CN202717856U - 收集铝电解槽释放的气体的装置及相关铝生产系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种能够收集多个铝电解槽释放的气体的收集装置(6)，其特征在于，所述装置包括用于气体流的至少一个旁通回路(20)，该旁通回路(20)在其一个端部连接至收集装置(6)，能够允许温度低于气体温度的介质通过该旁通回路(20)。

Description

收集铝电解槽释放的气体的装置及相关铝生产系统
本实用新型涉及一种收集铝电解槽释放的气体的装置及一种相关铝生产系统。 
电解反应产生污染气体，主要有二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫和氟化氢气体，通常被称为阳极气体。为了避免这些污染气体释放进入大气，给电解槽加盖，并用连接至电解槽盖的收集装置收集产生的气体。气体随后被引导至称为GPC的气体处理中心，在其中处理氟化氢和可能的二氧化硫。在GPC中心的下游有用来抽吸气体的风扇。 
电解槽盖具有一些使空气进入盖下方的小孔，其中通过与电解浴和浸没在电解浴中的阳极相接触而使其被加热。该空气与电解槽所释放的阳极气体混合。该混合物就是下面描述的气体。收集装置收集的气体由阳极气体和电解槽再次加热的空气所组成。 
当电解反应中电解浴的温度维持在约950℃时，进入盖的空气和电解反应释放的气体的混合物比铝生产工厂所在地空气的环境温度高约100℃至135℃。 
在GPC中心，气体与冶金氧化铝接触。这种氧化铝是活性氧化铝，具有50至80m2/g的吸附表面，具有吸附酸组分、尤其是氟化氢气体的 特性，从而使之与气体中的其它污染物分离。能使氟化铝颗粒以高于99.99％的效率滞留的滤布使所得到的氟化铝与气体分离。 
然而，常用的聚酯滤布不能承受高于135-140℃的温度。而且，当温度超过115至120℃时对氟化氢气体的捕获效率会降低。 
本实用新型的一个特别目的是在气体到达气体处理中心之前降低通过收集装置的气体的温度。 
现有的收集装置包括连接于电解槽的收集器管以及用于接收收集器管收集的气体的共用歧管。收集器管通常配备有如隔膜或调节器的减压装置，可以产生压头损失，从而在歧管的整个长度内获得来自电解槽的同样的低压及从而获得同样的流速。 
该减压装置消耗能量。 
本实用新型的另一个目的是至少部分地消除这种减压装置。 
为此，本实用新型的一个目的是一种用于收集多个铝电解槽释放的气体的收集装置，所述装置包括： 
-收集来自各电解槽的气体的收集器管； 
-接收收集器管所收集的气体的歧管；所述歧管被设计为连接于气体处理中心；以及 
-至少一个一端部连接至歧管、另一端部连接至一个收集器管、用于使气体流改道的旁通回路，能够使温度低于气体温度的介质通过所 述旁通回路，以在气体到达气体处理中心前降低通过连接装置的气体的温度。 
有利地，各个旁通管都通过包含周围气体的介质。 
有利地，各个旁通管的至少一部分是提升的。 
有利地，各个旁通管都是大致倒U形。 
有利地，收集装置包括至少一个用于旁通管的支架。 
有利地，各个旁通管包括至少一个挡板，所述挡板可在旁通管闭合位置和旁通管打开位置之间移动。 
有利地，收集器的横截面是可变的，旁通管只沿着收集器的部分连接，所述收集器的部分的横截面大于收集器的另一部分的横截面。 
有利地，收集器管没有减压装置。 
有利地，旁通管由不同横截面的管路形成。 
有利地，旁通管具有不同长度。 
本实用新型的另一个目的是铝生产系统，其包括在电解反应中能产生气体的铝电解槽以及至少一个收集这些气体的装置，所述收集装置具有上述的任何特征。 
通过阅读下面的说明并参考下列附图将可以更好地理解本实用新型，所述说明仅仅为说明目的，其中： 
-图1是本实用新型的收集装置的一部分的侧视图； 
-图2是图1所示的收集装置的一部分的俯视图； 
-图3是图1所示的收集装置沿平面III-III的横截面视图，图示 建筑中包括电解槽； 
-图4是图1所示的收集装置沿平面IV-IV的横截面视图； 
-图5是图1所示的收集装置沿平面V-V的收集装置的横截面视图。 
如图3所示，本实用新型的铝生产系统2包括一个或多个电解槽管路。各个电解槽管路包括多个在建筑4内依序排列并电力相连的电解槽3，例如240-360个槽。槽管路约700米到1200米。 
如图1和2所示，本实用新型的收集装置6收集管路中电解槽3的组产生的气体。 
它包括收集所有电解槽3产生的气体的歧管8，以及对于所述槽管路中每一个槽，至少一个一端部连接至歧管8、另一端部连接至盖12以收集相应电解槽3产生的气体的收集器管10。 
由在一端部14封闭并且在它们的另一端部15彼此相连的两条管道13形成歧管8。各个管道13沿电解槽3的行延伸。 
各个管道13的横截面随连接至歧管8的电解槽3的数量而增加，以保证气体传送的恒定速度。例如，管道13的横截面从500/550毫米增加至4000/5000毫米。各个管道13在其具有较小横截面的端部14封闭，而其横截面较大的端部15连接于另一管道13。 
歧管8被设计为连接于气体处理中心，即GPC，其未在图中表示。 如风扇等气体抽吸装置被放置在气体处理中心的下游，以捕获所有气体。该装置未在图中表示。 
例如，歧管8被设置在等间距的桩16之上。 
收集装置6还包括也被称为旁通管、使气体流改道通过温度低于气体温度的介质的旁通回路20。各个旁通管20增加了气体与所述介质之间的热交换表面积以使气体冷却。 
该介质包括外部介质，即周围空气。水也可以作为一种替代方式引入，例如用喷雾法。 
在图示实施方式中，收集装置6包括旁通管20，所述旁通管20仅沿着各个管道13的部分26连接，部分26的横截面大于该管道另一部分28的横截面。 
作为一种替代方式，收集装置6包括沿各个管道13的长度等间隔隔开的旁通管20。作为另一种替代方式，各个管道13包括单个旁通管20。 
各个旁通管20具有一个连接至各收集器管10的端部22和另一个连接至歧管8的端部24。 
各个旁通管20均是两臂基本竖直的大致倒U形。 
作为一种替代方式，旁通管20是圆形或具有至少一个提升部分的任何其他形状。 
作为一种替代方式，旁通管20配备有散热片，所述散热片优选向外凸出。 
作为一种替代方式，旁通管20覆盖有改善与周围空气的热交换的特殊涂层。 
在图示实施方式中，所有旁通管20具有相同长度。作为一种替代方式，使旁通管20具有不同的长度，以调节来自各个电解槽3的气体冷却速度。这种对来自各个电解槽的气体温度的调节使得可以调整收集装置6中排出的气体的温度。 
类似地，在图示实施方式中，旁通管20由具有恒定横截面的管路形成。作为一种替代方式，不同旁通管20具有横截面不同的管路。因此，从较大横截面的旁通管20进入歧管8的气体的温度将不同于从另一较小横截面的管路进入歧管8的气体的温度。 
在收集装置6中在收集器管10与旁通管20之间的连接处安装了挡板30。在收集器管10闭合而旁通管20打开的位置和收集器管10打开而旁通管20闭合的位置之间，挡板30是可移动的。 
作为一种替代方式，当收集器管10保持打开时，挡板30可以用关闭或打开旁通管20的阀来代替。 
当无需使用或在维护期阶段，挡板30允许绕过旁通管20。 
收集装置6有利地包括用于各个旁通管20的支架32。例如，该支架32包括例如通过由在一端连接形成倒V形的两只脚支撑的水平横梁构件。该横梁构件支撑旁通管20的各个臂。所述脚连接至管道13。 
作为一种替代方式，所述收集装置还包括用于至少一条旁通管的固定元件，所述固定元件连接至建筑的结构。 
收集器管10没有减压装置。 
有利的是，旁通管20具有这样的压头损失，所述压头损失至少部分取代了由现有技术的收集装置在收集器管中安装的减压装置产生的压头损失。旁通管20不会增加来自气体处理中心上游的歧管8的总的压头损失，因为只有收集装置6的部分26配备有旁通管，部分26的长度由气体处理中心入口处期望的总的温度下降值和未改造网络所允许的压力下降值而决定。 
因此，当期望有限的温度下降值时，旁通管20的存在是一种有效、低廉又不导致额外压力下降的系统。 
有利的是，旁通管的使用使到达气体处理中心之前通过收集装置的气体得以冷却。 
各个旁通管比各个收集器管要长。通过提供更大的与外界空气热交换的表面积，较长的管路能更有效地冷却气体。 

Claims (11)

1.-一种收集多个铝电解槽(3)释放的气体的收集装置(6)，其特征在于，所述装置包括：
-收集来自各电解槽(3)的气体的收集器管(10)；
-接收收集器管(10)所收集的气体的歧管(8)，所述歧管(8)被设计为连接至气体处理中心；和
-多个使气体流改道的旁通管(20)，各个旁通管(20)的一端部连接至歧管(8)、另一端部连接至收集器管(10)，能够使温度低于气体温度的介质通过各个旁通管(20)，以在气体到达气体处理中心前降低通过收集装置(6)的气体的温度。
2.-根据权利要求1的收集装置(6)，其特征在于，使包含环境空气的介质通过各个旁通管(20)。
3.-根据权利要求1或2的收集装置(6)，其特征在于，各个旁通管(20)的至少一部分是提升的。
4.-根据权利要求1或2的收集装置(6)，其特征在于，各个旁通管(20)具有大致倒U形形状。
5.-根据权利要求1或2的收集装置(6)，其特征在于，其包括至少一个用于旁通管(20)的支架(32)。 
6.-根据权利要求1或2的收集装置(6)，其特征在于，各个旁通管(20)包括至少一个挡板(30)，所述挡板(30)能够在旁通管(20)关闭位置和旁通管(20)打开位置之间移动。
7.-根据权利要求1或2的收集装置(6)，其特征在于，收集器(8)的横截面是可变的，旁通管(20)只沿着收集器(8)的部分(26)连接，所述收集器(8)的部分(26)的横截面大于收集器(8)的另一部分(28)的横截面。
8.-根据权利要求1或2的收集装置(6)，其特征在于，收集器管(10)没有减压装置。
9.-根据权利要求1或2的收集装置(6)，其特征在于，旁通管(20)由不同横截面的管形成。
10.-根据权利要求1或2的收集装置(6)，其特征在于，旁通管(20)具有不同的长度。
11.一种铝生产系统(2)，包括在电解反应中能产生气体的铝电解槽(3)，和至少一个收集这些气体的收集装置(6)，其特征在于，所述收集装置(6)是权利要求1-10中任一项所述的收集装置。 
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