ГАЗООТСАСЫВАЮЩАЯ СЕТЬ ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО КОРПУСА

Полезная модель относится к оборудованию для электролитического получения алюминия, в частности к устройствам для улавливания и удаления отходящих газов алюминиевых электролизеров, и предназначено для транспортировки анодных газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимися анодами к газоочистной установке.
Из технической литературы известна схема участка системы газоудаления от промышленных установок [Д.В.Бойков, А.А.Дектерев «Моделирование потокораспределения неизотермических многокомпонентных газовых смесей в сетях» В: «Науково-технiчний збiрник №101» [получено 2011-11-07], стр.356-363, рис.1], содержащую установку, соединенную посредством канала с горелкой, которая через спуск (газоход) подключена к сборному газоходу бригады.
В качестве наиболее близкого аналога к заявляемому техническому решению выбрана газоотсасывающая сеть электролизного корпуса [С.Г.Шахрай, В.В.Коростовенко, И.И.Ребрик. Совершенствование систем колокольного газоотсоса на мощных электролизерах Содерберга. Красноярск, ИПК СФУ, 2010 г., стр.61, рис.3.32 (верхняя часть)], содержащая дымососы, расположенные внутри электролизного корпуса четыре бригады, каждая из которых образована двумя ветвями продольных подкорпусных газоходов, соединенных с поперечным подкорпусным газоходом, причем к каждой ветви продольного подкорпусного газохода через спуски подключены горелки, соединенные с газосборными колоколами электролизеров, а на выходе из-под корпуса каждый поперечный подкорпускной газоход оборудован регулируемым шибером, и внекорпусной магистральный газоход, соединенный с газоочистной установкой (ГОУ).
Недостатком данной сети является низкая эффективность термического обезвреживания анодных газов в крайних бригадах вследствие неравенства сопротивлений внекорпусных газоходов смежных бригад.
При одинаковой геометрии подкорпусных газоотсасывающих трасс двух бригад половины корпуса, одинаковых температурах газопотоков и загрязненности газоходов объем газов, удаляемых от крайней бригады, будет меньше объема газов, удаляемых от ближней бригады, находящейся ближе к дымососу. Это обусловлено тем, что суммарная длина газоотсасывающей трассы крайней бригады больше суммарной длины газоотсасывающей трассы ближней бригады на величину расстояния между поперечными подкорпусными газоходами обеих бригад. На преодоление сопротивления этого участка газовой трассы затрачивается часть разрежения, соответствующего точке слияния газопотоков от обеих бригад. При недостаточных объемах газоотсоса дальние горелки крайних бригад гаснут или «газят» в рабочее пространство электролизного корпуса.
Задачей полезной модели является повышение эффективности термического обезвреживания анодных газов, транспортируемых через газоотсасывающую сеть в газоочистную установку.
Техническим результатом является увеличение объемов газоотсосов из крайних бригад, достигаемого изменением конструкции и схемы соединения внекорпусных газоходов.
В газоотсасывающей сети электролизного корпуса, содержащей дымососы, расположенные внутри электролизного корпуса четыре бригады, каждая из которых образована двумя ветвями продольных подкорпусных газоходов, соединенных с поперечным подкорпусным газоходом, причем к каждой ветви продольного подкорпусного газохода через спуски подключены горелки, соединенные с газосборными колоколами электролизеров, а на выходе из-под корпуса каждый поперечный подкорпускной газоход оборудован регулируемым шибером, и внекорпусной магистральный газоход, соединенный с газоочистной установкой, для решения поставленной задачи каждые две смежные бригады половины корпуса соединены посредством двух участков внекорпусных поперечных газоходов соответствующих смежных бригад с внекорпусным смежным продольным газоходом, два внекорпусных смежных продольных газохода подключены посредством двух внекорпусных магистральных поперечных газоходов к магистральному продольному газоходу, из середины которого выходит магистральный поперечный газоход, соединенный с газоочистной установкой, причем каждая точка подключения внекорпусного магистрального поперечного газохода к внекорпусному смежному продольному газоходу равноудалена от концов внекорпусных поперечных газоходов соответствующих смежных бригад.
Равенство разрежений и, соответственно, объемов газоотсосов от каждой точки подключения внекорпусного магистрального поперечного газохода к внекорпусному смежному продольному газоходу достигается обеспечением симметричности газоотсасывающей сети электролизного корпуса.
По сравнению с прототипом в заявляемой газоотсасывающей сети равноудаленность каждой точки подключения внекорпусного магистрального поперечного газохода к внекорпусному смежному продольному газоходу от концов внекорпусных поперечных газоходов соответствующих смежных бригад приводит к тому, что точки слияния газопотоков двух смежных бригад смещаются в сторону крайних бригад. Поэтому крайние бригады в симметричной сети работают при более высоком разрежении, обеспечивающем более высокие объемы газоотсоса, чем в прототипе, что исключает наличие газящих в атмосферу электролизного корпуса горелок.
На чертеже представлена схема заявляемой конструкции симметричной газоотсасывающей сети электролизного корпуса.
Газоотсасывающая сеть электролизного корпуса содержит симметрично расположенные внутри электролизного корпуса первую 1, вторую 2, третью 3 и четвертую 4 бригады. Электролизный корпус разделен на две половины, в одной из которых расположены первая 1 и вторая 2 бригады, а в другой - третья 3 и четвертая 4 бригады.
Первая 1 бригада образована двумя ветвями 1.1 и 1.2 продольных подкорпусных газоходов, соединенных с поперечным подкорпусным газоходом 1.3. Вторая 2 бригада образована двумя ветвями 2.1 и 2.2 продольных подкорпусных газоходов, соединенных с поперечным подкорпусным газоходом 2.3. Третья 3 бригада образована двумя ветвями 3.1 и 3.2 продольных подкорпусных газоходов, соединенных с поперечным подкорпусным газоходом 3.3. Четвертая бригада образована двумя ветвями 4.1 и 4.2 продольных подкорпусных газоходов, соединенных с поперечным подкорпусным газоходом 4.3.
К каждой ветви продольного подкорпусного газохода через спуски (газоходы) подключены горелки, соединенные с газосборными колоколами электролизеров (не показаны).
На выходе из-под корпуса первый 1.3, второй 2.3, третий 3.3 и четвертый 4.3 поперечные подкорпускные газоходы, соответственно оборудованные первым 1.4, вторым 2.4, третьим 3.4 и четвертым 4.4 регулируемыми шиберами, соединены с первым 1.5, вторым 2.5, третьим 3.5 и четвертым 4.5 участками внекорпусных поперечных газоходов соответственно. На чертеже буквами а.1, а.2, а.3 и а.4 соответственно обозначены точки соединения первого 1.3, второго 2.3, третьего 3.3 и четвертого 4.3 поперечных подкорпускных газоходов с первым 1.5, вторым 2.5, третьим 3.5 и четвертым 4.5 участками внекорпусных поперечных газоходов.
Первая 1 и вторая 2 смежные бригады левой половины корпуса соответственно соединены посредством первого 1.5 и второго 2.5 участков внекорпусных поперечных газоходов соответствующих смежных бригад с первым 1.1.2 внекорпусным смежным продольным газоходом. Третья и четвертая смежные бригады правой половины корпуса соответственно соединены посредством третьего 3.5 и четвертого 4.5 участков внекорпусных поперечных газоходов соответствующих смежных бригад со вторым 2.3.4 внекорпусным смежным продольным газоходом.
Первый 1.1.2 и второй 2.3.4 внекорпусные смежные продольные газоходы соответственно подключены посредством первого 1.6 и второго 2.6 внекорпусных магистральных поперечных газоходов к магистральному продольному газоходу 7, из середины которого выходит магистральный поперечный газоход 8, соединенный с газоочистной установкой (ГОУ) и дымососами (не показаны). На чертеже буквой "с" обозначена точка выхода магистрального поперечного газохода 8 из середины магистрального продольного газохода 7.
Точка b.1 подключения первого внекорпусного магистрального поперечного газохода 1.6 к первому 1.1.2 внекорпусному смежному продольному газоходу равноудалена от концов первого 1.5 и второго 2.5 внекорпусных поперечных газоходов соответствующих смежных бригад. Точка b.2 подключения второго внекорпусного магистрального поперечного газохода 2.6 к второму 2.3.4 внекорпусному смежному продольному газоходу равноудалена от концов третьего 3.5 и четвертого 4.5 внекорпусных поперечных газоходов соответствующих смежных бригад.
Симметричная газоотсасывюшщая сеть электролизного корпуса работает следующим образом.
Анодные газы каждого электролизера улавливаются газосборным колоколом данного электролизера, соединенного с горелкой. В горелках анодные газы каждого электролизера термически обезвреживаются и далее поступают через спуски (газоходы) в ветви продольных подкорпусных газоходов соответствующих бригад. Далее обезвреженные анодные газы по поперечным подкорпускным газоходам двух смежных бригад, соединенных с участками внекорпусных поперечных газоходов соответствующих смежных бригад, поступают в первый 1.1.2 и второй 2.3.4 внекорпусные смежные продольные газоходы, соответственно подключенные посредством первого 1.6 и второго 2.6 внекорпусных магистральных поперечных газоходов к магистральному продольному газоходу 7, из середины которого выходит магистральный поперечный газоход 8, соединенный с газоочистной установкой и дымососами.
Вследствие равноудаленности точек подключения внекорпусных магистральных поперечных газоходов к внекорпусным смежным продольным газоходам от концов внекорпусных поперечных газоходов соответствующих смежных бригад разрежения в точках b.1 и b.2 и, соответственно, объемы газоотсоса от соответствующих смежных бригад равны между собой. За счет изменения конструкции внекорпусных газоходов симметричная газоотсасывающая сеть имеет несколько большее сопротивление.
В симметричной газоотсасывающей сети смежные бригады электролизеров находятся почти в одинаковых режимных условиях. Расхождения в объемах газоотсоса могут быть обусловлены лишь разным количеством электролизеров на продольных ветвях подкорпусных газоходов, разным количеством пылесмолистых отложений на стенках газоходов, разными температурами газопотоков и разной величиной подсосов по длине трассы.
Для оценки изменения аэродинамического сопротивления и объемов газоотсоса выполнены аэродинамические расчеты действующей и заявляемой газоотсасывающих сетей электролизного корпуса с применением электронных таблиц Excel при условии равных объемов газоотсаса от каждой горелки. Результаты аэродинамических расчетов действующей и заявляемой газоотсасывающих сетей электролизного корпуса по ходу газов от первой 1 бригады электролизеров приведены в таблице.
Таблица
Аэродинамические показатели газоотсасывающей сети электролизного корпуса по ходу газов от первой 1 бригады электролизеров
Показатели
Действующая сеть (прототип)
Заявляемая сеть
Реперные точки
Реперные точки
а.1
b.1
с
а.1
b.1
с
Объем газоотсоса, м<sup>3</sup>/ч
15989
34318
66411
16872
35201.9
67294.9
Разрежение, Па
904.9
1306.4
1728.1
1062.4
1442.4
1952.9
3
Согласно данным таблицы, разрежение газоотсасывающей сети в первой бригаде (см. чертеж, точка «а.1») увеличивается на 157.8 Па (17.4%), а объем газоотсоса - на 883 м/ч (5.5%). В точке слияния газопотоков от всех четырех бригад (см. чертеж, точка «с») разрежение сети увеличивается на 224Па (13%). Увеличение объема газоотсоса в сети по ходу газов от первой 1 бригады (см. чертеж, реперные точки «а.1», «b.1» и «с») обеспечивает стабилизацию работы дальних горелок и, в целом, всей бригады, повышение эффективности термического обезвреживания анодных газов.