УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА И УДАЛЕНИЯ ГАЗОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
DEVICE FOR GAS COLLECTION AND OUTGASSING OUT OF ALUMINIUM ELECTROLYTIC CELLS

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия способом электролиза, и может быть применено для удаления газов на электролизерах с односторонним газоотсосом при поперечном их расположении в корпусе.
Известно устройство для управления вытяжкой электролизеров для производства алюминия, где балка-коллектор разделена по высоте на пять газоходных каналов для удаления газов, образованных с помощью горизонтальных перегородок разной длины (SU, патент №1473718, С25С 3/20, опубл. 15.04.1989). Удаление газов производится соответственно в пяти зонах электролизера. Ширина каждой зоны всасывания соответствует ширине двух створок укрытия электролизера, при этом каждая зона работает независимо друг от друга. Регулирование газоудаления производится с помощью установленных в каждом канале температурных датчиков и поворотных заслонок.
Недостатком данного устройства является, во-первых, то, что при такой конструкции газоходного канала увеличивается масса балки-коллектора. Во-вторых, работа установленных в каждом канале заслонок из-за воздействия высоких температур, абразивных частиц, фтористых соединений со временем будет затруднена или невозможна. Кроме того, из-за того что внутренняя полость коллектора разделена сплошными горизонтальными перегородками, исключается возможность подачи сырья в зону продольной оси электролизера, более того исключается возможность установки токоведущих перемычек между анодными шинами через специальные окна в балке-коллекторе, то есть исключается возможность применения оптимальных для электролизеров с обожженными анодами технических решений, в частности касающихся систем питания таких электролизеров глиноземом и конструкции анодной ошиновки.
Наиболее близким к заявленному является устройство для сбора и удаления выделяющихся газов из алюминиевого электролизера с обожженными анодами, оснащенного системой автоматической подачи глинозема с пробойниками, содержащее балку-коллектор с вертикальными стенками, верхним и нижним поясами жесткости и каналами для сбора и удаления газов с всасывающими окнами (RU, патент №2218453, С25С 3/22, опубл. 10.12.2003). При этом вертикальные стенки балки-коллектора выполнены двойными для образования двух каналов для сбора и удаления газов, размещенных в верхней части балки-коллектора. В каждом канале наклонно установлены ограничители, образующие всасывающую щель постоянной ширины и переменной высоты, причем высота каналов возрастает к торцу балки-коллектора, соединенному с системой газоотсоса.
Недостаток данного устройства заключается в том, что поскольку площадь всасывающей щели канала для сбора и удаления газов в несколько раз больше площади выходного патрубка, конструкция такого устройства не обеспечит равномерного, по всей длине балки-коллектора, газоудаления, что подтверждается расчетами и трехмерным моделированием. Уменьшение же ширины щели приведет в процессе работы к зарастанию ее сажей и глиноземом.
В основу изобретения положена задача, заключающаяся в обеспечении равномерного газоотсоса по всей длине алюминиевого электролизера с односторонним газоотсосом и при его поперечном расположении в корпусе и в снижении газодинамического сопротивления в системе газоотсоса при обеспечении возможности применения оптимальных для электролизеров с обожженными анодами технических решений, в частности касающихся систем питания таких электролизеров глиноземом и конструкции анодной ошиновки.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности устройства для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в устройстве для сбора и удаления выделяющихся газов из алюминиевого электролизера с обожженными анодами, оснащенного системой автоматической подачи сырья с пробойниками, содержащем балку-коллектор с верхним и нижним поясами жесткости и вертикальными двойными стенками, между которыми в верхней части балки-коллектора вдоль вертикальных стенок образованы газоходные каналы переменного сечения, высота которых возрастает к торцу балки-коллектора, соединенному с системой газоочистки, согласно заявляемому изобретению между вертикальными стенками балки-коллектора, между пробойниками установлены пластины с образованием постепенно сужающихся вверх входных каналов, снабженных на входе в газоходный канал обтекателями, выполненными с уменьшением высоты их поперечного сечения к торцу балки-коллектора, соединенному с системой газоочистки, кроме того, вертикальные двойные стенки газоходного канала соединены между собой поперечной пластиной, в которой выполнены отверстия, при этом в торце балки-коллектора, соединенном с системой газоочистки, газоходные каналы объединены с образованием выходного канала, площадь поперечного сечения которого не менее суммы максимальных площадей поперечного сечения газоходных каналов, а в торце балки-коллектора, противоположном торцу, соединенному с системой газоочистки, газоходные каналы объединены между собой с помощью дополнительно установленных пластин с образованием всасывающего отверстия для газов над зоной забора металла.
Сущность изобретения поясняется следующими чертежами. На фиг.1 изображено устройство для сбора и удаления газов при одностороннем отсосе газов, продольный разрез; на фиг.2 - то же, разрез в плане; на фиг.3 - то же, поперечный разрез; на фиг.4 - то же, продольный разрез в изометрии.
Устройство для сбора и удаления газов состоит из балки-коллектора 1 с вертикальными двойными стенками 2, верхнего 3 и нижнего 4 пояса жесткости. В верхней части балки-коллектора 1 вдоль вертикальных двойных стенок 2 с помощью пластин 5, 6, 7 образованы два газоходных канала 8 переменного сечения постоянной ширины, которые закольцованы в торце балки-коллектора 1, противоположном торцу, соединенному с системой газоочистки, с помощью пластин 9. В соединенном с системой газоочистки торце балки-коллектора 1 газоходные каналы 8 объединяются, образуя один выходной канал 10, при этом площадь поперечного сечения канала 10 должна быть не менее суммы максимальных площадей поперечного сечения газоходных каналов 8. Пластина 6, образующая нижнюю стенку газоходных каналов 8, имеет впускные отверстия 11. Газоходные каналы 8 объединены между собой с помощью пластин 9 с образованием всасывающего отверстия 12 для газов. Между пробойниками 13 над впускными отверстиями 11 установлены обтекатели 14 направленного действия. При помощи пластин 15, 16, 17 образованы входные каналы 18 с всасывающим отверстием 19, выполненным в нижнем поясе жесткости 4. Входные каналы 18 соединяют всасывающие отверстия 19 с впускными отверстиями 11, при этом сечение входных каналов 18 постепенно сужается. Всасывающее отверстие 12 расположено между пластинами 9 и между газоходными каналами 8 в верхней части балки-коллектора 1 над зоной выливки металла. Между нижним поясом жесткости 4 и пластиной 6 нижней стенки верхних газоходных каналов, параллельно поперечной оси электролизера, симметрично установке пробойников 13 с помощью пластин 20 образованы сквозные окна 21 прямоугольного сечения для установки токопередающих распорок, распорок жесткости анодной ошиновки и распорных роликов (не показаны). В нижнем поясе жесткости 4 балки-коллектора 1 с лицевой стороны выполнено отверстие 22 для поступления газов в газоходные каналы при осуществлении выливки металла.
В процессе работы электролизера выделяющиеся газы поднимаются вверх, проходя всасывающие отверстия 19, попадают во входные каналы 18, откуда, проходя впускные отверстия 11, через обтекатели 14 оказываются в газоходных каналах 8 в верхней части балки-коллектора 1, по которым транспортируются вдоль электролизера к каналу 10 и далее в систему газоочистки. Благодаря распределению входных каналов 18 по длине балки-коллектора 1 между пробойниками обеспечивается равномерный отсос газов по всей длине электролизера. При этом установка обтекателей 14 направленного действия на входе в газоходный канал позволяет снизить газодинамическое сопротивление удаляемых газов. Объединение газоходных каналов 8 с образованием канала 10 также позволяет снизить газодинамическое сопротивление в системе газоотсоса.
В процессе выливки металла из электролизера выбивающиеся газы свободно поднимаются вверх, проходя через всасывающее отверстие 12, поступают в пространство, образованное пластинами 9, и далее в газоходные каналы 8 в верхней части балки-коллектора 1, по которым также транспортируются в систему газоочистки. Объединение верхних газоходных каналов 8 с образованием всасывающего отверстия 12 обеспечивает газоотсос в зоне выливки металла и выравнивание объемов удаляемых газов в газоходных каналах.