УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМЫ ГАЗОУДАЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
DEVICE FOR CLEANING PIPELINE SYSTEM FOR GAS REMOVAL OF ALUMINIUM ELECTROLYSIS

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия на электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, и направлено на повышение эффективности газоотсоса от электролизера. Более конкретно изобретение используется для очистки системы трубопроводов газоудаления (СГУ) алюминиевого электролизера через лючки для обслуживания.
3
3
При производстве 1 тонны алюминия образуется порядка 840-900 м анодного газа. Термическое обезвреживание горючих компонентов анодного газа (смолистые вещества, углеводороды, оксид углерода, водород, бенз(а)пирена) осуществляется в горелочных устройствах. Кроме горючих компонентов в анодном газе содержится пыль в концентрации от 600 до 3000 мг/м, представленная преимущественно частицами глинозема, фтористых солей и углерода, последняя образуется при сгорании анода.
При эксплуатации горелочных устройств и системы газоотсоса пыль из анодных газов оседает в полостях горелок и в газоходной сети. Результатом этого являются погасание горелочных устройств и зарастание газоходной сети, сопровождающиеся увеличением выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и ростом энергозатрат на эвакуацию газов. Известен способ очистки горелочных устройств вручную, с помощью антимагнитных крючков, скребков, клюшек (Куликов Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. Красноярск, 2004, с. 480).
Способ имеет следующие недостатки. Очистка горелочных устройств вручную относится к категории работ повышенной опасности, допуск на выполнение которых оформляется соответствующим образом. Опасные факторы при выполнении работ - высокие температуры, наличие электрических и магнитных полей. Вредные факторы - загазованность и запыленность воздуха рабочей зоны корпуса электролиза. Работы должны выполняться с применением соответствующих средств индивидуальной защиты, кроме того, пыль, удаленная из горелочного устройства, вновь возвращается в электролизер, что приводит в конечном итоге к увеличению съема пены с электролизера, либо частицы углерода, содержащиеся в пыли, попадают в электролит, ухудшая его качество. Ухудшение качества электролита может привести к увеличению расхода электроэнергии и нарушению теплового баланса электролизера. При этом пыль, уносимая газовым потоком из горелочного устройства в систему газоотсоса, также оседает в газоходной сети.
Известен способ очистки горелочного устройства алюминиевого электролизера импульсами, создаваемыми сжатым воздухом, поступающим через сопла, выполненными в горелочном устройстве (заявка на изобретение №2007126313/02, 10.07.2007, опубл. 20.01.2009, бюл. №2).
Недостатком способа является удаление твердых отложений из полости горелочного устройства в систему организованного газоотсоса, что приводит к более интенсивному образованию отложений в газоходной сети.
Известен способ очистки горелочного устройства и газоходной сети алюминиевого электролизера, включающий удаление твердых продуктов горения в систему организованного отсоса импульсами, создаваемыми сжатым воздухом, поступающим через сопла, отличающийся тем, что подачу сжатого воздуха осуществляют через тангенциальные сопла, расположенные в горелочном устройстве и в газоходной сети под углом 36-48° по направлению к оси потока с опережением импульса сжатого воздуха, поступающего в горелочное устройство, импульса сжатого воздуха, подаваемого в газоходную сеть, на 1-5 с. Недостатком этого и других аналогов является потребность вести ручную очистку газоотводных каналов.
Разработка конструкции устройства механизированной очистки трубопроводов системы газоудаления позволяет исключить ручной труд при проведении обслуживания ванны, увеличить производительность в 1,5-2 раза и обеспечить защищенность оператора от вредных воздействий.
Такое решение описано в работе УДК 62-514.1 «РАЗРАБОТКА НАВЕСНОГО СМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗООТВОДНЫХ КАНАЛОВ АНОДНЫХ ВАНН», авт. Гасымов Т.Н., научный руководитель канд. техн. наук Данилов А.К., Сибирский федеральный университет [http://conf.sfu-kras.ru/mn2015/sites/default/files/documents/%D0%9D%D0%B0%D0%B2%D0%B5%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B5%20%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D1%80%D1%83%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5_1.docx], опубл. 2015.
Решение выбрано за прототип.
На автопогрузчик устанавливается подвесное устройство для очистки газоотводных каналов. Суть работы данного подвесного устройства очистки состоит в следующем. Трос, уложенный в барабан, приводимый во вращение при помощи гидропривода, подается в трубу при помощи привода подачи. На конце троса установлена фреза, предназначенная для очистки газохода.
Управление устройством осуществляется кнопками на джойстиках управления в кабине автопогрузчика, включается подача гидравлической жидкости в магистраль устройства. Инструмент чистки осуществляет вращательное и поступательное движение и перемещается внутри трубопровода на определенное расстояние, ограниченное системой контроля механизма подачи, и возвращается обратно.
Недостатком устройства является невозможность его практического применения для чистки систем газоудаления электролизеров. Объясняется это тем, что система одновременной подачи и вращения троса не обеспечивает нужную скорость чистки. При небольшом сопротивлении движению троса в трубе во время чистки происходят временные или постоянные остановки троса. Режим попеременного движения вперед и назад чрезмерно нагружает механизм, работа происходит рывками, путь продвижения троса в трубе во время рывков невозможно контролировать. В прототипе отсутствует демпферный механизм рабочего органа. Устройство по прототипу требует постоянного контроля настроек натяжного устройства и подачи троса.
Техническим результатом заявленного изобретения является возможность механизированной очистки системы трубопроводов газоудаления (СГУ) алюминиевого электролизера через лючки для обслуживания.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлено устройство для очистки трубопроводов системы газоудаления алюминиевого электролизера, выполненное в виде подвесного корпуса для очистки газоотводных каналов, внутри корпуса установлен гидромотор с гидроприводом, отличающееся тем, что гидромотор соединен вращательным моментом со звездочкой посредством цепи, причем звездочка закреплена на валу гидромотора; также на валу установлен барабан со спирально намотанной пружиной, выполненный с возможностью свободного перемещения вдоль оси вала на роликах; пружина выполнена с возможностью перемещения с помощью роликов по направляющей трубе с выходом из корпуса; на свободном конце пружины закреплен чистящий наконечник, а другой конец пружины закреплен на валу внутри барабана.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показана схема устройства изобретения. Спецификация элементов устройства очистки системы трубопроводов газоудаления (СГУ) алюминиевого электролизера: 1 - Корпус, 2 - Барабан, 3 - Ось, 4 - Ролик, 5 - Кольцо, 6 - Направляющий кронштейн, 7 - Вал барабана, 8 - Подшипник, 9 - Звездочка, 10 - Гидромотор, 11 - Фитинг гидравлический поворотный, 12 - Ключ, 13 - Кронштейн ключа, 14, 15 - Гибкий кабель-канал, 16 - Втулка композит, 17 - Труба поворотная, 18 - Подшипник упорный, 19 - Гидроцилиндр, 20 - Узел подшипниковый, 21 - Труба направляющая, 22 - Кольцо, 23 - Замок кольцевой, 24 - Пластина торцевая, 25 - Пластина торцевая, 26 - Втулка шестигранная резьбовая, 27 - Звездочка, 28 - Крепление насадки, 29, 30 - Пластина, 31, 32 - Ручка, 33 - Рым-болт, 34 - Болт, 35 - Гайка стопорная, 36 - Кольцо стопорное, 37 - Болт, 38 - Шайба, 39 - Шайба, 40 - Болт, 41 - Болт, 42 - Гайка, 43 - Виброгаситель, 44 - Виброгаситель, 45 - Ось стопорная, 46 - Тавотница, 47 - Цепь, 48 - Блок стопорный, 49 - Тавотница, 50 - Блок стопорный, 51 - Наконечник, 52 - Болт, 53, 54 - Винт колпачковый, 55 - Ось, 56 - Ролик, 57 - Пружинный вал.
На Фиг. 2 показан вид устройства сбоку в сборе, где 58 - рукоятки для установки устройства на автопогрузчик и ручной переноски.
На Фиг. 3 показано устройства привода и барабана устройства (вид с торца).
На Фиг. 4 показано устройство очистки СГУ в рабочем положении на алюминиевом электролизере.
На Фиг. 5 показан пример очистки вертикальной части трубопровода.
На Фиг. 6 показан пример очистки горизонтальной части трубопровода.
Осуществление изобретения
Принцип действия устройства очистки системы трубопроводов газоудаления (СГУ) алюминиевого электролизера состоит в следующем (см. Фиг. 1 - Фиг. 3). Гидромотор 10 приводит во вращение звездочку 9 посредством цепи 47. Звездочка 9 закреплена на валу 7. Барабан 2 с намотанной пружиной 57 вращается на валу 7 и при этом свободно перемещается вдоль оси вала 7 на роликах 4. Пружина, направляемая роликами 56, выходит из корпуса насадки 1 и перемещается по направляющей трубе 21. При вращении барабана 2 происходит разматывание спирально намотанной пружины и ее продвижение вглубь трубопровода. На свободном конце пружины 57 закреплен чистящий наконечник 51 (см. Фиг. 2). Другой конец пружины закреплен на валу мотора (не показан) внутри барабана 2. Посредством мотора пружина приводится во вращение вокруг своей оси, тем самым приводя во вращение чистящий наконечник 51.
Устройство очистки системы трубопроводов газоудаления алюминиевого электролизера является устройством, позволяющим механизировать одну из ручных операций обслуживания алюминиевого электролизера - очистку трубопроводов системы газоудаления. Устройство работает совместно со специализированной машиной или модифицированным погрузчиком с расширенными функциями гидросистемы. Устройство захватывается адаптерами на стреле машины или погрузчика, подключение гидроприводов устройства к гидросистеме машины или погрузчика осуществляется посредством быстроразъемных соединений (БРС).
Управление устройством обеспечивается органами управления в кабине оператора: подъем и опускание стрелы, включение и отключение подачи чистящего гибкого вала, автоматическое отключение подачи вала по сигналу датчика длины выдвижения. На Фиг. 4 показано устройство очистки СГУ в рабочем положении на алюминиевом электролизере, на Фиг. 5 показан пример очистки вертикальной части трубопровода, на Фиг. 6 показан пример очистки горизонтальной части трубопровода.