Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к производству алюминия электролитическим способом и может быть использовано для улавливания и сжигания газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимися анодами. Устройство содержит стабилизатор-смеситель в виде конуса, установленный на приливах корпуса горелки. Горелка выполнена со щелями и установлена на приливе газообразного колокола. Верхняя часть горелки соединена с системой газоходов. Устройство позволяет повысить эффективность выгорания окиси углерода и смолистых веществ. 2 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2103416
Класс(ы) патента: C25C3/22
Номер заявки: 96103741/02
Дата подачи заявки: 26.02.1996
Дата публикации: 27.01.1998
Заявитель(и): Красноярская государственная академия цветных металлов и золота
Автор(ы): Огорожев Ю.И.; Журавлев Ю.А.; Безбородов Л.С.; Козьмин Г.Д.
Патентообладатель(и): Красноярская государственная академия цветных металлов и золота
Описание изобретения: Изобретение относится к производству алюминия электролитическим способом и служит для улавливания и сжигания газов от алюминиевых электролизеров с самообжигающимися анодами.
Известно устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера, включающее горелку со щелями, расположенными в два ряда по высоте, установленную на приливе газосборного колокола и систему газоходов (авт. св. СССР N 855081, кл. C 25 C 3/10, Б.И. N 30, 1981).
Вход воздуха и анодного газа в горелку обусловлен разрежением, создаваемым дымососом. Вследствие низких скоростей движения газа и воздуха (1 - 2 м/с) перемешивание газовоздушного потока недостаточно эффективное. Рассредоточение отверстий входа воздуха по высоте горелки приводит к уменьшению массового количества воздуха, вводимого в горелку в конкретном сечении по горизонтали. Вследствие этого поток воздуха прижимается к стенкам горелки потоком газа, что ухудшает качество перемешивания и выгорания смолистых веществ и окиси углерода.
Наиболее близким к предлагаемому по совокупности существенных признаков является устройство, включающее горелку со щелями, расположенными в один ряд по высоте, установленную на приливе газосборного колокола, и систему газоходов (авт. св. СССР N 378526, кл. C 22 D 3/02, 3/12, Б.И. N 19, 1973).
Массовые объемы воздуха, приходящиеся на единицу высоты щелей, достаточно высоки. Струи воздуха "пробивают" поток газа, смешивание газовоздушного потока более активное, следовательно, улучшается выгорание смолистых веществ и вредных горючих компонентов. Однако центральные слои газа на оси горелки с воздухом не перемешиваются, что не обеспечивает полноты выгорания CO и смолистых веществ. Кроме того известные устройства не обеспечивают стабильность горения. После технологической обработки электролизной ванны, ликвидации анодных эффектов в аналоговых устройствах возможно прекращение горения в связи с чем необходим повторный розжиг горелки.
Основная задача изобретения заключается в создании устройства, позволяющего повысить эффективность выгорания окиси углерода и смолистых веществ, содержащихся в анодном газе, и стабильность горения.
Для достижения поставленной задачи в заявляемом устройстве для сжигания газов алюминиевого электролиза, включающем горелку со щелями, установленную на приливе газосборного колокола и систему газоходов внутри корпуса горелки, выполненного с приливами в зоне щелевых отверстий, установлен стабилизатор-смеситель в виде конуса, направленный вершиной к основанию горелки.
Повышение эффективности выгорания окиси углерода и смолистых веществ, содержащихся в анодном газе, обусловлено разрушением центральной части газового потока острием и поверхностью конуса, интенсивным его перемешиванием с воздухом, поступившим в горелку, благодаря тубулизации потока за конусной поверхностью. Наличие массивного теплоаккумулирующего тела в ядре потока обеспечивает стабильность процесса горения и возможность непрерывного самовозгорания анодного газа в смеси с воздухом.
На фиг. 1 представлено в разрезе устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера; на фиг. 2 - эпюры скоростей и характер движения потоков в щелевой горелке со стабилизатором-смесителем (а) и в щелевой горелке-прототипе (б).
Горелка 1 со щелями 2 основанием установлена на приливе газосборного колокола 3 (фиг. 1). Верхняя часть горелки соединена с системой газоходов 4. На приливах 5 корпуса горелки установлен стабилизатор-смеситель 6 в виде конуса. Диаметр конуса рассчитывается, исходя из скорости движения газовоздушной смеси при температуре воспламенения. Угол раскрытия образующей конуса принимается наименьшим около 30o), исходя из минимальных гидравлических потерь. Диаметр конуса рассчитывается по формуле

где Dг - внутренний диаметр горелки, м;
Vс - расход газовоздушной смеси, м/ч;
W - скорость газовоздушной смеси при температуре воспламенения, м/с;
π - число Пи, равное 3,14.
При количестве анодного газа, входящего в горелку 30 нм3/ч и температуре воспламенения газа 640oC расчетный диаметр конуса равен

Для возможности опускания конуса внутрь горелки сверху через ее выходное отверстие размеры конуса конструктивно принимаются близким к расчетным: диаметр конуса dк = 125 мм, высота конуса hк = 170 мм, угол при вершине конуса β = 40o.
Конус выполняется с периферийным кольцевым углублением, предназначенным для посадки на три опорно-центровочных прилива 5, которые предусматриваются при отливке корпуса горелки. Для полноты смешения потоков воздуха и газа основание конуса расположено выше верхней кромки щелевых отверстий.
Устройство работает следующим образом.
При наличии в системе газоходов разрежения, создаваемого дымососом, воздух и анодный газ поступают в горелку. Газ обтекает конус 6 и под острым углом встречается с потоком воздуха, перемешиваясь с ним. Перемешиванию способствует также турбулизация газовоздушного потока за донной частью конуса. Нагреваясь, конус вследствие своей массивности стабилизирует процесс горения при любых колебаниях состава анодного газа и разрежения в системе газоходов.
Стабилизаторы-смесители в виде конуса испытывают в производственных условиях. Аэродинамика, температурное поле и выгорание вредных компонентов смоделировано также на ЭВМ. Результаты расчетов и испытаний приведены в таблице и на фиг. 2.
Из данных таблицы следует, что при одинаковой температуре в зоне горения, содержание экологически опасных компонентов в продуктах дожигания анодного газа и в расчетном, и в натурном эксперименте значительно ниже после горелки со стабилизатором-смесителем.
Более качественное смешение потоков анодного газа и воздуха в горелке со стабилизатором-смесителем подтверждается результатами аэродинамического моделирования, представленными на фиг. 2.
Возле конусного стабилизатора-смесителя (фиг. 2 а) в зоне щелевых отверстий наблюдается активное перемешивание газа 1 и воздуха 2. Как результат более качественного смешения - эпюры скоростей продуктов горения 3 одинаковые в любом горизонтальном сечении.
В щелевой горелке-прототипе (фиг. 2 б) эпюры скоростей по оси горелки имеют максимальное значение, что свидетельствует о неравномерности смешения потоков газа и воздуха, неравномерности температуры по горизонтальному сечению горелки и неравномерности, а следовательно, и неполноте выгорания горючих компонентов. Расчетное сопротивление стабилизатора-смесителя незначительное - в пределах 0,3 - 0,5 мм вод.ст.
Формула изобретения: Устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера, включающее горелку с щелями, установленную на приливе газосборного колокола, и систему газоходов, отличающееся тем, что внутри корпуса горелки, выполненного с приливами в зоне щелевых отверстий, установлен стабилизатор-смеситель в виде конуса, направленного вершиной к основанию горелки.