющего, по меньшей мере, аноды и пробойники электролитной корки, содержащая
укрытие электролизера, выполненное из съемных щитов,
систему газоходов, включающую горизонтальный основной и дополнительный вертикальный газоходы, выполненные с возможностью их включения/отключения,
газосборные колпаки, размещенные под укрытием электролизера вдоль его продольной оси между пробойниками электролитной корки с образованием зоны забора газов в центре электролизера,
при этом на внутренней стороне съемных щитов укрытия горизонтально по отношению к электролитной корке установлены направляющие элементы, выполненные с возможностью направления потоков газов в зону забора газов,
каждый из газосборных колпаков соединен первым каналом с горизонтальным основным газоходом с образованием основного контура удаления газов и вторым каналом с дополнительным вертикальным газоходом с образованием дополнительного контура удаления газов, при этом высота каждого последующего первого канала основного контура, увеличена по потоку газа на 16÷24% от высоты предыдущего первого канала, а высота каждого последующего второго канала дополнительного контура увеличена по потоку газа на 24÷26% от высоты предыдущего второго канала,
при этом в нижней части на внутренней поверхности продольных сторон по меньшей мере одного газосборного колпака вдоль направления движения газа установлены разделительные пластины, длина которых составляет не более 50% от высоты газосборного колпака,
с каждой стороны от центральной оси газосборного колпака симметрично установлены по меньшей мере две разделительные пластины, при этом длина каждой следующей по направлению к центральной оси колпака пластины уменьшена по отношению к предыдущей на 25-35%.
6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что колпаки выполнены в виде конфузоров.
7. Система по п. 5, отличающаяся тем, что газосборные колпаки размещены над коркой электролита на расстоянии, равном 0,5÷1,5 высоты анода.
8. Система по п. 5, отличающаяся тем, что высота укрытия по отношению к уровню электролита составляет 1,5÷2 высоты анода.
9. Система по п. 5, отличающаяся тем, что основной и дополнительный контур в верхней части колпаков объединены.
10. Система по п. 5, отличающаяся тем, что расстояние между разделительными пластинами составляет не менее 15% от длины основания газосборного колпака.
11. Алюминиевый электролизер, отличающийся тем, что он содержит устройство для сбора и удаления газов по п. 1.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017140384A RU2668617C1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Устройство для сбора и удаления газов в алюминиевом электролизере |
| PCT/RU2018/050084 WO2019098888A1 (ru) | 2017-11-20 | 2018-07-26 | Устройство для сбора и удаления газов в алюминиевом электролизере |
| CA3082087A CA3082087C (en) | 2017-11-20 | 2018-07-26 | Device for collecting and removing gases in an aluminum reduction cell |
| CN201880074515.2A CN111356788B (zh) | 2017-11-20 | 2018-07-26 | 用于收集和去除铝还原槽中的气体的装置 |
| NO20200539A NO20200539A1 (en) | 2017-11-20 | 2020-05-08 | Device for collecting and removing gases in an aluminum electrolysis cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017140384A RU2668617C1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Устройство для сбора и удаления газов в алюминиевом электролизере |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2668617C1 true RU2668617C1 (ru) | 2018-10-02 |
Family
ID=63798231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017140384A RU2668617C1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Устройство для сбора и удаления газов в алюминиевом электролизере |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111356788B (ru) |
| CA (1) | CA3082087C (ru) |
| NO (1) | NO20200539A1 (ru) |
| RU (1) | RU2668617C1 (ru) |
| WO (1) | WO2019098888A1 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO20190343A1 (en) * | 2019-03-14 | 2020-09-15 | Norsk Hydro As | Arrangement for collection of hot gas from an electrolysis process, and a method for such gas collection |
| CN116555842B (zh) * | 2023-02-27 | 2025-08-05 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种框架可拆式电解槽烟气收集罩结构 |
| CN116463682A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-07-21 | 沈阳北冶冶金科技有限公司 | 一种铝电解槽高温阳极气体的集收装置与集收方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57174483A (en) * | 1981-04-17 | 1982-10-27 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Method and device for continuous measurement of current efficiency of aluminum electrolyzing cell |
| SU1025756A1 (ru) * | 1981-11-26 | 1983-06-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алюминиевой,Магниевой И Электродной Промышленности | Устройство дл улавливани газов,выдел ющихс при производстве алюмини электролизом |
| WO2010033037A1 (en) * | 2008-09-19 | 2010-03-25 | Norsk Hydro Asa | A device for collection of hot gas from an electrolysis process, and a method for gas collection with said device |
| RU2468127C1 (ru) * | 2011-05-10 | 2012-11-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Устройство для сбора и эвакуации анодных газов из-под укрытия электролизера с обожженными анодами |
| RU2553137C1 (ru) * | 2014-01-23 | 2015-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2806742B1 (fr) * | 2000-03-24 | 2002-05-03 | Pechiney Aluminium | Implantation d'installations d'une usine d'electrolyse pour la production d'aluminium |
| NO314469B1 (no) * | 2001-06-25 | 2003-03-24 | Alstom Technology Ltd | Fremgangsmåte og anordning for gasstransport |
| GB0705439D0 (en) * | 2007-03-22 | 2007-05-02 | Alstom Intellectual Property | Improved flue gas cooling and cleaning arrangment |
| CN201485516U (zh) * | 2009-08-10 | 2010-05-26 | 山东滨州渤海活塞股份有限公司 | 双通道式合金铝电解烟气净化除尘器 |
| CN102312253A (zh) * | 2010-06-29 | 2012-01-11 | 沈阳铝镁设计研究院有限公司 | 铝电解槽双烟管集气管路系统及控制方法 |
| CN201793776U (zh) * | 2010-06-29 | 2011-04-13 | 沈阳铝镁设计研究院 | 铝电解槽双烟管集气管路系统 |
| CN102995064A (zh) * | 2012-12-24 | 2013-03-27 | 云南云铝涌鑫铝业有限公司 | 电解烟气的收集装置 |
| CN106149007A (zh) * | 2015-04-22 | 2016-11-23 | 沈阳铝镁科技有限公司 | 铝电解槽用多段独立式集气下烟道结构 |
| RU2603524C1 (ru) * | 2015-06-15 | 2016-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера |
| CN105154921B (zh) * | 2015-09-30 | 2017-10-10 | 东北大学设计研究院（有限公司） | 一种电解槽烟道清灰装置及清灰方法 |
-
2017
- 2017-11-20 RU RU2017140384A patent/RU2668617C1/ru active
-
2018
- 2018-07-26 CA CA3082087A patent/CA3082087C/en active Active
- 2018-07-26 CN CN201880074515.2A patent/CN111356788B/zh active Active
- 2018-07-26 WO PCT/RU2018/050084 patent/WO2019098888A1/ru not_active Ceased
-
2020
- 2020-05-08 NO NO20200539A patent/NO20200539A1/no unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57174483A (en) * | 1981-04-17 | 1982-10-27 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Method and device for continuous measurement of current efficiency of aluminum electrolyzing cell |
| SU1025756A1 (ru) * | 1981-11-26 | 1983-06-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Алюминиевой,Магниевой И Электродной Промышленности | Устройство дл улавливани газов,выдел ющихс при производстве алюмини электролизом |
| WO2010033037A1 (en) * | 2008-09-19 | 2010-03-25 | Norsk Hydro Asa | A device for collection of hot gas from an electrolysis process, and a method for gas collection with said device |
| RU2468127C1 (ru) * | 2011-05-10 | 2012-11-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Устройство для сбора и эвакуации анодных газов из-под укрытия электролизера с обожженными анодами |
| RU2553137C1 (ru) * | 2014-01-23 | 2015-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019098888A1 (ru) | 2019-05-23 |
| CN111356788B (zh) | 2022-07-05 |
| CA3082087C (en) | 2021-11-09 |
| CA3082087A1 (en) | 2019-05-23 |
| CN111356788A (zh) | 2020-06-30 |
| NO20200539A1 (en) | 2020-05-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2668617C1 (ru) | Устройство для сбора и удаления газов в алюминиевом электролизере | |
| EP2407228B1 (en) | Gas cleaning unit and method for cleaning gas | |
| EP1252373B1 (en) | A method and device for operating an electrolytic cell | |
| RU2385975C2 (ru) | Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера | |
| CN102824967A (zh) | 轴流式多管旋风除尘器 | |
| US20110240458A1 (en) | Stripping column and process for extracting a component from a liquid medium | |
| RU2584104C2 (ru) | Теплообменник электролизера | |
| RU2344881C1 (ru) | Электрофильтр | |
| CN105233987A (zh) | 均流式静电除尘器 | |
| US20070240996A1 (en) | Apparatus for collection and removal of gases from an aluminum reduction cell | |
| RU2584101C2 (ru) | Система сбора неочищенного газа | |
| RU2553137C1 (ru) | Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера | |
| RU2603524C1 (ru) | Устройство для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера | |
| KR100536877B1 (ko) | 코크스 건식 소화 설비의 가스 출구 플루부의 구조 | |
| CN204564727U (zh) | 实验室废气净化通风柜 | |
| CN105823195A (zh) | 一种空气净化器 | |
| CN115928153B (zh) | 一种电解槽用高位分区集气装置 | |
| CN218626451U (zh) | 一种压力调节器及单孔炭化室压力调节器 | |
| CN216716481U (zh) | 自循环空气净化器 | |
| CN222830313U (zh) | 一种风幕式闭罩除尘组件及冶炼产钢系统 | |
| WO2013137463A1 (ja) | セパレーター | |
| CN215177026U (zh) | 一种铝铁合金熔炼用防火组件及烟气净化系统 | |
| CN214809198U (zh) | 一种机柜式过滤油箱 | |
| CN210165512U (zh) | 一种铝型材生产线通风散热装置 | |
| CN107903918B (zh) | 一种竖式余热回收装置的供气结构及供气方法 |