горелочное устройство алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов

Формула изобретения

Горелочное устройство алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов, содержащее камеру сгорания с воздухозаборными щелями, отличающееся тем, что в верхней части камеры сгорания установлен съемный завихритель, при этом отношение диаметра камеры сгорания к диаметру завихрителя составляет D:d=1:(0,2÷0,5), а отношение длины камеры сгорания к длине завихрителя составляет L:l=1:(0,8÷0,9),

где D - диаметр камеры сгорания, м;

d - диаметр завихрителя, м;

L - длина камеры сгорания, м;

l - длина завихрителя, м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, и предназначено для сжигания анодных газов в горелочных устройствах электролизеров с самообжигающимся анодом.

Известно устройство для эффективного дожигания анодных газов алюминиевого электролизера (патент RU № 2294406, опубл. 27.02.2007). Устройство включает в себя горелку с противоточным теплообменником, выполненную из верхней цилиндрической и нижней конической частей. На газосборный колокол электролизера горелочное устройство установлено с зазором, образующим форкамеру. Недостатками известного устройства являются: необходимость модернизации газосборного колокола с целью изменения конфигурации угловой секции и патрубка, на который устанавливается устройство эффективного дожигания анодных газов; увеличение габаритов и массы угловой секции, что, в свою очередь, увеличивает изгибающую нагрузку на угловую, самую быстро изнашиваемую часть пояса анодного кожуха.

Известно устройство для сжигания анодных газов, преимущественно алюминиевого электролизера (патент SU № 1788985, опубл. 15.01.1993 г.), включающее камеру сгорания и патрубки подвода анодных и реакционных газов, соединенных с камерой сгорания. Недостатками известного устройства являются: громоздкость конструкции патрубков подвода анодных и реакционных газов в зону горения; проблемность монтажа и обслуживания устройства в условиях действующего электролизера, недостаточное время пребывания сжигаемых газов в зоне высоких температур и неэффективное использование объема горелочного пространства вследствие подачи воздуха в среднюю часть горелки.

Задачей заявляемого изобретения является увеличение эффективности дожига анодных газов за счет интенсивности смешивания компонентов в горелочном устройстве при неизменных габаритах горелочного устройства и сокращение выбросов загрязняющих веществ.

Технический результат достигается тем, что в горелочном устройстве алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов, содержащем камеру сгорания с воздухозаборными щелями, согласно изобретению в верхней части камеры сгорания установлен съемный завихритель, при этом отношение диаметра камеры сгорания к диаметру завихрителя находится в зависимости D:d=(1:0,2÷0,5), а отношение длины камеры сгорания к длине завихрителя находится в зависимости L:l=1:(0,8÷0,9).

Где: D - диаметр камеры сгорания, м.

d - диаметр завихрителя, м

L - длина камеры сгорания, м

l - длина завихрителя, м

Данные пределы отношения диаметра и длины объясняются следующим. Завихритель диаметром менее 0,2 диаметра горелочного устройства не обеспечит закрутку потока, достаточную для интенсивного смешивания компонентов. Завихритель диаметром более 0,5 диаметра горелочного устройства значительно увеличит аэродинамическое сопротивление горелочного устройства и энергозатраты на эвакуацию газов вследствие перекрытия значительной площади горелочного пространства. Пределы отношений длин обосновываются необходимостью закручивания потока в максимальной близости к зоне смешивания и воспламенения горючих компонентов анодного газа, а также максимальным использованием горелочного пространства для движения закрученного потока. Увеличение этой величины более 0,9 препятствует проникновению струй подсасываемого воздуха в горелочное устройство. Снижение этой величины менее 0,8 значительно сократит путь движения закрученного потока, что отрицательно скажется на эффективности дожига горючих компонентов анодного газа.

Заявляемое изобретение поясняется графически. Горелочное устройство (1) оборудовано в нижней части щелями (2) для подсоса атмосферного воздуха и съемным (заменяемым) завихрителем (3), установленным в полости горелочного устройства и крепящимся с помощью болтового соединения (4). Такой способ крепления обеспечивает возможность замены завихрителя по мере его износа.

Устройство работает следующим образом. При смешивании анодного газа с атмосферным воздухом, подсасываемым через воздухозаборные щели (2), происходит воспламенение газовоздушной смеси. Равномерное распределение потока воспламеняющей смеси в полости горелочного устройства (1) обеспечивается завихрителем (3), который с помощью болтового соединения (4) крепится к корпусу горелочного устройства с его наружной стороны.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в целенаправленном закручивании газового потока в горелочном устройстве, что сопровождается увеличением интенсивности смешивания и дожига горючих компонентов анодного газа.