CN101589180B - 除去气体的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及从多个电解池中除去气体的装置，所述装置包括供每个池用的吸气管，每个吸气管与具有气体处理中心和中心吸气风机的中心集管连接，其中每个吸气管中提供有流量限制设备，且其中提供一个或多个另外的风管，每个另外的风管供一个或多个吸气管用，其中每个另外的风管具有供每个吸气管用的支路，所述支路与在所述电解池与所述流量限制设备之间的吸气管连接，所述一个或多个支路与其中存在双位阀的增压管连接，一个或多个增压管与连接至所述中心集管的增加集管连接，所述增压集管中提供有增压风机。本发明还涉及进行电解过程的方法。
Description
本发明涉及从多个电解池中除去气体的装置，所述装置包括供每个池用的吸气管，每个吸气管与具有气体处理中心和中心吸气风机的中心集管连接。本发明还涉及除去此类气体的方法。
在电解过程期间生成会对环境和电解车间中的工作条件有害的气体。特别是在铝电解过程中，放出含氟化物的有害气体和氟化物颗粒。最近数十年来，已实现了较大改进以降低氟化物颗粒和含氟化物的气体的排放。目前氟化物颗粒的排放由于有效的吸附系统而处于可接受的程度。然而，含氟化物的气体的排放对于环境尤其是在电解池的阳极改变、放液和维护期间仍然是一个问题。
现今铝电解池在池的正常操作期间被非常有效地遮挡。将池两侧的开口遮盖，以使约99.5％的开口被覆盖。在池的每侧的遮罩之上，提供吸气管以吸取仍放出的含氟化物的气体。使用中心吸气风机将这些气体经集管引入到气体处理中心，例如涤气器。这种正常吸气足以将进入电解车间并被排放到环境中的含氟化物的气体的排放有效地降低到可接受的程度。
然而，在为了电解池的阳极改变、放液和维护而打开池的遮罩期间，在电解车间放出更多的含氟化物的气体。为了除去这些气体，已知使用另外的风管以用增压风机吸取氟化物气体，以便每小时吸取更高量的气体。
本发明的一个目标在于提供与现有装置相比得以改进的具有另外的风管的用于从多个电解池中除去气体的装置。
本发明的另一目标在于提供与现有装置相比更易于建造、使用和维护的具有另外的风管的用于从多个电解池中除去气体的装置。
本发明的另一目标在于提供建造成本比现有装置低的用于从多个电解池中除去气体的装置。
此外，本发明的一个目标在于提供从电解池中除去气体的改进方法。
根据本发明的第一方面，这些目标中的一个或多个可通过提供用于从多个电解池中除去气体的装置来实现，所述装置包括供每个池用的吸气管，每个吸气管与具有气体处理中心和中心吸气风机的中心集管连接，其中每个吸气管中提供有流量限制设备，且其中提供一个或多个另外的风管，每个另外的风管供一个或多个吸气管用，其中每个另外的风管具有供每个吸气管用的支路，该支路与在该电解池与该流量限制设备之间的吸气管连接，所述一个或多个支路与其中存在双位阀的增压管连接，一个或多个增压管与连接至中心集管的增压集管连接，所述增压集管中提供有增压风机。
由于另外的风管的支路与在电解池与流量限制设备之间的吸气管连接这一事实，所以增压吸气不会受流量限制设备的阻碍。对于每个电解池来说，必须存在流量限制设备以便能够进行对于每个池大致相同的正常吸气。在没有流量限制设备的情况下，由于中心集管的阻力，来自最接近中心吸气风机的池的气体将以比来自与远离中心吸气风机的中心集管连接的池的气体高得多的量被吸取。因为流量限制设备将引起气体流动阻力，所以有利的是将另外的风管的支路与吸气管连接使得增压吸气不受流量限制设备的阻碍。
优选每个另外的风管已经配有两个或更多个吸气管，优选每个另外的风管已经配有两个吸气管。这样，对于每个池不必使用双位阀，只是对于每两个或更多个吸气管并因此对于两个或更多个池仅需要使用一个双位阀。优选一个另外的风管供两个吸气管用以便保持风管的支路具有相等长度。
根据一个优选的实施方案，配有另外的风管的吸气管中的至少一个没有阀门例如双位阀，优选吸气管中的至少一半没有阀门，且更优选所有吸气管都没有阀门。由于另外的风管的支路与在池和在所述吸气管中的流量限制设备之间的吸气管连接，所以在增压吸气期间，吸取由池放出的气体且没有气体或仅有限量的气体从中心集管吸取出(该中心集管仍吸取来自电解池的气体，其中使用正常吸气)。因此，在吸气管中提供双位阀和在增压吸气期间关闭这些阀门都是没有必要的。不必提供这些阀门意味着对于使用数百个电解池的电解设备的大量投资成本的节省。甚至还可能在通过增压吸气吸取的气体的量比较低时，将通过中心集管的正常吸气加到增压吸气中。
优选所述增压管中的双位阀为由中央控制单元控制的自动阀门。使用自动双位阀意味着所述阀门不必手工操作，这使得在恰当的时候易于进行阀门的开关。
根据一个优选的实施方案，供八到二十个电解池用的增压管与一个增压集管连接。这意味着对于八到二十个电解池的增压吸气可用一个增压风机进行。该增压风机按尺寸制作使得一次能使用仅一个另外的风管。
优选每一增压管与两个吸气管连接，且七个增压管与一个增压集管连接。这意味着对于具有700个电解池的电解设备来说，仅需要350个双位阀和50个增压风机，而对于已知的用以吸取气体的另外的风管来说，需要1400个阀门。
根据一个优选的实施方案，所述中心吸气风机在使用期间对每个电解池提供2000到10000Nm3/h的吸气量，优选在使用期间对每个电解池提供4000到6000Nm3/h的吸气量。此吸气量适于气体被所述吸气管正常吸取，因此从遮盖的电解池吸取气体足以将有害气体向环境的排放有效地降低到可接受的程度。通常，对于大约120个电解池提供中心吸气风机机组构造。
优选所述增压风机对两个吸气管提供为所述中心吸气风机在使用期间对每个电解池提供的吸气量的2到4倍的吸气量。采用此吸气量，气体的排放被降低到可接受的程度。
根据一个优选的实施方案，所述电解池为铝电解池。本发明尤其适用于铝电解过程，但也可用于放出有害气体的其它电解过程。
根据本发明的第二方面，这些目标中的一个或多个可通过提供用于从多个电解池中除去气体的装置实现，所述装置包括供每个池用的吸气管，每个吸气管与具有气体处理中心和中心吸气风机的中心集管连接，其中每个吸气管中提供有流量限制设备，其中提供与所述装置可释放地连接的另外的风管，所述另外的风管包括另外的增压管和与在所述电解池与所述流量限制设备之间的所述装置的相应吸气管可释放地连接的一个或多个支路，其中所述另外的增压管与所述中心集管可释放地连接，且其中所述另外的风管具有增压风机，该增压风机用于经所述吸气管和所述支路将气体从所述电解池移到所述中心集管中。
这里增压吸气也不受流量限制设备的阻碍，因为另外的风管的支路与在电解池和流量限制设备之间的吸气管连接。然而，根据本发明的装置，所述另外的风管配有与中心集管直接连接的增压风机而无需增压集管。所述另外的风管可从一个或多个吸气管和中心集管释放并用于其它电解池，因为与吸气管和中心集管的连接可释放。这样，无需增压管，且对于与一个中心集管连接的所有电解池，仅需一台增压风机。此外，所述增压风机可比在增压集管中必须使用的增压风机小。
优选所述另外的风管具有两个或更多个支路，优选两个支路，所述支路与相应吸气管可释放地连接，或者其中所述另外的风管具有与在两个或更多个吸气管之间的连接管可释放地连接的一个支路。因此，对于两个或更多个电解池，可同时或相继使用增压风机而无需更换位置的时间。
根据一个优选的实施方案，所述另外的风管可沿所述电解池移动且可与所述电解池的所有吸气管连接。具有增压风机的所述另外的风管例如能沿滑轨转移以便容易且快速地产生位移。
优选所述吸气管和所述中心集管配有用于与所述另外的风管连接的双位阀。所述双位阀可在所述另外的风管已经连接之后开启，在释放所述另外的风管之前关闭。
根据本发明的第三方面，这些目标中的一个或多个可通过提供用于从多个电解池中除去气体的装置实现，所述装置包括供每个池用的吸气管，每个吸气管与具有气体处理中心和中心吸气风机的中心集管连接，其中每个吸气管中提供有流量限制设备，其中提供与所述装置可释放地连接的另外的风管，所述另外的风管包括具有用于除去电解池上方的气体的支路的另外的增压管，其中所述另外的增压管与所述中心集管可释放地连接，且其中所述另外的风管具有用于将所述气体移到所述中心集管中的增压风机。
根据该用于实现本发明的目标的第三解决方案，所述另外的气体并非通过电解池的吸气管除去，而是使用将气体移到中心集管中的增压风机通过所述另外的风管的支路从电解池上方除去。此另外的风管更灵活，因为它只要与中心集管连接即可，但它难以在电解池与中心集管之间使用。
优选所述另外的风管可沿电解池移动且可在沿所述中心集管的不同位置处与所述中心集管连接。因此，所述另外的风管能沿与中心集管连接的所有电解池移置且无需增压集管。
根据一个优选的实施方案，所述中心集管配有一个或多个用于与所述另外的风管连接的双位阀。因此，所述另外的风管可容易地沿所述中心集管长度方向与所述中心集管连接。
本发明还涉及进行电解过程的方法，其中在所述电解过程期间形成的气体使用如上所述的装置除去。
优选所形成的气体为在使用Hall-Heroult方法的铝电解过程期间形成的含氟化物的气体。这些含氟化物的气体对环境有害且根据政府规定其排放必须降低到非常可观的程度。
根据一种优选的方法，所述另外的风管在打开所述电解池中的一个或多个时用于吸取气体。
本发明将参考附图所示的实施方案加以说明。
图1以图解方式展示根据本发明的供电解池用的吸气系统的一个优选的实施方案。
图2展示具有可替换的另外的风管的根据本发明的供电解池用的吸气系统的另一优选的实施方案。
图3展示根据本发明的又一实施方案。
图1展示六个铝电解池1，它们通过供每个池用的吸气管2与中心集管3连接。中心集管3结束于气体处理中心4和中心吸气风机5。中心吸气风机5通常由多个风机组成，且通常120个电解池1与一个中心集管3连接。在一个铝电解设备中，将存在多达10个具有它们的相应池的这样的中心集管和具有中心吸气风机的气体处理中心。对于一些吸气系统来说，吸气管在电解池上方分开以使得在电解池上方存在两个管，一侧存在一个。池上方的这些管具有开口，池放出的气体经所述开口被吸取。
在每个吸气管2中，存在流量限制设备6，使得从每个电解池吸取出的气体量对于每个池大致相等。在没有流量限制设备的情况下，由于中心集管3的阻力，从最接近中心吸气风机5的池吸取出的量比从最远离中心吸气风机5的池吸取出的量高得多。每个流量限制设备的流量限制适合于每个池相对于中心吸气风机5的位置。
当电解池被遮盖或遮挡且池中99.5％的开口被覆盖时，在电解过程的正常操作期间使用以上吸气系统。
存在另外的风管，以便在电解池的遮罩中的面板被(部分)移开以改变池中的阳极、放液和维护池时使用。
通常，每个另外的风管10由具有两个与两个吸气管2连接的支路12的增压管11组成。在增压管11中，存在双位阀13。多个另外的风管10与增压集管14连接，增压集管14中存在增压风机15。增压集管14结束于中心集管3。虽然未图示，但通常十四个池通过七个风管10与增压集管14连接，且五或六个这样的增压集管14结束于一个中心集管3。
如上所述的吸气系统的用途将在下文中说明。
在电解池的正常操作期间，电解池1上的全部遮罩都存在，且所述池的开口至少99.5％被覆盖。在这种情形下，全部双位阀13都关闭且仍然从池中逸出的从电解池1放出的气体通过中心吸气风机5的工作由吸气管2和中心集管3吸取并在气体处理中心或涤气器4中处理。
当将一个或多个遮罩中的面板从与同一个另外的风管10连接的一个或两个电解池1中移开时，开启这些电解池1的双位阀13并启动增压风机15。此刻，由电解池1(面板从其中移开)放出的气体被增压风机15通过相应的支路12、增压管11和增压集管14吸取。
因为另外的风管10的支路12与在电解池与流量限制设备6之间的吸气管2连接，所以当使用另外的风管时，在吸气管2中不需要存在双位阀来封闭吸气管以防止从中心集管3吸风。流量限制设备6防止气体从中心集管3回流到如此程度以致于吸气管2中无需双位阀，这为建造该吸气系统提供了巨大的成本降低。当增压吸气的量不太高时，中心集管3甚至能增加气体的吸取。
对于通常尺寸的铝电解池来说，中心吸气风机5应该在每个吸气管2中提供约5000Nm3/h的吸气流量。为了防止当从遮罩移开一个或多个面板时电解池的有害排放，增压吸气应高至2到4倍，因此为约15000Nm3/h。然而，还可使用其它吸气流量。
图2展示通过供每个电解池用的吸气管2与具有气体处理中心(未图示)和中心风机(未图示)的中心集管3连接的电解池1，且在每个吸气管2中存在流量限制设备。这与图1中相同。
根据本发明的实施方案，两个吸气管通过具有双位阀22的连接管21连接。中心集管3也已配有在吸气管之间的双位阀23。所述另外的风管现在具有用于连接至双位阀22的支路26和用于连接至双位阀23的管27。存在增压风机28用于将气体从吸气管1移到中心集管3中。
支路26和管27可与双位阀22和23断开，且因此可使用另外的风管25供其它电解池使用。为此，所述另外的风管优选可沿中心集管3移动，例如可沿滑轨(未图示)移动。这样，使用较轻的增压风机和最少的另外的管，能处理全部电解池且能除去释放的额外的气体。
图3也展示了电解池1，它们通过供每个电解池用的吸气管2与具有气体处理中心(未图示)和中心风机(未图示)的中心集管3连接，且在每个吸气管2中存在流量限制设备。这与图1中相同。
然而，在此使用另外的风管30，它具有使用增压风机32和与在中心集管3提供的双位阀34连接的管33从电解池上方除去气体的支路31。
所述另外的风管可沿电解池移动且可供与中心集管连接的所有电解池使用，因为管33可与双位阀34断开并与提供给中心集管3的另一双位阀连接。
对于铝电解过程来说，有害气体含有氟化物，而且含有其它污染成分例如PAH、SO2、SO3和粉尘。PAH和粉尘也在气体处理中心中被除去(PAH为多环芳烃的缩写)。
技术人员应理解的是，本发明的其它实施方案也是可能的，例如对于每个电解池提供风管的实施方案和每个风管具有供三个或更多个电解池用的三个或更多个支路的实施方案。还应理解的是，可以改变与增压管连接的风管的数目。
此外，根据本发明的装置和方法还可用于除铝电解以外的其它电解过程。
Claims (22)
1.从多个电解池中除去气体的装置，所述装置包括供每个池用的吸气管，每个吸气管与具有气体处理中心和中心吸气风机的中心集管连接，其中在每个吸气管中提供有流量限制设备，且其中提供一个或多个另外的风管，每个另外的风管供一个或多个吸气管用，其中每个另外的风管具有供每个吸气管用的支路，所述支路与在所述电解池与所述流量限制设备之间的吸气管连接，所述一个或多个支路与其中存在双位阀的增压管连接，一个或多个增压管与连接至所述中心集管的增压集管连接，所述增压集管中提供有增压风机。
2.权利要求1的装置，其中每个另外的风管已经配有两个或更多个支路。
3.权利要求1的装置，其中每个另外的风管已经配有两个支路。
4.权利要求1的装置，其中配有另外的风管的所述吸气管中的至少一个没有阀门。
5.权利要求4的装置，其中所述阀门为双位阀。
6.权利要求5的装置，其中所述增压管中的双位阀为由中央控制单元控制的自动阀门。
7.权利要求1的装置，其中供八到二十个电解池用的增压管与一个增压集管连接。
8.权利要求7的装置，其中每个增压管与两个吸气管连接，且七个增压管与一个增压集管连接。
9.权利要求1的装置，其中所述中心吸气风机在使用期间对每个电解池提供2000到10000Nm3/h的吸气量，优选在使用期间对每个电解池提供4000到6000Nm3/h的吸气量。
10.权利要求8的装置，其中所述增压风机对两个吸气管提供为所述中心吸气风机在使用期间对每个电解池提供的吸气量的2到4倍的吸气量。
11.权利要求1的装置，其中所述电解池为铝电解池。
12.从多个电解池中除去气体的装置，所述装置包括供每个池用的吸气管，每个吸气管与具有气体处理中心和中心吸气风机的中心集管连接，其中在每个吸气管中提供有流量限制设备，其中提供与所述装置可释放地连接的另外的风管，所述另外的风管包括另外的增压管和一个或多个与在所述电解池与所述流量限制设备之间的所述装置的相应吸气管可释放地连接的支路，其中所述另外的增压管与所述中心集管可释放地连接，且其中所述另外的风管具有增压风机，所述增压风机用于将气体通过所述吸气管和所述支路从所述电解池移到所述中心集管中。
13.权利要求12的装置，其中所述另外的风管具有与相应吸气管可释放地连接的两个或更多个支路，或者其中所述另外的风管具有与在两个或更多个吸气管之间的连接管可释放地连接的一个支路。
14.权利要求12的装置，其中所述另外的风管具有与相应吸气管可释放地连接的两个支路。
15.权利要求12或13的装置，其中所述另外的风管可沿所述电解池移动且可与所述电解池的全部吸气管连接。
16.权利要求12的装置，其中所述吸气管和所述中心集管配有用于与所述另外的风管连接的双位阀。
17.从多个电解池中除去气体的装置，所述装置包括供每个池用的吸气管，每个吸气管与具有气体处理中心和中心吸气风机的中心集管连接，其中在每个吸气管中提供有流量限制设备，其中提供与所述装置可释放地连接的另外的风管，所述另外的风管包括具有用于除去电解池上方的气体的支路的另外的增压管，其中所述另外的增压管与所述中心集管可释放地连接，且其中所述另外的风管具有用于将所述气体移到所述中心集管中的增压风机。
18.权利要求17的装置，其中所述另外的风管可沿所述电解池移动且可在沿所述中心集管的不同位置处与所述中心集管连接。
19.权利要求17或18的装置，其中所述中心集管配有一个或多个用于与所述另外的风管连接的双位阀。
20.进行电解过程的方法，其中使用前述权利要求中任一项的装置除去在所述电解过程期间形成的气体。
21.权利要求20的方法，其中所述形成的气体为在使用Hall-Heroult法的铝电解过程期间形成的含氟化物的气体。
22.权利要求20或21的方法，其中所述另外的风管用于在打开所述电解池中的一个或多个时吸气。
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