СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
RECOVERY METHOD OF EXIT GASES FROM ALUMINIUM ELECTROLYSIS UNIT

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом, и может быть использовано при удалении отходящих газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимся анодом.
Существующая на электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом система колокольного газоотсоса не обеспечивает требуемой эффективности сбора и эвакуации газов, сходящих из-под подошвы анода, особенно во время операционной обработки электролизера и во время анодных эффектов.
Эффективность колокольного газоотсоса, эксплуатируемого в настоящее время, составляет, в среднем, 75-85%, что недостаточно для достижения норм предельно допустимых выбросов, установленных для Российских алюминиевых заводов. А при операционной обработке электролизера эффективность газоотсоса падает до 30-40%. При анодных эффектах происходит интенсивное выделение поверхностно-активных углеводородов (ПАУ) - (флуорен, фенантрен, антрацент, флуорантен, пирен, бенз(а)антрацен, хризен, бенз(е)перен, бенз(е)флуорантен, бенз(k)флуорантен, бенз(а)пирен, дибенз(а,h)антрацен, бeнз(g,h,i)пиpeн, индено(1,2,3-с,d)пирен) из под подошвы анода и выбивание этих газов из-под колокольного пространства в рабочую зону электролизера.
В связи с этим актуален поиск технических решений, позволяющих повысить эффективность колокольного газоотсоса при проведении операционных работ на электролизере и при возникновении анодных эффектов.
Известен способ дожигания анодных газов в газосборном колоколе (ГСК) алюминиевого электролизера. Система газоотсоса создает в камере сгорания постоянное разрежение. Газы из-под колокольного пространства постоянно поступают в камеру сгорания. Воздух нагревается за счет тепла, теряемого поверхностью анода, и поступает в камеру сгорания (авт. св. СССР №1023005, м.кл. С25С 3/22, 1983).
Недостатком известного способа является невозможность чистки камеры сгорания газосборника от отложений пыли и смолистых веществ и уменьшение срока службы газосборника. Кроме того, известный способ не позволяет эффективно удалять анодные газы при выполнении операционных работ и анодных эффектах.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ удаления отходящих газов из алюминиевого электролизера, включающий предварительное сжигание под газосборником путем подачи дополнительного воздуха с глиноземом и дожигание газа. Дожигание газа осуществляют путем дополнительной подачи прогретого сжатого воздуха через эжектор в горелочное устройство (патент РФ №1702717, м.кл. С25С 3/12, 1996). В алюминиевом электролизере газосборник навешен по периметру кожуха анода. Поясок кожуха анода снабжен каналом для подачи сжатого воздуха под газосборник и камерой подачи глинозема. Канал соединяет сеть сжатого воздуха и с эжектором. Под газосборник осуществляют подачу воздуха одновременно с глиноземом в соотношении объема воздуха к объему газов электролиза, равному 0,8-1 - 1,5-1. Одновременно в горелочное устройство подают предварительно прогретый воздух.
Недостатком способа-прототипа является то, что подача сжатого воздуха в подколокольное пространство не позволит создать разряжение для предотвращения выбивания анодных газов при выполнении операционных работ и анодных эффектах, а также при частичной разгерметизации газосборного колокола. Предлагаемый способ не позволяет эффективно удалять анодные газы, т.к. подача сжатого воздуха вместе с глиноземом в подколокольное пространство приведет к интенсификации пылеобразования, в результате газоходные каналы будут забиты частицами глинозема, и удаление газов будут не эффективным даже в межоперационный период.
Задачей изобретения является увеличение эффективности системы удаления газов с электролизера при операционных обработках электролизера и анодных эффектах.
Технический результат заключается в увеличении величины разряжения в подколокольном пространстве газосборного колокола алюминиевого электролизера.
Поставленная задача решается тем, что в способе улавливания отходящих газов из алюминиевого электролизера, снабженного газосборным колоколом, навешенным по периметру анодного кожуха, и соединенного с газоходами системы централизованного газоудаления, включающей сжигание газа в подколокольном пространстве путем подачи воздуха под газосборный колокол и удаление отходящих газов, согласно заявляемому изобретению, удаление газов во время выполнения операционных обработок электролизера и анодных эффектов осуществляют созданием разряжения в подколокольном пространстве путем инжекции по направлению движения потока отходящих газов в газоотводящих патрубках, установленных на продольных сторонах газосборного колокола, через встроенные инжекторы.
Инжекцию проводят при давлении 1÷4 атм.
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что удаление отходящих газов из алюминиевого электролизера производят увеличением разряжения в подколокольном пространстве путем инжекции потока отходящих газов. В газоотводящие патрубки вмонтированы инжекторы, позволяющие увеличить разряжение под ГСК при операционных обработках электролизера и анодных эффектах.
Ни из патентной, ни из научно-технической литературы не известно использование указанных отличительных признаков с целью увеличения эффективности удаления анодных газов при операционных обработках электролизера и анодных эффектах.
Это позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение соответствует критериям «новизна» и «существенные отличия».
Способ удаления газов поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид системы удаления газов алюминиевого электролизера; на фиг.2 приведен эскиз врезки инжектора в газоотводящий патрубок; на фиг.3 показана диаграмма разряжения, показывающая распределение разряжения под ГСК при величине давления сжатого воздуха Р=1 атм.
Система для удаления газов из алюминиевого электролизера (фиг.1) включает газосборный колокол 1, газоходные каналы 2 и инжекторы 3, смонтированные на газоотводящих патрубках 4 (фиг.2).
Сущность изобретения состоит в следующем.
Через инжекторы, встроенные в газоотводящие патрубки и направленные по оси патрубков в сторону движения газового потока, подается сжатый воздух под давлением. В результате под действием струи сжатого воздуха разряжение газового потока увеличивается. Передача энергии от одного потока к другому происходит путем их турбулентного смешивания.
Изобретение осуществляется следующим образом.
В процессе работы алюминиевого электролизера происходит выделение анодных газов, которые поступают под колокол газосборного колокола электролизера, дожигаются и удаляются через газоходные каналы под действием разряжения, создаваемого дымососами газоочистных сооружений. При выполнении операционных работ происходит разгерметизация газосборного колокола. Для исключения выбивания анодных газов в корпус в подколокольном пространстве увеличивается разряжение путем подачи сжатого воздуха под давлением в газоотводящие патрубки через инжекторы.
Для подтверждения увеличения разрежения в подколокольном пространстве путем направленной подачи сжатого воздуха в систему газоотсоса была проведена серия расчетов действующей конструкции системы газоотсоса по заявляемому способу.
Результаты математического моделирования, выполненные в программе StarCD, показали, что при величине давления сжатого воздуха Р=1÷4 атм, подаваемого в инжекторы, величина разряжения в газосборном колоколе электролизера увеличивается в 1,5-2,7 раз, достигая значения Р=-25 Па (фиг.3).