ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С ИНТЕНСИВНЫМ СМЕШИВАНИЕМ КОМПОНЕНТОВ

Заявляемая полезная модель относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, и предназначена для сжигания анодных газов в горелочных устройствах электролизеров с самообжигающимся анодом.
Известно горелочное устройство щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, в котором повышение интенсивности смешивания сжигаемых анодных газов с воздухом обеспечивается целенаправленным изменением площадей воздухозаборных щелей горелочного устройства, что сопровождается изменением объемов подсасываемого через них воздуха [патент РФ на изобретение №2456383, опубл. 20.07.2012 г.].
Недостатком известного устройства является смешивание компонентов лишь на входе в горелку, что обусловливает в камере сгорания диффузионный режим горения.
Известно горелочное устройство алюминиевого электролизера, в котором интенсивное смешивание сжигаемых анодных газов с воздухом обеспечивается завихрителем, расположенном в камере сгорания горелочного устройства [патент РФ на изобретение №2456380, опубл. 20.07.2012 г.].
Недостатком известного устройства является статичность и малый диаметр завихрителя, не обеспечивающий полный контакт завихряющих элементов с газовым потоком.
Целью заявляемой полезной модели является повышение интенсивности смешивания сжигаемых анодных газов с воздухом и увеличение эффективности дожига горючих компонентов анодного газа.
Поставленная цель достигаются тем, что в горелочном устройстве алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов, содержащем посадочный патрубок с воздухозаборными щелями, камеру сгорания и завихритель, закрепленный на подшипниковом валу с возможностью вращения под действием сил, создаваемых движущимся газовоздушным потоком, при этом, завихритель выполнен в виде пропеллера и расположен в посадочном патрубке горелочного устройства на уровне верхней кромки воздухозаборных щелей, при этом отношение диаметра завихрителя d к диаметру посадочного патрубка D составляет d:D=(0,8÷0,9):l.
Выполнение завихрителя в виде пропеллера обеспечивает целенаправленное закручивание сжигаемого газового потока в горелочном устройстве, что сопровождается увеличением интенсивности смешивания и дожига горючих компонентов анодного газа.
Размещение завихрителя на уровне верхней кромки воздухозаборных щелей обеспечивает предварительное смешивание сжигаемых анодных газов и воздуха до их входа в камеру сгорания, с соответствующим увеличением эффективности дожига горючих компонентов.
Размещение завихрителя ниже верхней кромки воздухозаборных щелей несет риск выбивания смешиваемых компонентов - анодного газа и воздуха, в атмосферу корпуса электролиза. Размещение завихрителя выше верхней кромки воздухозаборных щелей несет риск того, что лопасти завихрителя попадут в зону воспламенения сжигаемой газовоздушной смеси, отчего они подвергнутся ускоренному износу.
Диаметр завихрителя d, равный 0,8÷0,9 диаметра посадочного патрубка D, обеспечивает практически полный контакт и перемешивание сжигаемых анодных газов, поступающих в горелочное устройство снизу посадочного патрубка, и воздуха, подсасываемого через воздухозаборные щели. Уменьшение отношения d:D<(0,8÷0,9):1 несет риск снижения качества перемешивания анодных газов с воздухом перед их входом в камеру сгорания. Превышение отношения d:D>(0,8÷0,9):1 несет риск касания лопастей внутренней стенки посадочного патрубка и заклинивания завихрителя в случае деформации подшипникового вала, вызванной действием термических сил.
Заявляемая полезная модель поясняется графически. Горелочное устройство с камерой сгорания 1 и посадочным патрубком 2, оборудованным воздухозаборными щелями 3, содержит завихритель 4, выполненный в виде пропеллера и размещенный в посадочном патрубке на уровне верхней кромки воздухозаборных щелей. Завихритель закреплен на валу 5, возможность вращения которого обеспечивает подшипник 6, размещенный с наружной стороны горелочного устройства.
Горелочное устройство работает следующим образом. Анодные газы, поступающие снизу посадочного патрубка 2 и воздух, подсасываемый через воздухозаборные щели 3, перед поступлением в камеру сгорания 1 предварительно перемешиваются завихрителем 4, закрепленном на валу 5, возможность вращения которого обеспечивает подшипник 6, размещенный с наружной стороны камеры сгорания. Предварительное перемешивание обеспечивает повышение эффективности дожига горючих компонентов анодного газа. Размещение подшипника с наружной стороны камеры сгорания обеспечивает возможность его замены без демонтажа горелочного устройства.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в целенаправленном смешивании сжигаемых анодных газов с воздухом, что сопровождается увеличением эффективности дожига горючих компонентов анодного газа.