CN103480232A - 用于制铝厂的紧凑空气质量控制系统隔间 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制铝厂的紧凑空气质量控制系统隔间。第一接触反应器、机械分离器装置、一个或更多个第二接触反应器、仓、过滤器、均装备有一个或更多个减振器的一个或更多个风扇、任选的湿式洗涤器和排气管均集成到单个紧凑空气质量控制系统(AQCS)隔间中。另外，过程气体冷却系统可集成到紧凑AQCS隔间中。主题紧凑AQCS隔间的益处包括覆盖面积减小、由于由减少的管道系统引起的减小的压降而产生的操作成本减少、由于减少的管道系统而产生的资金成本减少、噪音减小、天气保护，以及满足特定系统要求的提高的适应性。

Description

用于制铝厂的紧凑空气质量控制系统隔间
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年6月8日提交的美国临时专利申请序列No. 61/657,060的权利，该申请通过参考全部并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于在制铝厂中使用的紧凑空气质量控制系统隔间。更具体地，本发明涉及紧凑排出气体清洁装备，以及用于从由制铝厂中使用的电解池产生的过程排出气体除去污染物的过程。
背景技术
在用于铝的电解生产的过程(诸如通过霍尔-埃鲁过程)(其中，通过还原电解熔炼罐中的氧化铝而生产铝，该电解熔炼罐填充有呈含氟化物的矿物的形式的熔融电解质，氧化铝供应至该熔融电解质)中，过程排出气体包括含氟化物的物质，诸如氟化氢(HF)和含氟灰尘。由于这些物质极大地损坏环境，故在过程排出气体可排放到周围大气中之前必须将其分离。同时，含氟熔化物是电解过程必不可少的，并且因此合乎需要的是回收化合物用于再循环至电解过程。该再循环可通过将含氟物质吸附在颗粒吸附剂上而发生。
如提到的，电解熔炼罐中发生的电解反应产生呈热的载有颗粒的排出气体的形式的过程排出气体，其典型地在排放至大气之前在气体清洁单元中被清洁。在US 5,885,539中公开了用于清洁电解熔炼罐中生成的排出气体的气体清洁单元的实例。US 5,885,539中公开的气体清洁单元包括第一接触反应器和第二接触反应器。来自电解熔炼罐的排出气体首先前进至第一接触反应器，并且在第一接触反应器中与再循环的氧化铝接触。接着，部分清洁的排出气体前进至第二接触反应器，并且在第二接触反应器中与新鲜氧化铝接触。部分使用的氧化铝从第二接触反应器再循环至第一接触反应器。除尘装置从排出气体除去氧化铝，接着，该排出气体排放至大气。
用于回收氟化物的化合物的系统包括过滤器系统，其包括在封闭系统中。重要的是具有气体从制铝过程到过滤器系统的稳定输送。该输送以气体管道实现，其中，气体借助于大型风扇传送穿过气体管道至过滤器系统，该气体管道包括主管道和支管道。对于每个制铝池，支管道通入主管道，当气体量增大时，借助于扩散器，主管道的截面逐渐地增大。对于该过程以及环境而言非常重要的是，气体分配为尽可能均匀的，并且传统地，这通过支管道定位成越靠近吸入式风扇支管道中的过程气体的节流就越来越强而实现。节流通过压降表现绝对能量损失。
用于清洁铝的电解处理期间产生的过程气体的气体清洁单元包括集中系统和分散系统两者。集中系统通常包括一个或若干个主室(hall)，其包括电解池，由此每个主室可包括70个至150个之间的电解池，其中，清洁装备布置在主室之间的中心或外部。集中系统借助于广泛且昂贵的管道系统与池中的每一个连接。在清洁过程期间用作吸附剂的氧化铝于在清洁过程中使用之前或之后储存在单独的仓中，并且此后借助于交通车辆、吊车或用于铝的其它输送系统(诸如用于在紧凑阶段(compact phase)中输送的系统)输送回每个池。
分散系统用于清洁来自5个至40个之间的电解池(更优选为10个至20个之间的电解池)的过程气体。就此而言，需要较少管道系统，并且用于移动氧化铝的输送需要极大地减少。实现了关于操作启动的大灵活性，并且氧化铝储存器与电解池之间的距离可最小化。在US 6,406,524中描述了通过分散系统实现的附加益处。
虽然用于清洁铝的电解处理期间产生的过程排出气体的系统为已知的，但是在制铝行业中仍需要改进的系统，其减少操作成本，减小装备覆盖面积，减少资金成本并且/或者提高满足用于较大生产设施的特定系统要求的适应性。
发明内容
用于制铝厂的集中空气质量控制系统(AQCS)通常需要：包括输送系统的工厂中央储存仓、用于每个AQCS的仓、用于氟化氢(HF)的除去的干式洗涤器、用于二氧化硫(SO2)的除去的湿式洗涤器、风扇、管道系统和排气管，它们均需要单独的覆盖面积。根据本发明，氟化氢(HF)洗涤器/接触反应器、任选的二氧化硫(SO2)洗涤器、仓、风扇、管道系统、过滤器和排气管均集成到单个紧凑AQCS隔间中。另外，过程气体冷却系统可集成到紧凑AQCS隔间中。主题紧凑AQCS隔间的益处包括覆盖面积减小、由于由减少的管道系统引起的减小的压降而产生的操作成本减少、由于由紧凑尺寸引起的减少的管道系统而产生的资金成本减少、噪音减小、装备的天气保护，以及满足特定系统要求的提高的适应性。就此而言，主题紧凑AQCS隔间清洁由41至300个生产电解池产生的过程排出气体。
本发明的目的为，提供用于从制铝电解池的排出气体除去气态污染物的紧凑AQCS隔间，其关于从排出气体除去污染物的效率比现有技术系统更有效。
以上提到的目的通过用于清洁至少一个制铝电解池的排出气体的紧凑AQCS隔间实现。主题紧凑AQCS隔间包括第一接触反应器(HF洗涤器)，其中，排出气体与再循环氧化铝接触；除尘分离器装置，其中，具有来自第一接触反应器中的排出气体的吸附污染物的氧化铝的至少一部分与排出气体分离用于回到电解池。紧凑AQCS隔间还包括至少一个第二接触反应器，其中，从除尘分离器装置前进的排出气体与来自仓的新鲜氧化铝接触用于从排出气体进一步除去污染物，一个或更多个第二接触反应器布置在高于除尘分离器装置和基部第一接触反应器的竖直水平上。
以上描述的紧凑AQCS隔间的优点为：获得从排出气体非常有效地除去污染物(诸如二氧化硫(SO2)、氟化氢(HF)和灰尘颗粒)，这既关于就此而言的除去效率又关于紧凑AQCS隔间的投资成本和操作成本。可获得非常紧凑的AQCS隔间，其具有所需的最小管道系统和最小排出气体输送距离。相对短的排出气体输送距离导致相对低的紧凑AQCS隔间的压降和能量消耗。
根据一个实施例，主题紧凑AQCS隔间的一个或更多个第二接触反应器定位在竖直地高于除尘分离器装置并在除尘分离器装置旁边的点处。该实施例的优点为在不牺牲除尘分离器装置的维修和维护的情况下，获得非常紧凑的AQCS隔间。
根据主题紧凑AQCS隔间的一个实施例，氧化铝仓布置在除尘分离器装置旁边，其中，任选的湿式洗涤器定位在风扇、风扇减振器、过滤器、一个或更多个第二接触反应器和氧化铝仓的至少一部分上方，以在从上方观看任选的湿式洗涤器时使氧化铝仓至少部分地不清楚。该实施例的优点为：仓有效地集成在具有定位在氧化铝仓上方的任选的湿式洗涤器的紧凑AQCS隔间中，该氧化铝仓很少需要任何维护工作。
根据一个实施例，一个或更多个第二接触反应器流体地连接于竖直地定位在一个或更多个第二接触反应器上方的过滤器，其中，风扇、风扇减振器、清洁气体室和排气管竖直地布置在其上方。任选的湿式洗涤器装置可任选地竖直地定位在风扇与清洁气体室之间。一个或更多个第二接触反应器经由布置在清洁气体室的侧壁中的出口管道流体地连接于过滤器、风扇、清洁气体室和排气管。该实施例的优点为：关于第二接触反应器的良好可维修性与关于排出气体的短输送距离的紧凑布置的组合导致低紧凑AQCS隔间能量消耗。
根据一个实施例，装备有减振器的风扇连接于用于一个或更多个第二接触反应器的过滤器的清洁气体室的出口管道，以引起排出气体流动穿过清洁气体室至任选的湿式洗涤器并最终至排气管。该实施例的优点为风扇集成在紧凑AQCS隔间的竖直顶部部分中，用于排出气体从清洁气体室流动至任选的湿式洗涤器。在没有任选的湿式洗涤器的情况下，来自清洁气体室的排出气体流流动至排气管。在任一种情况下，风扇和减振器不需要空间或仅需要有限空间，因此实现非常紧凑的布置。
根据一个实施例，径向风扇包括在水平轴上旋转的叶轮，装备有一个或更多个减振器，该一个或更多个减振器隔离来自风扇的振动以使行进至支承结构的风扇振动减小近似百分之90至百分之99，该径向风扇接收沿水平方向从用于一个或更多个第二接触反应器的过滤器的清洁气体室流动的排出气体，并且在排出气体通过排气管释放之前将排出气体向上输送到定位在其上方的任选的湿式洗涤器中。该实施例的优点为，装备有减振器的径向风扇执行使排出气体流从用于一个或更多个第二接触反应器的过滤器的清洁气体室前进至任选的湿式洗涤器并最后至排气管，以及使排出气体流从水平流转变成向上竖直流的双重功能。
根据过滤器的一个实施例，具有减振器的风扇和任选的湿式洗涤器一起形成公共堆叠单元，并且支承在公共支承结构上。该实施例的优点为紧凑AQCS隔间为较不复杂的，需要总体较小的覆盖面积，并且具有较低的投资成本，这是因为所需的支承结构的数量最小化。
根据一个实施例，紧凑AQCS隔间的最上部分或"顶室"容纳来自过滤器的清洁气体室的至少一部分，或者任选地容纳湿式洗涤器的至少一部分。该实施例的优点为，保护任选的湿式洗涤器和清洁气体室(以及其它装备)免受例如风负载、降水、日光、沙暴和类似的天气条件。就此而言，关于适合的装备材料类型和材料大小的要求可降低，由此减少所需的投资成本。
根据一个实施例，用于接收从用于一个或更多个第二接触反应器的过滤器流动的排出气体的湿式洗涤器入口开口布置在湿式洗涤器的底部中。该实施例的优点为，湿式洗涤器由于定位在风扇、减振器、过滤器和一个或更多个第二接触反应器的水平竖直上方的水平处，故可布置成非常紧密地接近过滤器和一个或更多个第二接触反应器，其中，风扇和减振器定位在其间。优选地，气体分配器布置在湿式洗涤器的底部处，用于分配从下方进入湿式洗涤器的排出气体。
根据一个实施例，用于排放清洁的排出气体的排气管布置在任选的湿式洗涤器或具有减振器的风扇的顶部上。该实施例的优点为任选的湿式洗涤器还可用作排气管的一部分。此外，不存在对将清洁的排出气体流引导至远程地布置的排气管的长管道的需要。就此而言，投资成本、操作成本和维护成本降低。
本发明的又一个目的为提供从制铝电解池的排出气体除去气态污染物的方法，其关于从排出气体除去污染物比现有技术的方法更有效。
该目的借助于包括以下的方法实现：在第一接触反应器中使排出气体与氧化铝接触来吸附排出气体的污染内容物的至少一部分；使用除尘分离器装置使吸附的污染物的至少一部分与排出气体分离；在定位在竖直地高于所述除尘分离器装置的点处的一个或更多个第二接触反应器中，使排出气体与氧化铝接触来吸附排出气体的附加污染内容物；使用过滤器(诸如袋滤器)使吸附的污染物的至少一部分与排出气体分离以产生清洁的排出气体；利用装备有减振器的风扇从过滤器抽吸清洁的排出气体穿过清洁气体室用于通过排气管释放。
该方法的优点为，关于投资成本和操作成本和关于在从紧凑AQCS隔间释放之后的清洁排出气体纯净水平，可以以有效的方式从排出气体除去污染物。
根据一个方法实施例，氧化铝的至少一部分已与其分离的排出气体前进到布置在过滤器装置的顶部处的清洁气体室中。排出气体在转变成竖直向上地进入任选的湿式洗涤器的流之前从清洁气体室水平地流出。该实施例的优点为获得紧凑且有效的布置，其仍使得能够维护过滤器装置。
根据一个方法实施例，排出气体在经受以下步骤的同时向上地和/或水平地流动：接触氧化铝；分离氧化铝；接触氧化铝；分离氧化铝；以及任选地进入湿式洗涤器，并且接触湿式洗涤器中的吸附液体；在这些步骤期间，排出气体在步骤中的至少一个中向上流动。在气体在处理步骤期间向上地和任选地水平地流动较短距离的情况下，排出气体移动相对短的总距离。另外，气体不在处理步骤期间在任何实质程度上向下移动。这通过最小化气体管道长度和所需的风扇功率而减少投资成本和操作成本。此外，该方法可在具有相对较小的总覆盖面积的紧凑AQCS隔间中进行。
本发明的另外的目的和特征将从下列详细的描述和权利要求为显而易见的。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明，在该附图中：
图1为清洁来自至少一个制铝电解池的排出气体的、根据本发明的紧凑空气质量控制系统隔间的示意性截面侧视图；
图2为在图1中沿由箭头II-II描绘的方向观看的、图1的紧凑空气质量控制系统隔间的示意性截面侧视图；
图3为根据图1的紧凑空气质量控制系统隔间的单行(line)的俯视图；
图4为根据图1的紧凑空气质量控制系统隔间的双行的俯视图；
图5为根据图1的紧凑空气质量控制系统隔间的双行的示意性侧视图；
图6为根据第二实施例的紧凑空气质量控制系统隔间的单行的示意性侧视图；
图7为根据第三实施例的紧凑空气质量控制系统隔间的单行的示意性侧视图；
图8为根据第四实施例的紧凑空气质量控制系统隔间的单行的示意性侧视图；
图9为根据第五实施例的紧凑空气质量控制系统隔间的双行的示意性侧视图；以及
图10为根据第六实施例的紧凑空气质量控制系统隔间的双行的示意性侧视图。
具体实施方式
根据本发明，空气质量控制系统(AQCS)的氟化氢(HF)洗涤器/接触反应器、二氧化硫(SO2)湿式洗涤器(任选的)、过滤器、风扇、仓、管道系统和排气管均集成到单个紧凑AQCS隔间中。另外，过程气体冷却系统可集成到主题紧凑AQCS隔间中。在通过参考全部并入本文中的PCT/IB2011/001508中描述适合的过程气体冷却系统的实例。主题紧凑AQCS隔间的益处包括覆盖面积减小、由于由减少的管道系统引起的减小的压降而产生的操作成本减少、由于减少的管道系统而产生的资金成本减少、噪音减小、保护装备免受天气条件，以及满足特定系统要求的提高的适应性。主题紧凑AQCS隔间清洁由近似41至300个生产电解池产生的过程气体。
图1为从紧凑AQCS隔间1的侧面观看的紧凑AQCS隔间1的示意性截面图。隔间1包括作为其主要构件的气体入口管道2、第一接触反应器4、氧化铝分离器装置4a、第二接触反应器6、氧化铝仓8、除尘装置10、任选的湿式洗涤器12、气体清洁单元顶室14和排气管16。箭头A指示穿过隔间1的排出气体的预期流动路径。
图2示出了沿图1的箭头II-II的方向观看(即，如从图1的侧面观看)的隔间。气体入口管道2连接于示意性地示出并且未按比例绘制的收集管道18，收集管道18收集来自典型地1至400个(更典型地41至300个)制铝电解池20中的每一个的排出气体，电解池20中的每一个可操作用于根据例如以上提到的霍尔-埃鲁过程生产铝。
回到图1，气体入口管道2将排出气体流从制铝电解池20引导至第一接触反应器4。容积式给料器22操作用于使第一接触反应器4中的氧化铝(Al2O3)再循环以提供氧化铝与排出气体之间的有效接触。由于这种接触，故气态污染物(诸如氟化氢(HF)和二氧化硫(SO2))由氧化铝吸附。接着，氧化铝经由分离器装置4a(诸如旋风分离器)与排出气体分离。由分离器装置4a分离的氧化铝可再循环至电解池20。
接着，排出气体进一步流动至一个或更多个第二接触反应器6。具有容积式给料器25的供应管24布置用于将新鲜氧化铝从流体连接的氧化铝仓8供应至第二接触反应器6。新鲜氧化铝实现将来自排出气体的污染物进一步吸附到氧化铝上。优选地，氧化铝仓8布置在除尘装置10旁边，以共享公共的竖直侧壁11。如从图1和图2的组合透视图明显的，任选的湿式洗涤器12布置在氧化铝仓8上方，并且在从湿式洗涤器12的顶部竖直地向下看时，使氧化铝仓8的视图至少部分地不清楚。
包括从制铝电解池20携带的颗粒、从第一接触反应器4携带并且不被分离器装置4a捕获的再循环氧化铝和从第二接触反应器6携带的新鲜氧化铝的排出气体流动至除尘装置10。除尘装置10布置在第二接触反应器6上方。除尘装置10可为例如静电聚尘器或织物过滤器，该静电聚尘器的基本原理从例如US 4,502,872知道，该织物过滤器的基本原理从例如US 4,336,035知道，每个专利通过参考全部并入本文中。
图1中示出的除尘装置为织物过滤器10。织物过滤器10包括壳体26。排出气体经由壳体26的开放下端部28进入壳体26。水平板30布置在壳体26的上端部中。呈织物袋的形式的许多织物过滤装置32从板30延伸，每个这种织物袋32延伸穿过板30中的对应开口。典型地，织物过滤器10可包括2至4000个这种织物袋32。在操作中，装载有包括氧化铝的灰尘颗粒的排出气体进入壳体26的开放下端部28。排出气体穿过袋32的织物并且进入袋32的内部，同时灰尘颗粒收集在袋32的外侧。接着，灰尘颗粒的至少一部分已与其分离的排出气体经由袋32的内部向上流动穿过板30，并且进入织物过滤器10的清洁气体室34。有时，例如通过根据US 4,336,035中公开的原理利用加压空气向袋32施以脉冲，或者通过摇动袋32，从袋32除去收集的灰尘颗粒。由此从袋32除去的灰尘颗粒部分地回到接触反应器4,6，并且经由出口36从气体清洁单元1部分地除去。除去的颗粒通常将直接运输至图2中示出的制铝电解池20。
继续描述图1，布置在织物过滤器10的顶部处、在板30和袋32上方的清洁气体室34在其竖直侧壁38中设置有水平出口管道40。出口管道40流体地连接于风扇42，风扇42在图1的实例中为径向风扇42。径向风扇42设置有布置在风扇42的壳体45内并由马达48驱动的水平轴46旋转的叶轮44。风扇42还装备有一个或更多个减振器42a以隔离来自风扇的振动，并且因此使行进至支承结构的风扇振动减小近似百分之90至百分之99。水平地流动穿过出口管道40的排出气体沿叶轮44的轴向方向进入径向风扇42，并且沿叶轮44的径向竖直方向被给予脉冲。排出气体通过风扇42向上前进，并且经由风扇出口50大致竖直地离开风扇42。
重要的是，风扇42装备有一个或更多个减振器42a。减振器42a可包括多个密封弹簧或橡胶构件，以便使来自风扇42的振动与支承结构隔离近似百分之90至百分之99。由于主题紧凑AQCS隔间1的顶室14或最上部分中的风扇42的位置和操作，故该减振器在本主题发明中为关键的。
图2示意性地示出了均装备有减振器的风扇的两个可选位置。根据第一可选实施例，风扇142可布置在气体入口管道2中。根据第二可选实施例，风扇242可刚好布置在湿式洗涤器12之后。风扇142,242可用作风扇42的可选方案或结合风扇42使用，用于生成穿过紧凑AQCS隔间1的排出气体流。
任选的湿式洗涤器12包括壳体52。壳体52包括水平底部54、水平顶板56和在底部54与顶板56之间延伸的大体柱形侧壁58。湿式洗涤器12的壳体52全部位于紧凑AQCS隔间1的顶室14内部。这意味着湿式洗涤器12的壳体52被保护免受风负载、UV辐射、降水、沙暴和类似的天气条件，这大致降低了对湿式洗涤器12的壳体52的材料和负载的要求。
如在图1中最佳地示出的，湿式洗涤器12壳体52布置在织物过滤器10上方或竖直地高于织物过滤器10并刚好在织物过滤器10旁边的点处。关于更换磨损或损坏的过滤袋32，过滤袋32可通过其竖直向上移动除去穿过布置在清洁气体室34的顶板37中的开口(hatch)35。以虚线示出的过滤袋32b指示在其除去/更换期间的过滤袋32b的位置。通过将湿式洗涤器12壳体52布置在织物过滤器10的清洁气体室34旁边，过滤袋32的更换不被壳体52阻碍。如可从图1和图2看到的，湿式洗涤器12壳体52刚好布置在氧化铝仓8上方。
湿式洗涤器12底部54设置有入口开口60，其流体地连接于风扇出口50。入口开口60流体地连接于气体分配器62，其分配来自湿式洗涤器12的壳体52内部的风扇42的气体。任选的水平气体分配网64可布置在壳体52内部的气体分配器62上方，以支持在壳体52内部形成排出气体的均匀气体分布轮廓(distribution profile)。任选地，气体-液体接触填料(packing)66可布置在壳体52内部，在气体分配器62和气体分配网64上方，以改进排出气体与经由布置在壳体52内部、分配器62、网64和填料66上方的喷嘴68供应的吸附液体之间的接触。这种气体-液体填料66的实例包括能够从Sulzer Chemtech AG(Winterthur, CH)获得的Mellapak?环和能够从Raschig GmbH(Ludwigshafen, DE)获得的Pall?环。根据一个实施例，气体-液体填料66可为由木杆网制成的木制填料。木制填料使得可能在于较短时间段不供应吸附液体的情况下操作湿式洗涤器12，而不引起对填料材料的损坏。
吸附液体将典型地包括与碱性物质一起的水。碱性物质可例如为氢氧化钠(NaOH)、碳酸钠(Na2CO3)、氢氧化钙(CaOH)、石灰石(CaCO3)或适合于中和排出气体的酸性污染物(包括例如将通过湿式洗涤器12从排出气体除去的二氧化硫(SO2)和氟化氢(HF))的任何其它物质。根据又一个实施例，包括与碱性物质一起的水的吸附液体可至少部分地以海水的形式(例如以来自附近海洋的海水的形式)供应至湿式洗涤器12。当利用海水操作洗涤器12时，海水将穿过湿式洗涤器12以吸附和中和来自排出气体的二氧化硫和氟化氢，此后海水将回到海洋。
例如，使用氢氧化钠(NaOH)吸附和中和来自排出气体的二氧化硫和氟化氢可根据下列反应发生：
SO2(g)+2NaOH(aq)+1/2O2(g)=>Na2SO4(aq)+H2O [等式1.1]
HF(g)+NaOH(aq)=>NaF(aq)+H2O [等式1.2]
泵70布置在地面72上，并且布置用于经由流体连接的供应管74将吸附液体泵送至流体连接的喷嘴68。喷嘴68使吸附液体雾化，并且任选地借助于气体-液体接触填料66使其与在湿式洗涤器12的壳体52内部竖直向上流动的排出气体接触。用过的吸附液体收集在壳体52的底部54上，并且经由流体连接的管76流动至循环箱78。循环箱78流体地连接于泵70，泵70使吸附液体回到喷嘴68。溢流管80连接于箱78用于除去过多的吸附液体。
pH测量装置82连接于管74用于测量吸附液体的pH。pH测量装置82控制泵84，泵84将碱性溶液(诸如NaOH溶液)从储箱86经由流体连接的供应管88泵送至管74。pH测量装置82控制泵84将经由流体连接的管74供应至喷嘴68的吸附液体中的pH值保持在预定值处，例如在pH6.5处。
根据可选实施例，泵71布置用于将具有例如大约7.5至8.5的pH的海水从附近海洋73经由流体连接的管75泵送至供应管74。海水用作湿式洗涤器12中的吸附液体以根据与关于NaOH在上文中描述的这些反应相似的反应吸附和中和二氧化硫和氟化氢。在这种吸附和中和之后，海水经由管76和流体连接的管77回到海洋73。任选地，一些淡水或一些再循环的海水可与从海洋73供应新鲜海水一起在湿式洗涤器12中循环。
微滴消除器90竖直地布置在喷嘴68上方。微滴消除器90在允许排出气体进入排气管16之前除去排出气体中包含的任何微滴。借助于箭头AC指示的清洁的排出气体离开排气管16并且排放到大气中。
紧凑AQCS隔间1支承在一起形成公共支承结构94的支架92上。除了诸如泵70和箱78的辅助装备之外，接触反应器4,6、织物过滤器10和湿式洗涤器12一起形成公共堆叠单元96，其由接触反应器4,6、织物过滤器10和湿式洗涤器12共用的公共支承结构94支承。在图1和图2中的实施例中，氧化铝仓8、顶室14和排气管16还形成堆叠单元96的一部分，并且由公共支承结构94支承。如参考图1和图2明显的，整个紧凑AQCS隔间1具有非常小的覆盖面积，其中，任选的湿式洗涤器12布置在高于织物过滤器10并在氧化铝仓8上方的竖直水平上。此外，使排出气体从织物过滤器10前进至湿式洗涤器12的出口管道40为非常短的，典型地仅为0.1m至2m。更进一步，排气管16也为非常短的，这是因为其直接布置在湿式洗涤器12的壳体52的顶部上，湿式洗涤器12已经位于地面72上方的相当大的高度上。
清洁紧凑AQCS隔间1中的排出气体的方法涉及经由气体入口管道2引入排出气体。排出气体与第一接触反应器4中的再循环的氧化铝颗粒接触，从而使氟化氢和二氧化硫吸附在氧化铝颗粒上。进一步的吸附在一个或更多个第二接触反应器6中发生。接着，排出气体在织物过滤器10中被过滤。这种过滤引起除去携带的灰尘颗粒和装载有氟化氢和二氧化硫的氧化铝。接着，过滤的排出气体从织物过滤器10的清洁气体室34前进，并且几乎紧接地经由其入口开口60引入在任选的湿式洗涤器12中。在湿式洗涤器12的壳体52内部，排出气体与吸附液体接触，从而引起进一步除去二氧化硫和氟化氢。清洁的排出气体经由紧接地布置在湿式洗涤器12壳体52的顶部上的排气管16排放至大气。
在上文中，已经描述了排出气体经由湿式洗涤器12的底部54中的入口开口60进入任选的湿式洗涤器12壳体52。将认识到，入口开口还可布置在湿式洗涤器12壳体52处的其它位置。例如，入口开口可布置在湿式洗涤器12的柱形侧壁58的下部分中。更进一步，入口开口可布置在其中底部54连结于侧壁58的湿式洗涤器12壳体52上的该位置。
在上文中，已经描述了任选的湿式洗涤器12设置有填料66。将认识到，湿式洗涤器12还可设计成不具有任何填料，在该情况下，吸附液体和排出气体的混合依靠吸附液体通过喷嘴68的雾化。有用的喷嘴68的实例为能够从Spraying Systems公司(Wheaton,Illinois,USA)获得的WhirlJet?喷嘴。将认识到，喷嘴68可布置在湿式洗涤器12壳体52内部的若干不同竖直水平处。此外，喷嘴68可布置成相对于排出气体流喷射如图1所示的液体对流、并流，或对流和并流两者。
在上文中，已经描述了气体清洁单元1包括第一接触反应器4和第二接触反应器6，其中，排出气体与氧化铝接触。将认识到，根据可选实施例，气体清洁单元还可设置有单个接触反应器，其中，排出气体与再循环的氧化铝和新鲜氧化铝接触。根据又一个可选实施例，气体清洁单元可设置有串联布置的三个或更多个接触反应器。
在上文中，已经描述了风扇42为径向风扇。将认识到，其它类型的风扇(例如轴向风扇)也可用于使排出气体前进穿过紧凑AQCS隔间1。
在上文中，已经描述了泵70、箱78和pH调节装备82,84,86,88全部布置在地面72上。将认识到，将这些装置中的一些或全部布置在另一个位置也将为可能的。根据一个实施例，泵70、箱78、相关的管76,74和pH调节装备82,84,86,88中的至少一个布置在紧凑AQCS隔间1顶室14内部。根据又一个实施例，泵70、箱78、相关的管76,74和pH调节装备82,84,86,88全部布置在顶室14内部。
在上文中，已经描述了氧化铝仓8集成在紧凑AQCS隔间1中。将认识到，还可以设计不具有集成在其中的氧化铝仓8的紧凑AQCS隔间1。在这种情况下，新鲜氧化铝可从流体地连接于供应管24的远程中心氧化铝储存器供应。
在上文中，紧凑AQCS隔间1已描述为包括一个织物过滤器10和一个湿式洗涤器12。将认识到，紧凑AQCS隔间可设置有若干平行的织物过滤器(例如2至100个平行的织物过滤器)和许多平行湿式洗涤器(例如2至100个平行的湿式洗涤器)。湿式洗涤器的数量不必对应于织物过滤器的数量。因此，例如，两个平行织物过滤器可流体地连接于一个公共湿式洗涤器。
现在参考图3，图3为根据图1的十六个紧凑AQCS隔间1的单行的俯视图。就此而言，仅每个紧凑AQCS隔间1的顶板98和排气管16为可见的。
现在参考图4，图4为根据图1的八个紧凑AQCS隔间1的双行的俯视图。就此而言，仅每个紧凑AQCS隔间1的顶板98和排气管16为可见的。
现在参考图5，图5为根据图1的紧凑AQCS隔间1的双行的示意性侧视图。图5中示出的示出紧凑AQCS隔间1中的每一个包括入口管道2、第一接触反应器4、分离器装置4a、第二接触反应器6、过滤器10、具有减振器42a的风扇42、任选的湿式洗涤器12，以及流体地连接用于排出气体流动穿过紧凑AQCS隔间1的排气管16。如关于图1在上面描述的，用于在接触反应器4和6中使用的氧化铝的仓8也设置在紧凑AQCS隔间1壳体2a中。
现在参考图6，图6为根据另一个实施例的紧凑AQCS隔间1的单行的示意性侧视图。图6中示出的示出紧凑AQCS隔间1包括入口管道2、第一接触反应器4、分离器装置4a、第二接触反应器6、过滤器10、具有减振器42a的风扇42，以及流体地连接用于排出气体流动穿过紧凑AQCS隔间1的排气管16。如关于图1在上面描述的，用于在接触反应器4和6中使用的氧化铝的仓8也设置在紧凑AQCS隔间1壳体2a中。
现在参考图7，图7为根据另一个实施例的十六个紧凑AQCS隔间的单行的示意性侧视图。图7中示出的示出紧凑AQCS隔间1中的每一个包括入口管道(未示出)、第一接触反应器4、分离器装置4a、第二接触反应器6、过滤器10、具有减振器42a的风扇42、任选的湿式洗涤器12，清洁气体室16a，以及流体地连接用于排出气体流动穿过紧凑AQCS隔间1的排气管16。如关于图1在上面描述的，用于在接触反应器4和6中使用的氧化铝的仓8也设置在紧凑AQCS隔间1壳体2a中。作为用于该实施例的任选方案，湿式洗涤器12可布置在共用的排气管16下方的区域中。
现在参考图8，图8为根据另一个实施例的十六个紧凑AQCS隔间1的单行的示意性侧视图。图8中示出的示出紧凑AQCS隔间1中的每一个包括入口管道(未示出)、第一接触反应器4、分离器装置4a、第二接触反应器6、过滤器10、具有减振器42a的风扇42、清洁气体室16a，以及流体地连接用于排出气体流动穿过紧凑AQCS隔间1的排气管16。如关于图1在上面描述的，用于在接触反应器4和6中使用的氧化铝的仓8也设置在紧凑AQCS隔间1壳体2a中。作为用于该实施例的任选方案，湿式洗涤器12可布置在共用的排气管16下方的区域中。
现在参考图9，图9为根据另一个实施例的紧凑AQCS隔间1的双行的示意性侧视图。图9中示出的示出紧凑AQCS隔间1中的每一个包括入口管道(未示出)、第一接触反应器4、分离器装置4a、第二接触反应器6、过滤器10、具有减振器42a的风扇42、清洁气体室16a，以及流体地连接用于排出气体流动穿过紧凑AQCS隔间1的排气管16。如关于图1在上面描述的，用于在接触反应器4和6中使用的氧化铝的仓8也设置在紧凑AQCS隔间1壳体2a中。作为用于该实施例的任选方案，湿式洗涤器12可布置在共用的排气管16下方的区域中。
现在参考图10，图10为根据另一个实施例的紧凑AQCS隔间1的双行的示意性侧视图。图10中示出的示出紧凑AQCS隔间1中的每一个包括入口管道(未示出)、第一接触反应器4、分离器装置4a、第二接触反应器6、过滤器10、具有减振器42a的风扇42、清洁气体室16a，以及流体地连接用于排出气体流动穿过紧凑AQCS隔间1的排气管16。如关于图1在上面描述的，用于在接触反应器4和6中使用的氧化铝的仓8也设置在紧凑AQCS隔间1壳体2a中。作为用于该实施例的任选方案，湿式洗涤器12可布置在共用的排气管16下方的区域中。
为了概括，用于清洁至少一个制铝电解池的排出气体的紧凑AQCS隔间1包括接触反应器4,6(其中，排出气体与氧化铝接触)，以及用于除去氧化铝的至少一部分的除尘装置10。紧凑AQCS隔间1还包括任选的湿式洗涤器12，其中，排出气体与包含水的吸附液体接触用于从排出气体进一步除去污染物。湿式洗涤器12定位在竖直地高于除尘装置10的点处。
虽然已参考许多优选实施例描述本发明，但是本领域技术人员将理解，在不背离本发明的范围的情况下，可作出各种变化，并且等同物可替代其元件。另外，在不背离本发明的基本范围的情况下，可作出许多修改以使特别的情形或材料适合于本发明的教导。因此，意图是，本发明不受限于公开为设想用于执行本发明的最佳模式的特别实施例，而本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。此外，用语第一、第二等的使用不表示任何顺序或重要性，而是相反地，用语第一、第二等用于将一个元件与另一个元件区分开。

Claims (16)

1. 一种紧凑空气质量控制系统隔间，其包括：
均一个竖直地布置在另一个上方并流体地连接在单个壳体内的：
              与电解池流体地连接的第一接触反应器；
              分离器装置；
              具有流体连接的仓的一个或更多个第二接触反应器；
              过滤器系统；
              装备有用于隔振的减振器的风扇；以及
              与大气流体连通的排气管。
2. 根据权利要求1所述的隔间，其特征在于，所述第一接触反应器布置用于供应来自所述第二接触反应器的吸附剂。
3. 根据权利要求1所述的隔间，其特征在于，所述分离器装置将分离的吸附剂供应至所述电解池。
4. 根据权利要求1所述的隔间，其特征在于，所述第二接触反应器布置用于供应来自所述相关仓的吸附剂。
5. 根据权利要求1所述的隔间，其特征在于，所述减振器使风扇振动减小近似百分之90。
6. 根据权利要求1所述的隔间，其特征在于，还包括竖直地布置在所述风扇与所述排气管之间的湿式洗涤器。
7. 根据权利要求1所述的隔间，其特征在于，所述减振器包括多个密封弹簧。
8. 根据权利要求1所述的隔间，其特征在于，所述减振器包括橡胶构件。
9. 根据权利要求1所述的隔间，其特征在于，所述减振器隔离来自所述风扇的振动用于减振。
10. 一种在紧凑AQCS隔间中处理来自电解池的过程排出气体的方法，所述方法包括：
使过程排出气体从所述电解池穿过所述隔间，所述隔间包括均一个竖直地布置在另一个上方并流体地连接在单个壳体内的：用于利用吸附剂除去所述排出气体中的氟化氢和二氧化硫的至少一部分的第一接触反应器、用于除去吸附剂的分离器装置、用于利用吸附剂除去所述排出气体中的氟化氢和二氧化硫的至少一部分的具有流体连接的仓的一个或更多个第二接触反应器、用于收集灰尘和吸附剂以产生清洁气体的过滤器、装备有用于隔振的减振器的风扇，以及与大气流体地连接用于清洁气体的释放的排气管。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述吸附剂为氧化铝。
12. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括布置在所述风扇与所述排气管之间用于清洁气体的经过和进一步处理的流体连接的湿式洗涤器。
13. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，由所述分离器装置除去的所述吸附剂再循环至所述电解池。
14. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，由所述过滤器收集的所述灰尘和所述吸附剂在所述第一接触反应器中使用。
15. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述减振器使风扇振动减小近似百分之90。
16. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述减振器包括多个密封弹簧或橡胶构件。
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