RU2437966C1

RU2437966C1 - Procedure for cleaning burning device and flue duct network of aluminium electrolyser

Info

Publication number: RU2437966C1
Application number: RU2010142026/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Георгиевич Шахрай (RU); Сергей Георгиевич Шахрай; Вячеслав Васильевич Коростовенко (RU); Вячеслав Васильевич Коростовенко; Анатолий Васильевич Пузин (RU); Анатолий Васильевич Пузин; Виктор Христьянович Манн (RU); Виктор Христьянович Манн; Анатолий Никитич Баранов (RU); Анатолий Никитич Баранов
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2011-12-27

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: procedure for cleaning burning device and flue duct network of aluminium electrolyser consists in removal of solid products of combustion into system of controlled suction with pulses created with compressed air passing through nozzles. Compressed air is supplied with pulses through tangential nozzles arranged in the burning device at angle of 36-48 in the direction to axis of flow. Also, a pulse of compressed air coming to the burning device advances a pulse of compressed air supplied into the flue duct network at 1-5 sec. ^ EFFECT: increased intensity of mixing and increased efficiency of after-burning combustible components of anode gas; elimination of dust particles from gas flow sedimentation in burning device and flue duct network due to purposive supply of compressed air through tangential nozzles in the burning device and flue duct network. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия на электролизерах с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом, и направлено на повышение эффективности работы горелочных устройств и эффективности газоотсоса от электролизера.The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the production of aluminum in electrolytic cells with a self-burning anode and top current lead, and is aimed at improving the efficiency of burner devices and the efficiency of the gas pump from the electrolyzer.

При производстве 1 тонны алюминия образуется порядка 840-900 м³анодного газа. Термическое обезвреживание горючих компонентов анодного газа (смолистые вещества, углеводороды, оксид углерода, водород, бенз(а)пирена) осуществляется в горелочных устройствах. Кроме горючих компонентов в анодном газе содержится пыль в концентрации от 600 до 3000 мг/м³, представленная преимущественно частицами глинозема, фтористых солей и углерода, последняя образуется при сгорании анода.In the production of 1 ton of aluminum, about 840-900 m ^{3 of} anode gas is formed. Thermal neutralization of the combustible components of the anode gas (tarry substances, hydrocarbons, carbon monoxide, hydrogen, benzo (a) pyrene) is carried out in burner devices. In addition to combustible components, anode gas contains dust in a concentration of 600 to 3000 mg / m ³ , which is mainly represented by particles of alumina, fluoride salts and carbon, the latter being formed during the combustion of the anode.

При эксплуатации горелочных устройств и системы газоотсоса пыль из анодных газов оседает в полостях горелок и в газоходной сети. Результатом этого являются погасание горелочных устройств и зарастание газоходной сети, сопровождающиеся увеличением выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и ростом энергозатрат на эвакуацию газов.During operation of burner devices and a gas extraction system, dust from anode gases settles in the cavity of the burner and in the gas duct. The result is the extinction of the burner devices and overgrowth of the gas duct, accompanied by an increase in emissions of pollutants into the atmosphere and an increase in energy costs for evacuating gases.

Известен способ очистки горелочных устройств вручную, с помощью антимагнитных крючков, скребков, клюшек (Куликов Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. Красноярск, 2004, с.480). Известный способ принят за аналог.There is a method of cleaning burner devices manually using antimagnetic hooks, scrapers, clubs (Kulikov BP, Istomin SP Processing waste from aluminum production. Krasnoyarsk, 2004, p. 480). The known method adopted for the analogue.

Способ имеет следующие недостатки. Очистка горелочных устройств вручную относится к категории работ повышенной опасности, допуск на выполнение которых оформляется соответствующим образом. Опасные факторы при выполнении работ - высокие температуры, наличие электрических и магнитных полей. Вредные факторы - загазованность и запыленность воздуха рабочей зоны корпуса электролиза. Работы должны выполняться с применением соответствующих средств индивидуальной защиты, кроме того, пыль, удаленная из горелочного устройства, вновь возвращается в электролизер, что приводит, в конечном итоге, к увеличению съема пены с электролизера, либо частицы углерода, содержащиеся в пыли, попадают в электролит, ухудшая его качество. Ухудшение качества электролита может привести к увеличению расхода электроэнергии и нарушению теплового баланса электролизера. При этом пыль, уносимая газовым потоком из горелочного устройства в систему газоотсоса, также оседает в газоходной сети.The method has the following disadvantages. Manual cleaning of burner devices belongs to the category of hazardous work, the approval for which is executed accordingly. Hazards during the work - high temperatures, the presence of electric and magnetic fields. Harmful factors - gas contamination and dustiness of the air of the working area of the electrolysis body. The work must be carried out using appropriate personal protective equipment, in addition, the dust removed from the burner device is returned to the electrolysis cell, which ultimately leads to an increase in the removal of foam from the electrolytic cell, or the carbon particles contained in the dust enter the electrolyte , worsening its quality. Deterioration in the quality of the electrolyte can lead to an increase in energy consumption and a violation of the thermal balance of the electrolyzer. In this case, the dust carried away by the gas stream from the burner to the gas extraction system also settles in the gas duct.

Известен способ очистки горелочного устройства алюминиевого электролизера импульсами, создаваемыми сжатым воздухом, поступающим через сопла, выполненными в горелочном устройстве (заявка на изобретение №2007126313/02, 10.07.2007, опубл. 20.01.2009, бюл. №2).A known method of cleaning the burner device of an aluminum electrolyzer with pulses generated by compressed air entering through nozzles made in the burner device (application for invention No. 2007126313/02, 07.10.2007, publ. 20.01.2009, bull. No. 2).

Недостатком способа является удаление твердых отложений из полости горелочного устройства в систему организованного газоотсоса, что приводит к более интенсивному образованию отложений в газоходной сети.The disadvantage of this method is the removal of solid deposits from the cavity of the burner device in an organized gas extraction system, which leads to a more intensive formation of deposits in the gas duct.

Задачей настоящего изобретения является предотвращение образования отложений в полости горелочного устройства и в газоходной сети.The present invention is to prevent the formation of deposits in the cavity of the burner device and in the gas duct.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки горелочного устройства и газоходной сети алюминиевого электролизера, включающем удаление твердых продуктов горения в систему организованного отсоса импульсами, создаваемыми сжатым воздухом, поступающим через сопла, согласно изобретению подачу сжатого воздуха импульсами осуществляют через тангенциальные сопла, расположенные в горелочном устройстве и в газоходной сети под углом 36-48° по направлению к оси потока, при этом импульс сжатого воздуха, поступающий в горелочное устройство, опережает импульс сжатого воздуха, подаваемый в газоходную сеть, на 1-5 сек.The problem is achieved in that in the method for cleaning the burner device and the gas duct network of an aluminum electrolyzer, including the removal of solid combustion products into an organized suction system by pulses generated by compressed air entering through nozzles, according to the invention, compressed air is supplied by pulses through tangential nozzles located in the burner device and in the gas duct at an angle of 36-48 ° in the direction of the flow axis, while the pulse of compressed air entering the burner device being ahead of the pulse of compressed air supplied to the flue system, by 1-5 seconds.

Пределы угла установки тангенциального сопла по отношению к оси потока и время запаздывания импульса, поступающего в газоходную сеть, объясняются следующим. Результаты математического моделирования процесса уноса пыли анодным газом показывают, что практически полное увлечение частиц потоком достигается при слабой закрутке потока, что соответствует углу в указанных пределах, от 36 до 48°. Кроме того, закручивание потока в полости горелочного устройства увеличивает время пребывания сжигаемых горючих компонентов анодного газа в зоне высоких температур, что способствует их более полному сгоранию. Время запаздывания импульса на 1-5 сек, поступающего в газоходную сеть, объясняется временем и скоростью движения пыли из горелочного устройства в газоходную сеть с потоком, т.е. запаздывание импульса обеспечивает дальнейший захват и унос пыли потоком.The limits of the installation angle of the tangential nozzle with respect to the flow axis and the delay time of the pulse entering the gas duct are explained as follows. The results of mathematical modeling of the dust removal process by the anode gas show that almost complete entrainment of particles by the flow is achieved with a weak swirl of the flow, which corresponds to an angle in the specified range, from 36 to 48 °. In addition, swirling the flow in the cavity of the burner device increases the residence time of the combustible combustible components of the anode gas in the high temperature zone, which contributes to their more complete combustion. The delay time of the pulse for 1-5 seconds entering the gas duct network is explained by the time and speed of dust moving from the burner device to the gas duct network with flow, i.e. the delay of the pulse provides further capture and entrainment of dust by the flow.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем. В настоящее время электролизеры с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом снабжены системой автоматической подачи глинозема (система АПГ), обеспечивающей загрузку глинозема в электролизер определенными дозированными порциями. Для подачи порции глинозема под корку электролита система АПГ снабжена пробойником, приводимым в действие сжатым осушенным воздухом. После загрузки порции глинозема сжатый осушенный воздух из пневмоцилиндра пробойника выбрасывается в атмосферу, при этом сброс сжатого воздуха из системы АПГ происходит дважды, при движении пробойника вниз и вверх, поочередно через два выхлопных отверстия, с промежутком от 1 до 5 сек. Потребление сжатого осушенного воздуха системой АПГ одного электролизера составляет, в среднем, 0,4÷0,6 м³/мин. В результате подачи сжатого воздуха через тангенциальные сопла под определенным углом с запаздыванием по отношению горелочного устройства и газоходной сети создается интенсивное взрыхление осевших отложений в систему организованного отсоса, создавая при этом возможность повторного использования сжатого воздуха, исключая необходимость эксплуатации отдельной системы подачи сжатого воздуха для очистки газоходной сети от пылевых отложений. В результате в масштабах современного алюминиевого завода производительностью около 1 млн тонн алюминия в год потребление сжатого воздуха, за этот же период, снижается более чем на 300 млн м³.The essence of the proposed method is as follows. Currently, electrolyzers with a self-baking anode and an overhead current supply are equipped with an automatic alumina feeding system (APG system), which provides the loading of alumina into the electrolyzer in certain dosed portions. To feed a portion of alumina under the crust of the electrolyte, the APG system is equipped with a punch driven by compressed, dried air. After loading a portion of alumina, the compressed dried air from the pneumatic cylinder of the punch is released into the atmosphere, while the compressed air is discharged from the APG system twice, when the punch moves up and down, alternately through two exhaust openings, with an interval of 1 to 5 seconds. The consumption of compressed dried air by the APG system of one electrolyzer is, on average, 0.4 ÷ 0.6 m ³ / min. As a result of the supply of compressed air through the tangential nozzles at a certain angle with a delay with respect to the burner and the gas supply network, intensive loosening of the deposited sediments in the organized suction system is created, thereby creating the possibility of reuse of compressed air, eliminating the need to operate a separate compressed air supply system for cleaning the gas duct networks from dust deposits. As a result, on the scale of a modern aluminum plant with a capacity of about 1 million tons of aluminum per year, the consumption of compressed air, over the same period, is reduced by more than 300 million m ³ .

Заявляемый способ поясняется чертежом, где 1, 5 - выхлопные отверстия сброса сжатого воздуха из системы АПГ; 2, 6 - трубопровод подвода сжатого воздуха к тангенциальному соплу; 3 - горелочное устройство; 4, 7 - тангенциальные сопла подачи сжатого воздуха, соответственно, в полость горелочного устройства и в газоходную сеть; 8 - газоходная сеть.The inventive method is illustrated in the drawing, where 1, 5 - exhaust openings for the discharge of compressed air from the APG system; 2, 6 - pipeline for supplying compressed air to the tangential nozzle; 3 - burner device; 4, 7 - tangential nozzles for supplying compressed air, respectively, into the cavity of the burner device and into the gas duct; 8 - flue network.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.The proposed method is as follows.

Импульс сжатого осушенного воздуха после срабатывания системы АПГ из выхлопного отверстия 1 по трубопроводу 2 поступает в полость горелочного устройства 3 через тангенциальные сопла 4 под углом 36-48° по отношению к оси потока. Через 1-5 сек такой же импульс из выхлопного отверстия 5 системы АПГ по трубопроводу 6 через тангенциальное сопло 7 под углом 36-48° по отношению к оси потока поступает в газоходную сеть 8, при этом импульсы взрыхляют осевшую и увлекают витающую в горелочном устройстве и газоходной сети пыль, и уносят ее в газоочистную установку.The compressed compressed air pulse after the actuation of the APG system from the exhaust port 1 through the pipe 2 enters the cavity of the burner device 3 through the tangential nozzle 4 at an angle of 36-48 ° relative to the flow axis. After 1-5 seconds, the same pulse from the exhaust port 5 of the APG system through pipeline 6 through the tangential nozzle 7 at an angle of 36-48 ° relative to the axis of the flow enters the gas duct 8, while the pulses loosen the settled one and carry away the soaring in the burner device and gas duct dust, and carry it to the gas treatment plant.

Технический результат заключается в целенаправленной подаче сжатого воздуха через тангенциальные сопла в горелочном устройстве и газоходной сети, что сопровождается увеличением интенсивности смешивания и увеличением эффективности дожига горючих компонентов анодного газа, а также исключением оседания пылевых частиц из газового потока в горелочном устройстве и газоходной сети.The technical result consists in the targeted supply of compressed air through the tangential nozzles in the burner device and the flue network, which is accompanied by an increase in mixing intensity and an increase in the efficiency of afterburning of the combustible components of the anode gas, as well as the exclusion of dust particles from the gas stream in the burner device and the flue network.

Claims

The method of cleaning the burner device and the gas duct network of an aluminum electrolyzer, including the removal of solid combustion products into an organized suction system by pulses created by compressed air entering through nozzles, characterized in that the compressed air is supplied through tangential nozzles located in the burner device and in the gas duct under angle of 36-48 ° in the direction of the flow axis ahead of the pulse of compressed air entering the burner device, the pulse of compressed air supplied to ha ohodnuyu network 1-5 with.