УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА И УДАЛЕНИЯ ГАЗОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
DEVICE FOR GASES COLLECTING AND REMOVING FROM ALUMINIUM ELECTROLYSER

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.
Известен патент СССР №1473718, выданный французской фирме «Алюминиум Пешине», C25C 3/20, 1989 г, где балка-коллектор разделена по высоте на пять газоходных каналов для удаления газов, образованных с помощью горизонтальных перегородок разной длины. 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. При такой конструкции системы газоудаления обеспечить эффективность газоудаления при замене анодов довольно сложно, так как положение поворотных заслонок зависит от показания температурных датчиков.
Известно устройство для сбора и удаления выделяющихся из алюминиевого электролизера газов, содержащее балку-коллектор с вертикальными стенками, верхним и нижним поясами жесткости и каналами для сбора и удаления газов с всасывающими окнами, в котором вертикальные стенки балки-коллектора выполнены двойными для образования двух каналов для сбора и удаления газов, размещенных в верхней части балки-коллектора, в каждом из которых наклонно установлены ограничители, образующие всасывающую щель постоянной ширины и переменной высоты, причем высота каналов возрастает к торцу балки-коллектора, соединенному с системой газоотсоса (RU, патент №2218453, C25C 3/22, опубл. 10.12.2003). Из-за того, что площадь входной щели канала газохода в несколько раз больше площади выходного патрубка, конструкция не обеспечит равномерного, по всей длине балки - коллектора, газоудаления, что подтверждается расчетами и трехмерным моделированием. Уменьшение ширины щели приведет в процессе работы к зарастанию ее сажей и глиноземом.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для сбора и удаления выделяющихся газов из алюминиевого электролизера с обожженными анодами, оснащенного системой автоматической подачи сырья с пробойниками. Устройство содержит 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. (RU, патент №2385975, C25C 3/22, опубл. 10.04.2010). Между вертикальными стенками балки-коллектора, между пробойниками установлены пластины с образованием постепенно сужающихся вверх входных каналов (конфузоров) с обтекателями на входе в газоходный канал, выполненными с уменьшением высоты их поперечного сечения к торцу балки-коллектора, соединенному с системой газоочистки, вертикальные двойные стенки газоходного канала соединены между собой поперечной пластиной, в которой выполнены отверстия, 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.
Недостатком данной конструкции является то, что в режиме замены анодов и забора металла корпусные газы затягиваются под укрытия электролизера, тем самым объем удаляемых газов необходимо увеличивать. Увеличение объема удаляемых газов приводит к тому, что при существующих размерах газоходных каналов система газоудаления не справляется с объемом газов затягиваемых через открытые створки укрытия электролизера. В результате чего происходит выбивание газов в корпус и накопление газов в верхней части укрытия.
В основу изобретения положена задача, заключающаяся в повышении эффективности устройства для сбора и удаления газов из алюминиевого электролизера.
Техническим результатом изобретения является обеспечение равномерного газоудаления по всей длине алюминиевого электролизера с односторонним газоудалением и при его поперечном расположении в корпусе за счет локального удаления газов при замене анодов и снижения газодинамического сопротивления.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в устройстве для сбора и удаления выделяющихся газов из алюминиевого электролизера с обожженными анодами, оснащенном системой автоматической подачи сырья и балкой-коллектором, содержащей верхний и нижний пояса жесткости и двойные вертикальные стенки, между которыми в верхней части балки-коллектора вдоль вертикальных стенок образованы основные газоходные каналы переменного сечения, снабженные конфузорами, расположенными вдоль продольной оси балки-коллектора над анодами, одним концом закрепленными на входе в обтекатель, а другим с отверстиями в нижнем поясе жесткости, высота основных газоходных каналов возрастает к торцу балки-коллектора, соединенного с системой газоочистки, согласно заявленному изобретению между верхним и нижним поясами жесткости симметрично продольной оси балки-коллектора расположены два дополнительных газоходных канала переменного сечения, соединенные с нижним поясом жесткости с помощью конфузоров, снабженных заслонками и расположенных вдоль продольной оси над анодами между конфузорами основного газоходного канала, при этом с лицевой стороны каждый основной газоходный канал имеет конфузор, установленный в зоне забора металла.
Изобретение дополняют частные отличительные признаки, направленные на достижение технического результата.
Заслонки конфузоров дополнительных газоходных каналов соединены с датчиками включения и выключения дополнительного газоходного канала, все конфузоры установлены наклонно относительно вертикальной оси электролизера.
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, вид снизу; на фиг.3 - то же, поперечный разрез; на фиг.4 - то же, поперечный разрез по дополнительному каналу.
Конструкция устройства для сбора и удаления газов является частью балки-коллектора, состоит из вертикальных стенок 1, верхнего 2 и нижнего 3 поясов жесткости, двух основных газоходных каналов 4 и двух дополнительных газоходных каналов 5. В верхней части балки-коллектора вдоль вертикальных стенок с помощью пластин 6, 7, 8 образованы два основных газоходных канала 4 прямоугольного переменного сечения постоянной ширины для равномерного удаления газов по длине балки-коллектора. С глухой стороны с целью снижения газодинамического сопротивления газоходные каналы прямоугольного сечения с помощью патрубка 9 переходят в каналы круглого сечения 10, при этом площадь сечения каждого круглого канала 10 должна быть не менее площади каждого выходного сечения основного газоходного канала. Нижние пластины 6 установлены ступенчато, деля основной газоходный канал на определенные зоны всасывания и образовывая вертикальные впускные отверстия 11 в основной газоход, при этом сечение впускных отверстий 11 увеличивается к лицевому торцу балки-коллектора. К образованным отверстиям с помощью пластин выполнены специальные обтекатели направленного действия 12 для снижения газодинамического сопротивления. С помощью труб 13 и конфузоров 14 и 15 обтекатели направленного действия 12 соединены с отверстиями 16 и 17 нижнего пояса жесткости 3. Отверстия 16 и 17 выполнены прямоугольной формы и служат для удаления газов с помощью основных газоходных каналов 4. Равномерность газоудаления по длине балки-коллектора обеспечивается расположением зон всасывания. С этой целью отверстия 16 расположены напротив анодов с шагом, кратным шагу установки анодов, а отверстия 17 расположены в зоне забора металла.
Между трубами 13, верхним 2 и нижним 3 поясами жесткости вдоль балки-коллектора с помощью горизонтальной трубы 18 сформированы симметрично продольной оси балки-коллектора два вспомогательных газоходных канала 5 переменного сечения. В горизонтальных трубах 18 в нижней части выполнены входные отверстия 19 для удаления газов. С помощью конфузоров 20, которые снабжены заслонками 21, входные отверстия 19 соединены с отверстиями 22 нижнего пояса жесткости 3. Повышение эффективности газоудаления при замене анодов обеспечивается подключением дополнительных каналов, которые способны локально производить забор газов.
В нижнем поясе жесткости 3 балки-коллектора с лицевой стороны выполнено отверстие 23 для осуществления забора металла. По контуру отверстия 23 установлена вертикальная стенка 24, которая закреплена между верхним 2 и нижним 3 поясами жесткости, при этом вертикальная стенка 24 имеет вертикально расположенные отверстия 25 прямоугольного сечения и снабжена конфузором 26 для поступления их в основной канал через конфузор 15. Отверстие 23 при работе электролизера в стационарном режиме закрывается с помощью специальной крышки.
С внешней стороны на вертикальных стенках балки-коллектора установлены рычажные механизмы 27 поворота заслонок 21 и датчики включения и выключения 28 тягодутьевой машины
В процессе стационарной работы электролизера выделяющиеся газы поднимаются вверх и через отверстия 16 и 17 попадают в конфузоры 14 и 15 соответственно, далее, проходя через трубы 13 и обтекатели направленного действия 12, попадают в основной канал, по которому транспортируются вдоль электролизера к патрубку 9, где плавно переходят в канал круглого сечения 10 и далее поступают в корпусную систему газоудаления.
В процессе забора металла из электролизера выбивающиеся газы свободно поднимаются, проходя через отверстия 16, и через отверстие 23 и конфузор 26 поступают в конфузоры 15 и далее по трубам 13 в основные каналы, по которым также транспортируются в корпусную систему газоудаления.
Перед заменой анода в работу подключается дополнительный канал, который способен локально удалять газы. В одном или в двух конфузорах 20 в зависимости от расположения меняемого анода относительно конфузоров 14 перед заменой анода через рычажный механизм 27 открывается заслонка 21 и с помощью датчиков включения и
выключения 28 подает сигнал на включение тягодутьевой машины, при этом остальные заслонки 21 остаются закрытыми, что обеспечивает локализацию удаляемых газов. Выделяющиеся газы через отверстия 22 поступают в конфузоры 20, попадают в дополнительный канал, по которому транспортируются в корпусную систему газоудаления.