способ очистки горелочного устройства и газоходной сети алюминиевого электролизера

Формула изобретения

Способ очистки горелочного устройства и газоходной сети алюминиевого электролизера, включающий удаление твердых продуктов горения в систему организованного отсоса импульсами, создаваемыми сжатым воздухом, поступающим через сопла, отличающийся тем, что подачу сжатого воздуха осуществляют через тангенциальные сопла, расположенные в горелочном устройстве и в газоходной сети под углом 36-48° по направлению к оси потока с опережением импульса сжатого воздуха, поступающего в горелочное устройство, импульса сжатого воздуха, подаваемого в газоходную сеть, на 1-5 с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия на электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, и направлено на повышение эффективности работы горелочных устройств и эффективности газоотсоса от электролизера.

При производстве 1 тонны алюминия образуется порядка 840-900 м³ анодного газа. Термическое обезвреживание горючих компонентов анодного газа (смолистые вещества, углеводороды, оксид углерода, водород, бенз(а)пирена) осуществляется в горелочных устройствах. Кроме горючих компонентов в анодном газе содержится пыль в концентрации от 600 до 3000 мг/м³, представленная преимущественно частицами глинозема, фтористых солей и углерода, последняя образуется при сгорании анода.

При эксплуатации горелочных устройств и системы газоотсоса пыль из анодных газов оседает в полостях горелок и в газоходной сети. Результатом этого являются погасание горелочных устройств и зарастание газоходной сети, сопровождающиеся увеличением выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и ростом энергозатрат на эвакуацию газов.

Известен способ очистки горелочных устройств вручную, с помощью антимагнитных крючков, скребков, клюшек (Куликов Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. Красноярск, 2004, с.480). Известный способ принят за аналог.

Способ имеет следующие недостатки. Очистка горелочных устройств вручную относится к категории работ повышенной опасности, допуск на выполнение которых оформляется соответствующим образом. Опасные факторы при выполнении работ - высокие температуры, наличие электрических и магнитных полей. Вредные факторы - загазованность и запыленность воздуха рабочей зоны корпуса электролиза. Работы должны выполняться с применением соответствующих средств индивидуальной защиты, кроме того, пыль, удаленная из горелочного устройства, вновь возвращается в электролизер, что приводит, в конечном итоге, к увеличению съема пены с электролизера, либо частицы углерода, содержащиеся в пыли, попадают в электролит, ухудшая его качество. Ухудшение качества электролита может привести к увеличению расхода электроэнергии и нарушению теплового баланса электролизера. При этом пыль, уносимая газовым потоком из горелочного устройства в систему газоотсоса, также оседает в газоходной сети.

Известен способ очистки горелочного устройства алюминиевого электролизера импульсами, создаваемыми сжатым воздухом, поступающим через сопла, выполненными в горелочном устройстве (заявка на изобретение № 2007126313/02, 10.07.2007, опубл. 20.01.2009, бюл. № 2).

Недостатком способа является удаление твердых отложений из полости горелочного устройства в систему организованного газоотсоса, что приводит к более интенсивному образованию отложений в газоходной сети.

Задачей настоящего изобретения является предотвращение образования отложений в полости горелочного устройства и в газоходной сети.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки горелочного устройства и газоходной сети алюминиевого электролизера, включающем удаление твердых продуктов горения в систему организованного отсоса импульсами, создаваемыми сжатым воздухом, поступающим через сопла, согласно изобретению подачу сжатого воздуха импульсами осуществляют через тангенциальные сопла, расположенные в горелочном устройстве и в газоходной сети под углом 36-48° по направлению к оси потока, при этом импульс сжатого воздуха, поступающий в горелочное устройство, опережает импульс сжатого воздуха, подаваемый в газоходную сеть, на 1-5 сек.

Пределы угла установки тангенциального сопла по отношению к оси потока и время запаздывания импульса, поступающего в газоходную сеть, объясняются следующим. Результаты математического моделирования процесса уноса пыли анодным газом показывают, что практически полное увлечение частиц потоком достигается при слабой закрутке потока, что соответствует углу в указанных пределах, от 36 до 48°. Кроме того, закручивание потока в полости горелочного устройства увеличивает время пребывания сжигаемых горючих компонентов анодного газа в зоне высоких температур, что способствует их более полному сгоранию. Время запаздывания импульса на 1-5 сек, поступающего в газоходную сеть, объясняется временем и скоростью движения пыли из горелочного устройства в газоходную сеть с потоком, т.е. запаздывание импульса обеспечивает дальнейший захват и унос пыли потоком.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем. В настоящее время электролизеры с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом снабжены системой автоматической подачи глинозема (система АПГ), обеспечивающей загрузку глинозема в электролизер определенными дозированными порциями. Для подачи порции глинозема под корку электролита система АПГ снабжена пробойником, приводимым в действие сжатым осушенным воздухом. После загрузки порции глинозема сжатый осушенный воздух из пневмоцилиндра пробойника выбрасывается в атмосферу, при этом сброс сжатого воздуха из системы АПГ происходит дважды, при движении пробойника вниз и вверх, поочередно через два выхлопных отверстия, с промежутком от 1 до 5 сек. Потребление сжатого осушенного воздуха системой АПГ одного электролизера составляет, в среднем, 0,4÷0,6 м³/мин. В результате подачи сжатого воздуха через тангенциальные сопла под определенным углом с запаздыванием по отношению горелочного устройства и газоходной сети создается интенсивное взрыхление осевших отложений в систему организованного отсоса, создавая при этом возможность повторного использования сжатого воздуха, исключая необходимость эксплуатации отдельной системы подачи сжатого воздуха для очистки газоходной сети от пылевых отложений. В результате в масштабах современного алюминиевого завода производительностью около 1 млн тонн алюминия в год потребление сжатого воздуха, за этот же период, снижается более чем на 300 млн м³.

Заявляемый способ поясняется чертежом, где 1, 5 - выхлопные отверстия сброса сжатого воздуха из системы АПГ; 2, 6 - трубопровод подвода сжатого воздуха к тангенциальному соплу; 3 - горелочное устройство; 4, 7 - тангенциальные сопла подачи сжатого воздуха, соответственно, в полость горелочного устройства и в газоходную сеть; 8 - газоходная сеть.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Импульс сжатого осушенного воздуха после срабатывания системы АПГ из выхлопного отверстия 1 по трубопроводу 2 поступает в полость горелочного устройства 3 через тангенциальные сопла 4 под углом 36-48° по отношению к оси потока. Через 1-5 сек такой же импульс из выхлопного отверстия 5 системы АПГ по трубопроводу 6 через тангенциальное сопло 7 под углом 36-48° по отношению к оси потока поступает в газоходную сеть 8, при этом импульсы взрыхляют осевшую и увлекают витающую в горелочном устройстве и газоходной сети пыль, и уносят ее в газоочистную установку.

Технический результат заключается в целенаправленной подаче сжатого воздуха через тангенциальные сопла в горелочном устройстве и газоходной сети, что сопровождается увеличением интенсивности смешивания и увеличением эффективности дожига горючих компонентов анодного газа, а также исключением оседания пылевых частиц из газового потока в горелочном устройстве и газоходной сети.