ЭЛЕКТРОЛИЗНАЯ ВАННА С ТЕПЛООБМЕННИКОМ

1. Электролизная ванна (22), подходящая для использования при производстве алюминия, содержащая боковые стенки (8), снабженные теплообменником, способным пропускать через себя газ-теплоноситель, отличающаяся тем, что боковые стенки (8) ванны содержат, на по меньшей мере части их высоты и их толщины, по меньшей мере один участок из пористого материала (13), выполненный с возможностью циркуляции газа-теплоносителя, причем упомянутый или каждый участок из пористого материала (13) связан со средствами впуска (15) и выпуска (16) газа-теплоносителя.
2. Электролизная ванна по п.1, отличающаяся тем, что пористый материал (13) находится в виде пены.
3. Электролизная ванна по п.1, отличающаяся тем, что пористый материал (13) образован из материала, выбранного из металлов, металлических сплавов и керамик, собственная удельная теплопроводность которых составляет более 5 Вт/м·К, и смеси или комбинации этих материалов.
4. Электролизная ванна по п.3, отличающаяся тем, что упомянутая керамика содержит в основном карбид кремния, нитрид кремния и/или нитрид алюминия.
5. Электролизная ванна по п.3, отличающаяся тем, что пористый материал (13) является пенокерамикой, содержащей по меньшей мере 70 мас.% теплопроводящей керамики.
-6
-1
6. Электролизная ванна по п.3, отличающаяся тем, что упомянутый металл или металлический сплав имеет коэффициент теплового расширения менее 25·10 K.
7. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что участок из пористого материала (13) обладает пористостью более 70%.
8. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что участок из пористого материала (13) образован одной или несколькими пористыми плитами.
9. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что толщина участка из пористого материала (13) составляет от 5 до 50 мм.
10. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что боковые стенки (8) ванны содержат по меньшей мере один первый участок из плотного материала (12), расположенный с внутренней стороны этих стенок (8), и по меньшей мере один второй участок, выполненный, по меньшей мере частично, из пористого материала (13), расположенный между первым участком (12) и наружным кожухом (2) ванны.
11. Электролизная ванна по п.10, отличающаяся тем, что плотный материал является керамическим материалом, содержащим по меньшей мере 70 мас.% карбида кремния.
12. Электролизная ванна по п.10, отличающаяся тем, что участок из плотного материала (12) обладает пористостью менее 20%.
13. Электролизная ванна по п.10, отличающаяся тем, что первый и второй участки боковых стенок (8), а именно внутренний участок из плотного материала (12) и наружный участок из пористого материала (13), соединены огнеупорным материалом (14).
14. Электролизная ванна по п.13, отличающаяся тем, что первый и второй участки боковых стенок соединены клеем в виде суспензии, содержащим смесь минерального заполнителя со средним гранулометрическим размером менее 250 мкм, силиконовой смолы и органического растворителя, обеспечивающего растворение смолы и реологию суспензии.
15. Электролизная ванна по п.10, отличающаяся тем, что участок из плотного материала (12) образован одной или несколькими плитами монолитной структуры.
16. Электролизная ванна по п.10, отличающаяся тем, что боковые стенки (8) ванны содержат структуру, образованную из монолитных плит, выполненных из материала с пористостью, переменной в направлении толщины упомянутых боковых стенок (8).
17. Электролизная ванна по п.10, отличающаяся тем, что толщина плотного участка (12) составляет от 10 до 100 мм.
18. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что упомянутый участок из пористого материала (13) простирается по существу по всей высоте боковых стенок (8) ванны.
19. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что упомянутый участок из пористого материала (13) простирается по ограниченной части полной высоты боковых стенок (8) ванны.
20. Электролизная ванна по п.19, отличающаяся тем, что упомянутый участок из пористого материала (13) простирается по части, составляющей порядка от трети до половины высоты боковых стенок (8) ванны.
21. Электролизная ванна по п.19, отличающаяся тем, что упомянутый участок из пористого материала (13) перекрывает границу раздела между слоем жидкого алюминия (9) и солевым расплавом (10).
22. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что пористый материал (13) имеет переменные характеристики, в частности пористость, толщину и/или теплопроводность, по высоте пористого участка (13) с тем, чтобы получить в направлении высоты последовательные зоны (13а, 13b; 13с, 13d, 13е), обладающие разными характеристиками теплообмена.
23. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что средства впуска (15) и выпуска (16) газа-теплоносителя расположены в верхней части и в нижней части упомянутого или каждого участка из пористого материала (13).
24. Электролизная ванна по п.23, отличающаяся тем, что средства впуска (15) и выпуска (16) газа-теплоносителя расположены в верхней части и в нижней части боковых стенок (8) ванны.
25. Электролизная ванна по п.22, отличающаяся тем, что она снабжена по меньшей мере одним дополнительным впуском (20) и/или выпуском (16а, 16b) газа-теплоносителя, расположенным на промежуточной высоте.
26. Электролизная ванна по п.25, отличающаяся тем, что дополнительный впуск (20) и/или выпуск (16а, 16b) газа-теплоносителя расположен на уровне перехода между двумя последовательными зонами (13а, 13b; 13с, 13d, 13е).
27. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что средства впуска и выпуска газа-теплоносителя распределены по горизонтальной протяженности участка из пористого материала (13) боковых стенок (8) ванны.
28. Электролизная ванна по п.27, отличающаяся тем, что впуск (15) и выпуск (16) расположены соответственно на двух горизонтально противоположных краях участка из пористого материала (13).
29. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что впуск или впуски (15) газа-теплоносителя имеют отверстия, расположенные выше уровня жидкости в ванне, то есть в верхней части кожуха (2) или на периферии кожуха (2).
30. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она снабжена по меньшей мере одним боковым коллектором (18), связанным с множеством выпусков (16) газа-теплоносителя.
31. Электролизная ванна по п.30, отличающаяся тем, что каждая сторона ванны оборудована по меньшей мере одним коллектором (18), причем все коллекторы могут быть связаны с общей всасывающей централью.
32. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что пропускное сечение отверстий впуска и выпуска (15, 16) газа-теплоносителя или некоторых из них является регулируемым с помощью задвижек (19).
33. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что использующийся газ-теплоноситель является воздухом, и тем, что впуски воздуха (16) открыты в окружающую атмосферу.
34. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что использующийся газ-теплоноситель является воздухом, инертным газом или смесью воздуха и инертного газа, и тем, что газ-теплоноситель рециркулируется по распределительной сети, ведущей к отверстиям впуска (15) воздуха или газа, взятого из отверстий выпуска (16).
35. Электролизная ванна по п.34, отличающаяся тем, что она объединяет варианты реализации без рециркуляции и с рециркуляцией воздуха с помощью клапанов прямого впуска воздуха, расположенных в разных точках распределительной сети.
36. Электролизная ванна по п.35, отличающаяся тем, что она также содержит запорные клапаны, способные изолировать те или иные различные части распределительной сети.
37. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что между участком из пористого материала (13) и кожухом (2) ванны расположен теплоизолятор (29).
38. Электролизная ванна по п.37, отличающаяся тем, что теплоизолятор является волокнистым материалом.
39. Электролизная ванна по п.37, отличающаяся тем, что изолятор образует по существу вертикальный слой, толщина которого составляет от 10 до 100 мм.
40. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она связана с системой всасывания, способной вызывать циркуляцию газа-теплоносителя под действием разрежения в упомянутом или каждом участке из пористого материала (13).
41. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что боковые стенки (8) ванны также содержат по меньшей мере один канал (51, 52, 53), способный вызывать циркуляцию газа-теплоносителя по предпочтительному маршруту в направлении к низу пористого участка и/или с выходом сверху пористого участка таким образом, чтобы способствовать по существу однородной и вертикальной скорости циркуляции газа-теплоносителя.
42. Электролизная ванна по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что пористый(е) участок или участки (13) собраны в виде модуля (30).
43. Электролизная ванна по п.42, отличающаяся тем, что упомянутый модуль (30) содержит по меньшей мере одну первую пористую секцию (13а), имеющую первую пористость, вторую пористую секцию (13b), имеющую вторую пористость и расположенную так, чтобы находиться выше первой пористой секции на упомянутых боковых стенках (8) ванны, причем первая пористость больше второй пористости, первый горизонтальный канал (52), способный распределять поток газа-теплоносителя вдоль первой пористой секции (13а), и второй горизонтальный канал (53), способный принимать газ-теплоноситель, поступающий со второй пористой секции (13b).
44. Электролизная ванна по п.43, отличающаяся тем, что упомянутый модуль содержит впуск (15) для доступа газа-теплоносителя и выпуск (16) для отвода газа-теплоносителя, и тем, что впуск (15) и выпуск (16) располагаются в части модуля (30), предназначенной находиться в верхней части упомянутого теплообменника.
45. Электролизер, содержащий ванну по любому из пп.1-44.
46. Промышленная установка по производству алюминия, содержащая множество электролизных ванн (22) по любому из пп.1-45, соединенных посредством коллекторов (18) и посредством всасывающей централи с контуром газа-теплоносителя (24), направленным к средствам рекуперации энергии, содержащим по меньшей мере один теплообменник (25) и/или по меньшей мере один электрогенератор.