ГАЗОСБОРНЫЙ КОЛОКОЛ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С САМООБЖИГАЮЩИМСЯ АНОДОМ
GAS COLLECTING BELL OF ALUMINIUM ELECTROLYTIC CELL WITH SELF-BAKED ANODE

Заявляемое изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, и направлено на повышение эффективности дожита анодных газов в горелках.
Известен газосборный колокол, состоящий из прямых и угловых секций, подвешиваемых по всему периметру анодного кожуха электролизера [Басов А.И., Ельцев Ф.П. Справочник механика заводов цветной металлургии. М.: Металлургия, 1981. - 495 с.].
Однако использование известного газосборного колокола не позволяет обеспечить устойчивую работу горелок. Это обусловлено тем, что патрубок, предназначенный для установки горелки и выполненный в виде прямоугольного колена, подвержен зарастанию пылевыми отложениями, препятствующими поступлению газов в зону горения.
Известен колокольный газосборник алюминиевого электролизера [Патент РФ №2303660, опубл. 27.07.2007], взятый за прототип. Газосборник выполнен из прямых и угловых навесных секций в виде камер, образующих совместно с анодом канал для прохода газов. Посадочные патрубки для горелок выполнены в средней и нижней части в виде полых полуцилиндров и расположены на приливах двух угловых секций.
Однако использование известного колокольного газосборника не обеспечивает поддержание температуры газов на входе в горелку на уровне, достаточном для воспламенения. Обусловлено это тем, что посадочные патрубки играют роль пылеосадительных камер, препятствующих выносу пыли из-под газосборного колокола в горелку. В результате на поверхности расплава, непосредственно под посадочным патрубком, образуется слой отложений, являющихся теплоизолятором, препятствующим нагреву газов до температуры расплава. Удаление пылевых отложений из-под посадочного патрубка затруднительно вследствие неудобства доступа к ним. Последнее обусловлено конструктивными особенностями посадочного патрубка, внутренняя полость которого выходит за наружные габариты угловой секции колокольного газосборника.
Основной задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности дожига анодных газов в горелках.
Достигается это тем, что газосборный колокол алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, включающий прямые и угловые навесные секции в виде камер, образующих совместно с анодом канал для прохода газов, расположенные на двух угловых секциях посадочные патрубки для горелок с лючками для удаления отложений, посадочные патрубки для горелок выполнены в виде усеченных конусов и расположены на стенках угловых секций газосборного колокола, при этом отношение объема усеченного конуса к объему канала для прохода газов под угловой секцией газосборного колокола находится в пределах (0,2÷0,8):1.
Посадочные патрубки выполнены в виде усеченных конусов и расположены на стенках угловых секций. Такое расположение патрубков обеспечивает поддержание температуры газов на входе в горелку на уровне, достаточном для воспламенения газовой смеси вследствие близости расположения поверхности расплава; позволяет использовать избыточное давление в канале для прохода газов на создание необходимого перепада разрежений в горелке; исключает риск зарастания полости горелки пылевыми отложениями; обеспечивает удобство удаления пылевых отложений с поверхности расплава. Посадочный патрубок в виде усеченного конуса создает меньшее, в сравнении с прототипом, аэродинамическое сопротивление движению газов из газоходного канала в горелки.
Отношение объемов усеченного конуса к объему канала для прохода газов под угловой секцией газосборного колокола выбрано по следующим соображениям. Применение усеченного конуса объемом, меньшим 0,2 объема газоходного канала под угловой секцией газосборного колокола, создает высокое аэродинамическое сопротивление движению газов из-под газосборного колокола в горелочное устройство вследствие того, что на входе в посадочный патрубок происходит столкновение двух встречных потоков, движущихся из-под продольной и торцевой сторон подколокольного пространства. Применение усеченного конуса объемом, превышающим 0,8 объема газоходного канала под угловой секцией газосборного колокола, значительно увеличивает габариты и массу угловой секции.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен фрагмент газосборного колокола, включающий угловую секцию. На фиг.2 - вид A-A фиг.1.
Газосборный колокол, включающий прямые 1 и угловые 2 секции, по всему периметру анодного кожуха 3 крепятся с помощью пояса 4, образуя таким образом канал для прохода газов 5, ограниченный снизу поверхностью расплава 6. Посадочный патрубок 7 для установки горелки выполнен в виде усеченного конуса и расположен на стенке угловой секции. Удаление отложений из-под газосборного колокола осуществляют через лючок 8.
Газосборный колокол работает следующим образом. Образующиеся в электролизере анодные газы по каналу 5, образованному анодным кожухом 3, поясом 4, прямыми 1 и угловыми 2 секциями и ограниченному снизу поверхностью расплава 6, движутся к угловым секциям 2. Из-под угловой секции анодные газы через патрубок 7 поступают в горелку на дожиг. Пылевые частицы, уносимые газовым потоком с поверхности расплава 6, оседают под патрубком 7. Удаление осевших частиц осуществляют через лючок 8, расположенный в посадочном патрубке.
Преимуществами заявляемого изобретения являются: поддержание температуры газов на входе в горелку на уровне, достаточном для воспламенения газовой смеси; использование избыточного давления в канале для прохода газов на создание необходимого перепада разрежений в горелке; удобство удаления отложений из-под газосборного колокола.