RU2164558C2 - Apparatus for burning gases of aluminium cell - Google Patents

Apparatus for burning gases of aluminium cell Download PDF

Info

Publication number
RU2164558C2
RU2164558C2 RU99100210A RU99100210A RU2164558C2 RU 2164558 C2 RU2164558 C2 RU 2164558C2 RU 99100210 A RU99100210 A RU 99100210A RU 99100210 A RU99100210 A RU 99100210A RU 2164558 C2 RU2164558 C2 RU 2164558C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
burner
gas
cylinder
cylinders
duct system
Prior art date
Application number
RU99100210A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99100210A (en
Inventor
Л.С. Безбородов
Ю.И. Сторожев
В.К. Заболоцкий
Г.Н. Макашев
Г.Д. Козьмин
Т.Д. Печерская
Е.А. Афанасьев
Original Assignee
Красноярская государственная академия цветных металлов и золота
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Красноярская государственная академия цветных металлов и золота filed Critical Красноярская государственная академия цветных металлов и золота
Priority to RU99100210A priority Critical patent/RU2164558C2/en
Publication of RU99100210A publication Critical patent/RU99100210A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2164558C2 publication Critical patent/RU2164558C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: aluminium production, namely trapping and burning gases of aluminium cell. SUBSTANCE: apparatus includes burner with slits mounted on boss of gas collecting bell and gas duct system. Burner is in the form of two cylinders having different diameters and stepped portion between them. Slits are provided in lower cylinder under stepped portion. Upper large-diameter cylinder of burner is joined with gas duct system; lower small-diameter cylinder of burner is joined with boss of gas collecting bell. End portion of burner around opening for flue gases is horizontal one. Apparatus allows to lower CO content of afterburned products by 2,37 times and content of resinous matters - by 1,17 times. EFFECT: enhanced efficiency of apparatus. 4 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству алюминия электролитическим способом и служит для улавливания и сжигания газов алюминиевого электролизера. The invention relates to the production of aluminum by an electrolytic method and is used to trap and burn gases from an aluminum electrolysis cell.

Известно устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера, включающее горелку с щелевыми отверстиями, расположенными в два ряда по высоте, установленную на приливе газосборного колокола, и систему газоходов [Авторское свидетельство СССР 855081, кл. С 25 С 3/22, Б.И. N 30, 1981]. A device for burning gases of an aluminum electrolyzer, including a burner with slit openings arranged in two rows in height, mounted on a tide of a gas collection bell, and a duct system [USSR Author's Certificate 855081, class. C 25 C 3/22, B.I. 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. The entry of air and anode gas into the burner is due to the vacuum created by the exhaust fan. Due to the low velocities of the gas and air (1-2 m / s), the mixing of the air flow is not effective enough. The dispersion of the air inlet openings over the height of the burner leads to a decrease in the mass amount of air introduced into the burner in a particular horizontal section. As a result, the air stream is pressed against the walls of the burner by a gas stream, which affects the quality of mixing and burning of resinous substances and carbon monoxide.

Наиболее близким к предлагаемому по совокупности существенных признаков является устройство, включающее горелку с щелями, расположенными в один ряд по высоте, установленную на приливе газосборного колокола, и систему газоходов [Авторское свидетельство СССР 378526, кл. С 25 C 3/22, Б.И. N 19, 1973]. Closest to the proposed combination of essential features is a device that includes a burner with slots located in one row in height, mounted on a tide of a gas collection bell, and a gas duct system [USSR Author's Certificate 378526, cl. C 25 C 3/22, B.I. N 19, 1973].

Массовые объемы воздуха, приходящиеся на единицу высоты щелей, достаточно высоки. Однако перемешивание потоков газа и воздуха осуществляется преимущественно за счет турбулизирующего воздействия струй воздуха, направленных перпендикулярно к газовому потоку, что не обеспечивает высокой эффективности выгорания горючих компонентов. Mass volumes of air per unit height of the cracks are quite high. However, the mixing of gas and air flows is carried out mainly due to the turbulent effect of air jets directed perpendicular to the gas flow, which does not provide high efficiency of burning of combustible components.

Задача изобретения заключается в создании устройства, позволяющего повысить эффективность выгорания окиси углерода и смолистых веществ, содержащихся в анодном газе. The objective of the invention is to provide a device to improve the efficiency of burnout of carbon monoxide and resinous substances contained in the anode gas.

Для решения поставленной задачи в заявляемом устройстве для сжигания газов алюминиевого электролизера, включающем горелку с щелями, установленную на приливе газосборного колокола, и систему газоходов, горелка выполнена в виде двух цилиндров разных диаметров с уступом между ними в зоне над верхней кромкой щелей, причем горелка верхним цилиндром с большим диаметром соединена с системой газоходов, а нижним цилиндром с меньшим диаметром - с приливом газосборного колокола. To solve the problem in the inventive device for burning gases of an aluminum electrolyzer, including a burner with slots, mounted on a tide of a gas collection bell, and a gas duct system, the burner is made in the form of two cylinders of different diameters with a step between them in the area above the upper edge of the slots, with the burner top a cylinder with a larger diameter is connected to the gas duct system, and a lower cylinder with a smaller diameter is connected to a gas collecting bell rush.

Соотношение диаметров и длин нижнего и верхнего цилиндров горелки находится в пределах соответственно 0,6-0,9 и 0,15-0,35. Соотношение диаметров верхнего цилиндра горелки и отверстия прилива газосборного колокола находится в пределах 1,3-1,5. Торцевая стенка верхней части горелки выполнена горизонтальной. The ratio of the diameters and lengths of the lower and upper cylinders of the burner is in the range of 0.6-0.9 and 0.15-0.35, respectively. The ratio of the diameters of the upper cylinder of the burner and the tidal bore of the gas collection bell is in the range 1.3-1.5. The end wall of the upper part of the burner is made horizontal.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки. In relation to the prototype of the proposed device has the following distinctive features.

Конструктивно горелка выполнена в виде двух цилиндров разных диаметров с уступом между ними в зоне над верхней кромкой щелей. Верхний цилиндр, имеющий больший диаметр, соединен с системой газоходов. Нижний цилиндр, имеющий меньший диаметр, соединен с приливом газосборного колокола. Structurally, the burner is made in the form of two cylinders of different diameters with a step between them in the area above the upper edge of the cracks. The upper cylinder, having a larger diameter, is connected to the gas duct system. The lower cylinder, having a smaller diameter, is connected to the tide of the gas collection bell.

Горелка выполнена с соотношением диаметров и длин нижнего и верхнего цилиндров в пределах соответственно 0,6-0,9 и 0,15-0,35. Соотношение диаметров верхнего цилиндра горелки и отверстия прилива газосборного колокола находится в пределах 1,3-1,5. Торец горелки, в котором имеется отверстие для отвода дымовых газов, выполнен горизонтальным. The burner is made with a ratio of diameters and lengths of the lower and upper cylinders in the range of 0.6-0.9 and 0.15-0.35, respectively. The ratio of the diameters of the upper cylinder of the burner and the tidal bore of the gas collection bell is in the range 1.3-1.5. The end face of the burner, in which there is an opening for the removal of flue gases, is made horizontal.

Математическим моделированием процесса смешения и горения в устройстве заявляемый конструкции установлено, что повышение эффективности выгорания окиси углерода и смолистых веществ, содержащихся в анодном газе, обусловлено дополнительными вихреобразованиями в потоке газовоздушной смеси вследствие эффекта внезапного расширения при его истечении из цилиндра меньшего диаметра в цилиндр большего диаметра. By mathematical modeling of the mixing and combustion process in the device of the claimed design, it was found that the increase in the efficiency of burning carbon monoxide and resinous substances contained in the anode gas is due to additional vortexes in the air-gas mixture flow due to the effect of sudden expansion when it flows from a cylinder of a smaller diameter into a cylinder of a larger diameter.

При этом улучшаются условия смешения анодного газа и воздуха, что интенсифицирует процесс горения. При соотношении диаметров нижнего и верхнего цилиндров горелки dн/dв менее 0,6 растет сопротивление входу анодного газа в нижний цилиндр, в газовоздушной смеси увеличивается избыток воздуха, температура в зоне горения и выгорание CO и смолистых веществ уменьшаются.At the same time, the mixing conditions of the anode gas and air are improved, which intensifies the combustion process. When the ratio of the diameters of the lower and upper cylinders of the burner d n / d to less than 0.6 increases the resistance to the entrance of the anode gas into the lower cylinder, the excess air increases in the gas-air mixture, the temperature in the combustion zone and the burning of CO and tar substances decrease.

При соотношении диаметров нижнего и верхнего цилиндров горелки dн/dв более 0,9 эффект внезапного расширения потока газовоздушной смеси недостаточен для образования дополнительных завихрений. Кроме того, в углах расширенной части горелки образуются застойные зоны, препятствующие интенсивному смесеобразованию.When the ratio of the diameters of the lower and upper cylinders of the burner d n / d to more than 0.9, the effect of a sudden expansion of the gas-air mixture flow is insufficient for the formation of additional vortices. In addition, stagnant zones are formed in the corners of the expanded part of the burner, which prevent intensive mixture formation.

При соотношении диаметров нижнего и верхнего цилиндров горелки dн/вв в пределах 0,6-0,9 зона завихрений по сечению горелки наиболее широкая, а содержание CO и смолистых веществ в дымовых газах на выходе из горелки - минимальное.When the ratio of the diameters of the lower and upper burner cylinders d n / in in the range of 0.6-0.9, the swirl zone over the burner cross section is the widest, and the content of CO and tar substances in the flue gases at the burner outlet is minimal.

При соотношении длин нижнего и верхнего цилиндров горелки lн/lв менее 0,15 поток газовоздушной смеси расширяется значительно выше места стыка цилиндров. При этом образуются большие застойные зоны в углах расширенной части горелки, препятствующие интенсивному смесеобразованию и горению газовоздушной смеси.When the ratio of the lengths of the lower and upper cylinders of the burner l n / l to less than 0.15, the flow of the gas-air mixture expands significantly above the junction of the cylinders. In this case, large stagnant zones are formed in the corners of the expanded part of the burner, which prevent intensive mixture formation and combustion of the gas-air mixture.

При соотношении длин нижнего и верхнего цилиндров горелки lн/lв более 0,35 завихрения от внезапного расширения расположены выше зоны горения анодного газа и практически не влияют на полноту выгорания горючих компонентов.When the ratio of the lengths of the lower and upper burner cylinders l n / l to more than 0.35, the eddies from sudden expansion are located above the combustion zone of the anode gas and practically do not affect the completeness of burning of combustible components.

При соотношении длин нижнего и верхнего цилиндров горелки lн/lв в пределах 0,15-0,35 выгорание горючих компонентов газа наиболее полное.When the ratio of the lengths of the lower and upper cylinders of the burner l n / l in the range of 0.15-0.35, the combustion of combustible gas components is most complete.

При соотношении диаметров верхнего цилиндра горелки и отверстия прилива газосборного колокола dв/dп менее 1,3 условия смешения, температурные поля и эффективность выгорания горючих компонентов анодного газа аналогичны прототипу.When the ratio of the upper diameter burner cylinder and the gas-collection holes in the bell tide d / d n of less than 1.3 mixing conditions, temperature fields and efficiency burnout of the combustible components of the anode gas similar to the prior art.

При соотношении диаметров верхнего цилиндра горелки и отверстия прилива газосборного колокола dв/dп более 1,5 эффективность выгорания снижается из-за снижения температурного уровня в зоне горения вследствие значительной теплоотдачи с наружной поверхности горелки.When the ratio of the diameters of the upper cylinder of the burner and the tidal bore of the gas collection bell d in / d p more than 1.5, the burnout efficiency is reduced due to a decrease in the temperature level in the combustion zone due to significant heat transfer from the outer surface of the burner.

При соотношении диаметров верхнего цилиндра горелки и отверстия прилива газосборного колокола dв/dп в пределах 1,3-1,5 выгорание горючих компонентов наиболее полное.When the ratio of the diameters of the upper cylinder of the burner and the tide hole of the gas collection bell d in / d p within 1.3-1.5, the burnup of combustible components is most complete.

Эффективность выгорания горючих компонентов анодного газа повышается также вследствие того, что частицы смолы, не попавшие в поток удаляемых из горелки дымовых газов, ударяются о торец горелки, оседают в потоке и подвергаются повторному дожиганию. The burnup efficiency of the combustible components of the anode gas is also increased due to the fact that resin particles that do not fall into the flue gas stream removed from the burner hit the end of the burner, settle in the stream and are re-burned.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами. На фиг.1 представлено в разрезе устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера. На фиг. 2 показаны эпюры скоростей и характер движения потоков в щелевой горелке с резким расширением ее сечения и на фиг.3 - в щелевой горелке - прототипе. The invention is illustrated graphic materials. Figure 1 presents in section a device for burning gases of an aluminum electrolyzer. In FIG. 2 shows the diagrams of velocities and the nature of the movement of flows in a slit burner with a sharp expansion of its cross section and in Fig. 3 - in a slit burner - prototype.

Устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера (фиг.1) включает горелку, состоящую из цилиндров 1 и 2. В цилиндре 2 имеются щели для подсоса воздуха 3. В зоне над верхней кромкой щелей на стыке верхнего и нижнего цилиндров 1, 2 имеется уступ 4. A device for burning gases of an aluminum electrolyzer (Fig. 1) includes a burner consisting of cylinders 1 and 2. In the cylinder 2 there are slots for air intake 3. In the area above the upper edge of the slots at the junction of the upper and lower cylinders 1, 2 there is a ledge 4.

Нижним цилиндром 2 меньшего диаметра dн горелка установлена на приливе газосборного колокола 5 с диаметром отверстия dп. Верхний цилиндр 1 горелки с диаметром dв через отверстие в горизонтальной торцевой стенке 6 соединен с системой газоходов 7.The lower cylinder 2 of a smaller diameter d n the burner is installed on the tide of the gas collection bell 5 with the hole diameter d p . The upper cylinder 1 of the burner with a diameter of d in through a hole in the horizontal end wall 6 is connected to the duct system 7.

Устройство работает следующим образом. Под воздействием разрежения, создаваемого дымососом, анодный газ через прилив газосборного колокола 5 поступает в нижний цилиндр 2 горелки и смешивается с подсасываемым через щели 3 воздухом. При резком расширении диаметра горелки газовоздушный поток отклоняется в сторону стенок большого цилиндра 1, образуя завихрения, способствующие дополнительному перемешиванию анодного газа и воздуха и более интенсивному и полному горению. Продукты горения через выходное отверстие горелки удаляются в систему газоходов 7. Несгоревшие частицы смолы, не попавшие в поток удаляемых из горелки продуктов горения, ударяются о торцевую стенку 6, оседают и подвергаются повторному дожиганию. The device operates as follows. Under the influence of the vacuum generated by the smoke exhaust, the anode gas through the tide of the gas collection bell 5 enters the lower cylinder 2 of the burner and mixes with the air drawn in through the slots 3. With a sharp expansion of the diameter of the burner, the gas-air flow deviates towards the walls of the large cylinder 1, forming turbulences that contribute to additional mixing of the anode gas and air and more intense and complete combustion. The combustion products through the outlet of the burner are removed into the gas duct system 7. Unburned resin particles that do not fall into the stream of combustion products removed from the burner hit the end wall 6, settle and are re-burned.

Заявляемое устройство испытано в производственных условиях на электролизере с самообжигающимся анодом. Аэродинамика, температурное поле и выгорание вредных компонентов смоделировано также на ЭВМ. Результаты расчетов и испытаний приведены в таблице и на фиг. 2, 3. The inventive device is tested under industrial conditions on a cell with a self-baking anode. Aerodynamics, temperature field and burnout of harmful components are also modeled on a computer. The results of calculations and tests are shown in the table and in FIG. 2, 3.

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 в заявляемом устройстве. From the table it follows that at the same temperature in the combustion zone, the content of environmentally hazardous components in the products of afterburning of the anode gas in both the calculated and field experiments is much lower in the inventive device.

Отмечена высокая стабильность работы заявляемого устройства. Стабильность горения обусловлена дополнительной турбулизацией газовоздушного потока и интенсивным перемешиванием вследствие внезапного его расширения при переходе из нижнего в верхний цилиндр горелки. В отличие от прототипа горение устойчиво даже в период обработки ванн, когда они разгерметизированы и в горелку поступает минимальное количество анодного газа. High stability of the claimed device. The stability of combustion is due to additional turbulization of the gas-air flow and intensive mixing due to its sudden expansion during the transition from the lower to the upper cylinder of the burner. Unlike the prototype, combustion is stable even during the treatment of the baths, when they are depressurized and the minimum amount of anode gas enters the burner.

Более качественное смешение потоков анодного газа и воздуха в заявляемом устройстве подтверждается результатами аэродинамического моделирования, представленными на фиг. 2 и 3. Наглядно подтверждается (фиг.2) периферийная направленность газовоздушного потока 1 в сторону стенок большого цилиндра и наличие завихрений 2 при его внезапном расширении вследствие истечения из цилиндра меньшего диаметра в цилиндр большего диаметра. Как результат более качественного смешения - эпюры скоростей продуктов горения 3 практически одинаковы в любом горизонтальном сечении. По сравнению с прототипом заявляемое устройство, согласно данным производственных испытаний, позволяет снизить содержание СО в продуктах дожигания в 2,37 раза, а смолистых веществ - в 1,17 раза. A better mixture of the flows of the anode gas and air in the inventive device is confirmed by the results of aerodynamic modeling, presented in Fig. 2 and 3. Clearly confirmed (figure 2) the peripheral orientation of the gas flow 1 towards the walls of the large cylinder and the presence of vortices 2 when it suddenly expands due to the outflow from the cylinder of a smaller diameter into a cylinder of a larger diameter. As a result of better mixing, the diagrams of the velocities of the combustion products 3 are almost identical in any horizontal section. Compared with the prototype, the claimed device, according to production tests, allows to reduce the CO content in afterburning products by 2.37 times, and resinous substances - by 1.17 times.

Claims (4)

1. Устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера, включающее горелку со щелями, установленную на приливе газосборного колокола, и систему газоходов, отличающееся тем, что горелка выполнена в виде двух цилиндров разных диаметров с уступом между ними в зоне над верхней кромкой щелей, причем горелка верхним цилиндром с большим диаметром соединена с системой газоходов, а нижним цилиндром с меньшим диаметром - с приливом газосборного колокола. 1. A device for burning gases of an aluminum electrolyzer, including a burner with slots mounted on a tide of a gas collection bell, and a gas duct system, characterized in that the burner is made in the form of two cylinders of different diameters with a step between them in the area above the upper edge of the slots, with the burner top a cylinder with a larger diameter is connected to the gas duct system, and a lower cylinder with a smaller diameter is connected to a gas collecting bell rush. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соотношения диаметров и длин нижнего и верхнего цилиндров горелки находятся в пределах соответственно 0,6 - 0,9 и 0,15 - 0,35. 2. The device according to claim 1, characterized in that the ratio of the diameters and lengths of the lower and upper cylinders of the burner are in the range of 0.6-0.9 and 0.15-0.35, respectively. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что соотношение диаметров верхнего цилиндра горелки и отверстия прилива газосборного колокола находится в пределах 1,3 - 1,5. 3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the ratio of the diameters of the upper cylinder of the burner and the tide hole of the gas collection bell is in the range 1.3 - 1.5. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что торец горелки вокруг выходного отверстия для дымовых газов выполнен горизонтальным. 4. The device according to claim 1, characterized in that the end face of the burner around the flue gas outlet is horizontal.
RU99100210A 1999-01-05 1999-01-05 Apparatus for burning gases of aluminium cell RU2164558C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99100210A RU2164558C2 (en) 1999-01-05 1999-01-05 Apparatus for burning gases of aluminium cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99100210A RU2164558C2 (en) 1999-01-05 1999-01-05 Apparatus for burning gases of aluminium cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99100210A RU99100210A (en) 2000-11-27
RU2164558C2 true RU2164558C2 (en) 2001-03-27

Family

ID=20214394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99100210A RU2164558C2 (en) 1999-01-05 1999-01-05 Apparatus for burning gases of aluminium cell

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2164558C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1996001393A1 (en) Mixing chamber arrangement
RU2164558C2 (en) Apparatus for burning gases of aluminium cell
US4052142A (en) Air velocity burner
JPH0799253B2 (en) Secondary combustion promotion method of fluidized bed furnace.
RU2664584C1 (en) Afterburner for anode gases of aluminium electrolytic cell
CN206669731U (en) A kind of premixed high-speed jet burner
RU2103416C1 (en) Apparatus for burning gases from aluminum electrolyzer
RU2392355C1 (en) Installation for afterburning anode gases of aluminium electrolytic cell
CN211176841U (en) Tail gas direct-fired furnace with multiple air inlets
CN110793037B (en) Flue gas diversion secondary combustion chamber structure
JP2787502B2 (en) Waste heat boiler
RU2203985C2 (en) Facility to burn gas of aluminum electrolyzer with double aerodynamic effect
RU2456380C1 (en) Burner of aluminium electrolyser with intensive blending of components
RU2294406C1 (en) Anode gases effectively after-burning apparatus to aluminum cell
RU44369U1 (en) GAS-BURNER
RU2269610C1 (en) Device for burning anode gases of aluminum electrolyzer
CN214745800U (en) Mix wind type direct incinerator
CN213146968U (en) Heat exchanger on condensing wall-mounted furnace
CN219222460U (en) Multidimensional turbulent exhaust muffler
CN2779252Y (en) Environmental protection energy-saving jamb
RU2149224C1 (en) Device for burning of anode gases of aluminum electrolyzer
RU2807829C1 (en) Inductor - grate of reactor installation for plasmothermal waste processing
CN209926356U (en) Oil-gas mixing furnace core
RU2724755C1 (en) Burner for afterburning of anode gases of aluminum electrolytic cell
CN215982600U (en) Residual hydrocarbon processing device based on oil field waste gas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060106