CN103046080B - 电解煤气回收利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解煤气回收利用系统，包括铝电解槽、煤气收集罩、煤气冷却系统、煤气净化系统及燃气锅炉。首先，收集铝电解槽阳极所产生的电解煤气，并将其冷却、净化；而后将净化后的电解煤气送入燃气锅炉进行有组织的燃烧并产生过热或饱和蒸汽。本发明的特点是在收集电解煤气过程中，煤气收集罩将电解煤气与外部空气隔绝，然后将电解煤气净化、燃烧，既极大地节约了烟气处理成本，又有效地解决了现有铝电解过程中产生的CO化学热没有有效回收利用的问题，降低了铝电解的综合能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解煤气回收利用系统，特别涉及铝电解生产过程中的电解煤气安全回收利用技术领域。
背景技术
目前，铝生产普遍采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法。电解过程在电解槽内进行，以炭素材料作阳极，铝液作为阴极，通入强电流后，将电解槽内的氧化铝电解，依靠电流的焦耳热维持电解温度1223~1243K。电解过程中，液态铝集中在阴极上，而氧则向阳极移动，使炭阳极不断氧化而析出高温烟气，该高温烟气是（50%~20%）CO和（50%~80%）CO2的混合气体，因此也被称作电解煤气。
在实际铝电解过程中，电解煤气除含有CO和CO2外，还含有HF、CF4、SiF4及各种粉尘，这些均属有害物质，同时具有很强的腐蚀性。因此，目前普遍的烟气净化处理方法是混入大量的冷空气，使高温烟气中的CO与空气发生反应并降温，再采用干法或湿法净化。在这过程中，CO的化学热完全没有得到利用，且由于过量空气系数非常大（约为理论值的100余倍），实际所需处理的烟气量远远大于理论值，烟气处理成本大幅度提高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种电解煤气回收利用系统，通过收集铝电解过程中产生的电解煤气，将电解煤气送入燃气锅炉进行有组织的燃烧，产生过热和饱和蒸汽，该蒸汽即可直接进行发电，也可用于其它生产。
为实现上述目的，本发明电解煤气回收利用系统，包括设置在铝电解槽内的煤气收集单元、煤气冷却系统、煤气净化系统及燃气锅炉，煤气收集单元收集铝电解槽阳极所产生的电解煤气，并将其依次送入煤气冷却系统和煤气净化系统进行冷却、净化，净化后的电解煤气送入燃气锅炉进行燃烧并回收利用燃烧热量。
进一步，所述煤气收集单元包括设置在所述铝电解槽内的煤气收集罩，煤气收集罩上设置有向外导出煤气的煤气分管道。
进一步，若干个所述铝电解槽能够并联设置，其内设置的所述煤气收集罩也并联设置，并且若干个所述煤气收集罩上的所述煤气分管道均与煤气总管道连通，电解煤气汇聚于煤气总管道内后导向所述煤气冷却系统。
进一步，所述煤气收集罩为铝板制作的密封罩，所述铝电解槽火口密封，将电解槽阳极析出的电解煤气与外部空气隔绝。
进一步，所述煤气冷却系统包括喷雾装置，其采用喷雾冷却，将煤气温度冷却至100~150℃。
进一步，所述燃气锅炉为饱和蒸汽锅炉或过热蒸汽锅炉。
本发明具有如下有益效果：
1、本系统通过煤气收集罩收集电解煤气，直接进入煤气冷却系统进行喷雾降温，然后进行净化处理，由于中间没有混入大量的冷空气，煤气处理量大幅度降低，处理设备可大幅度缩小，极大地节约了烟气处理成本。
2、将煤气净化后送入燃气锅炉，此时含氟煤气经过冷却净化后，99%左右的HF已被吸附，已基本没有腐蚀性，极大地延长了锅炉寿命。
3、电解煤气经过净化处理后，固体粉尘已被分离，进入燃气锅炉的电解煤气只有CO和CO2，燃气锅炉不存在常见的换热面积灰现象，锅炉换热效率大幅度提高。
附图说明
图1为本发明中电解煤气回收利用系统示意图；
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
如图1所示，本发明电解煤气回收利用系统，包括铝电解槽1、煤气收集罩2、煤气冷却系统3、煤气净化系统4、燃气锅炉5、引风机6，及煤气分管道10、煤气总管道20、烟气管道30。
铝电解槽1内设置有煤气收集罩2，煤气分管道10连接煤气收集罩2和煤气总管道20，煤气总管道20连接煤气冷却系统3、煤气净化系统4、燃气锅炉5；废气管道30连接燃气锅炉5和引风机6。
应用中，可将若干个铝电解槽1并列设置，每个铝电解槽1内设置一个煤气收集罩2，从而若干个煤气收集罩2并列设置，若干个煤气收集罩2通过各自的煤气分管道10与煤气总管道20连通，将各个铝电解槽1内生产的电解煤气汇聚于煤气总管道20来向外输送。
煤气收集罩2为铝板制作的密封罩，将铝电解槽1火口密封，将电解槽阳极析出的电解煤气与外部空气隔绝，防止电解煤气中的CO在高温下与空气直接燃烧。燃气锅炉5为饱和蒸汽锅炉或过热蒸汽锅炉。
本发明系统的工作流程为：铝电解过程中产生的含有CO和CO2的电解煤气从铝电解槽1进入煤气收集罩2后，经由各槽的煤气分管道10汇总到煤气总管道20，由于此时温度较高（大于150℃），其中的HF不易被Al2O3吸附，进入煤气冷却系统3后，启动煤气冷却系统3中的喷雾装置对烟气除尘、降温，经过喷雾冷却，电解煤气降温至100~150℃，进入煤气净化系统4（目前大型预焙电解槽铝生产系统中都配备了该系统），经过Al2O3物理吸附及气固分离后，产生干净的电解煤气，此时，该电解煤气基本只含有（50%~20%）CO和（50%~80%）CO2，送入燃气锅炉5后燃烧，可以产生清洁的高温烟气，经过换热器进行热交换，即可产生过热或饱和蒸汽。废气经由引风机6抽吸至烟囱（图中未标出）放散。
目前，大型预焙槽电解铝生产时，吨铝消耗阳极炭块520~550kg，以年产40万吨的电解铝生产线为例，其析出电解煤气中为47000Nm3/h，其中的CO可达14000 Nm3/h，将其送入燃气锅炉燃烧后产生蒸汽，即可配套一座装机容量为12000kW的余热电站。
Claims (6)
1.电解煤气回收利用系统，其特征在于，该系统包括设置在铝电解槽内的煤气收集单元、煤气冷却系统、煤气净化系统及燃气锅炉，煤气收集单元收集铝电解槽阳极所产生的电解煤气，并将其依次送入煤气冷却系统和煤气净化系统进行冷却、净化，净化后的电解煤气送入燃气锅炉进行燃烧并回收利用燃烧热量。
2.如权利要求1所述的电解煤气回收利用系统，其特征在于，所述煤气收集单元包括设置在所述铝电解槽内的煤气收集罩，煤气收集罩上设置有向外导出煤气的煤气分管道。
3.如权利要求2所述的电解煤气回收利用系统，其特征在于，若干个所述铝电解槽能够并联设置，其内设置的所述煤气收集罩也并联设置，并且若干个所述煤气收集罩上的所述煤气分管道均与煤气总管道连通，电解煤气汇聚于煤气总管道内后导向所述煤气冷却系统。
4.如权利要求2所述的电解煤气回收利用系统，其特征在于，所述煤气收集罩为铝板制作的密封罩，所述铝电解槽火口密封，将电解槽阳极析出的电解煤气与外部空气隔绝。
5.如权利要求1所述的电解煤气回收利用系统，其特征在于，所述煤气冷却系统包括喷雾装置，其采用喷雾冷却，将煤气温度冷却至100~150℃。
6.如权利要求1所述的电解煤气回收利用系统，其特征在于，所述燃气锅炉为饱和蒸汽锅炉或过热蒸汽锅炉。
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