RU2664584C1 - Afterburner for anode gases of aluminium electrolytic cell - Google Patents

Afterburner for anode gases of aluminium electrolytic cell Download PDF

Info

Publication number
RU2664584C1
RU2664584C1 RU2017143552A RU2017143552A RU2664584C1 RU 2664584 C1 RU2664584 C1 RU 2664584C1 RU 2017143552 A RU2017143552 A RU 2017143552A RU 2017143552 A RU2017143552 A RU 2017143552A RU 2664584 C1 RU2664584 C1 RU 2664584C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
burner
anode gases
intake
afterburning
Prior art date
Application number
RU2017143552A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Георгиевич Шахрай
Александр Петрович Скуратов
Александр Владимирович Белянин
Артем Владимирович Бе-юн-цин
Алексей Владиславович Зырянов
Вадим Викторович Кондаков
Алексей Николаевич Лобанов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Priority to RU2017143552A priority Critical patent/RU2664584C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2664584C1 publication Critical patent/RU2664584C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/22—Collecting emitted gases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to afterburning of anode gases of an aluminum electrolytic cell. Device contains a burner with air-intake slot of rectangular shape located in the lower part of the burner and directed into the inside of the burner at an acute angle to the tangent of its outer surface. Each air-intake slot is equipped with an air inlet having a cross-sectional area equal to the area of the air intake slot and a length=3÷5D, where D– hydraulic gap diameter. Air inlets to the air-intake slots are located at an angle to the vertical axis of the burner α=45÷60°.EFFECT: increase in the area of contact between burned anode gases and air and increase in the efficiency of afterburning of anode gases.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, и предназначено для сжигания анодных газов в горелочных устройствах электролизеров с самообжигающимся анодом.The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the electrolytic production of aluminum, and is intended for burning anode gases in burner devices of electrolytic cells with a self-burning anode.

Известно горелочное устройство алюминиевого электролизера, в котором интенсивное смешивание сжигаемых анодных газов с воздухом обеспечивается завихрителем, расположенным в камере сгорания горелочного устройства [патент РФ на изобретение №2456380, опубл. 20.07.2012 г.].A burner device of an aluminum electrolyzer is known in which intensive mixing of the burned anode gases with air is provided by a swirler located in the combustion chamber of the burner device [RF patent for invention No. 2456380, publ. 07/20/2012].

Недостатком известного устройства является малый диаметр завихрителя, не обеспечивающий полный контакт завихряющих элементов с газовым потоком, а также риск засорения завихряющих элементов пылью, содержащейся в сжигаемых анодных газах.A disadvantage of the known device is the small diameter of the swirl, which does not provide full contact of the swirl elements with the gas stream, as well as the risk of clogging of the swirl elements with dust contained in the burned anode gases.

Известно устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера, содержащее горелку с щелями для подсоса воздуха и стабилизатором-смесителем, выполненным в виде огнеупорных цилиндрических блоков с выступами на внутренней поверхности, установленных внутри горелки, щели для подсоса воздуха выполнены прямоугольной формы с утолщенными стенками и направлены внутрь горелки под острым углом к касательной к ее внешней поверхности, а снаружи горелки установлено поворотное кольцо с отверстиями трапецеидальной формы для регулирования расхода воздуха [патент РФ на изобретение №2345178, опубл. 27.01.2009 г.]. Данное устройство взято за прототип.A device is known for afterburning the anode gases of an aluminum electrolysis cell, comprising a burner with slots for air intake and a stabilizer-mixer made in the form of refractory cylindrical blocks with protrusions on the inner surface mounted inside the burner, air intake slots made of a rectangular shape with thickened walls and directed inward burner at an acute angle to the tangent to its outer surface, and a rotary ring with trapezoidal holes for adjusting Nia airflow [RF patent №2345178, publ. January 27, 2009]. This device is taken as a prototype.

Недостатком известного устройства является малая длина воздухозаборной щели по отношению к ее гидравлическому диаметру, недостаточная для формирования устойчивого потока воздуха перед его входом в горелку.A disadvantage of the known device is the small length of the air inlet gap with respect to its hydraulic diameter, insufficient for the formation of a stable air flow before it enters the burner.

Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение эффективности смешивания сжигаемых анодных газов с воздухом, подсасываемым в зону горения и дожига горючих компонентов.The technical result of the claimed invention is to increase the efficiency of mixing the combusted anode gases with air sucked into the combustion zone and afterburning of combustible components.

Поставленный технический результат достигается тем, что каждая воздухозаборная щель горелки оборудована патрубком площадью поперечного сечения, равной площади воздухозаборной щели, и длиной l=3÷5 Dг гидравлического диаметра щели, при этом патрубки подвода воздуха к воздухозаборным щелям расположены по отношению к вертикальной оси горелки под углом α=45÷60° и направлены внутрь горелки под острым углом к касательной ееё внешней поверхности.The technical result achieved is achieved by the fact that each air inlet gap of the burner is equipped with a nozzle with a cross-sectional area equal to the area of the air inlet gap and a length l = 3 ÷ 5 D g of hydraulic diameter of the gap, while the air inlet to the air inlet slots are arranged with respect to the vertical axis of the burner at an angle α = 45 ÷ 60 ° and directed into the burner at an acute angle to the tangent of its outer surface.

Наличие патрубка длиной l, равной 3÷5 гидравлического диаметра Dг воздухозаборной щели, обеспечивает стабилизацию параметров воздушного потока - скорости и равномерности его распределения по сечению воздухозаборной щели, что улучшает условия смешивания сжигаемых анодных газов с подсасываемым в горелку воздухом.The presence of a nozzle with a length of l equal to 3–5 of the hydraulic diameter D g of the air inlet gap ensures stabilization of the air flow parameters - the speed and uniformity of its distribution over the cross section of the air inlet gap, which improves the conditions for mixing the combusted anode gases with the air sucked into the burner.

Длина патрубка l<3 не обеспечит стабилизации потока на таком участке вследствие того, что на входе в него возможен отрыв потока от стенок и уменьшение поперечного сечения (сжатие) струи.The length of the nozzle l <3 will not provide stabilization of the flow in such a section due to the fact that at the entrance to it a flow separation from the walls and a decrease in the cross section (compression) of the jet are possible.

Длина патрубка l>5 может создать помехи при выполнении технологических операций на электролизере - удалении пены, обрубке корки, подтягивании осадка, пр.The length of the pipe l> 5 can interfere with the performance of technological operations on the electrolyzer - removing foam, cutting the crust, pulling up the sediment, etc.

Равенство площадей воздухозаборной щели и патрубка подвода к ней воздуха обосновывается целесообразностью исключения резких расширений или сужений потока - участков, характеризующихся значительными сопротивлениями.The equality of the areas of the air intake gap and the pipe for supplying air to it is justified by the expediency of eliminating sharp expansions or narrowing of the flow - sections characterized by significant resistance.

Наклон патрубка на угол α=45÷60° по отношению к вертикальной оси позволяет снизить сопротивление горелки вследствие возникновения дополнительной подъемной силы, создаваемой закрученным потоком. Наклон патрубка на угол α>60° способен вызвать обратные течения, увеличивающие сопротивление горелочного устройства. Аналогичная картина может наблюдаться и при наклоне патрубка на угол α<45° вследствие возникновения в горелочном устройстве закрученных потоков в плоскости, близкой к горизонтальной.The inclination of the nozzle at an angle α = 45 ÷ 60 ° with respect to the vertical axis allows to reduce the resistance of the burner due to the additional lifting force created by the swirling flow. The inclination of the pipe at an angle α> 60 ° can cause reverse flows that increase the resistance of the burner device. A similar pattern can be observed when the nozzle is tilted at an angle α <45 ° due to the occurrence of swirling flows in the burner in a plane close to horizontal.

Заявляемое устройство поясняется графически. На фиг. 1 представлен общий вид горелочного устройства с воздухозаборными щелями, оборудованными прямоугольными наклонными патрубками, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.The inventive device is illustrated graphically. In FIG. 1 shows a general view of a burner device with air intake slots equipped with rectangular oblique nozzles; FIG. 2 is a section AA in FIG. one.

Горелочное устройство 1 в нижней части оборудовано воздухозаборными щелями 2, воздух к каждой из них подводится через патрубки 3, расположенные по отношению к вертикальной оси горелки под углом α=45÷60°.The burner device 1 in the lower part is equipped with air intake slots 2, air is supplied to each of them through nozzles 3 located in relation to the vertical axis of the burner at an angle α = 45 ÷ 60 °.

Заявляемое горелочное устройство работает следующим образом. Воздух через патрубки 3 и воздухозаборные щели 2 поступает в горелочное устройство 1. Анодные газы, поступающие в горелочное устройство из-под газосборного колокола электролизера, при смешивании с воздухом, подсасываемым через воздухозаборные щели, воспламеняются. Далее воспламенившаяся газовоздушная смесь движется по спиралевидной закрученной траектории, характеризующейся увеличенной площадью контакта сжигаемых анодных газов с воздухом.The inventive burner device operates as follows. Air through the nozzles 3 and the intake slots 2 enters the burner device 1. The anode gases entering the burner device from under the gas collecting bell of the electrolyzer are ignited when mixed with air sucked through the intake slots. Further, the flammable gas-air mixture moves along a spiral swirling trajectory, characterized by an increased contact area of the burned anode gases with air.

Преимуществами заявляемого изобретения являются повышение площади контакта сжигаемых анодных газов с воздухом и увеличение эффективности дожига горючих компонентов анодного газа.The advantages of the claimed invention are to increase the contact area of the burned anode gases with air and increase the efficiency of the afterburning of combustible components of the anode gas.

Claims (1)

Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера, содержащее горелку с воздухозаборными щелями прямоугольной формы, расположенными в нижней части горелки и направленными внутрь горелки под острым углом к касательной ее внешней поверхности, отличающееся тем, что каждая воздухозаборная щель оборудована патрубком подвода воздуха, имеющим площадь поперечного сечения, равную площади воздухозаборной щели, и длину
Figure 00000001
, где Dг - гидравлический диаметр щели, при этом патрубки подвода воздуха к воздухозаборным щелям расположены по отношению к вертикальной оси горелки под углом α=45÷60°.A device for afterburning the anode gases of an aluminum electrolysis cell, comprising a burner with rectangular intake slots located in the lower part of the burner and directed into the burner at an acute angle to the tangent of its outer surface, characterized in that each intake slit is equipped with an air supply nozzle having a cross-sectional area equal to the area of the air intake gap and the length
Figure 00000001
where D g is the hydraulic diameter of the gap, while the nozzles for supplying air to the air intake slots are located in relation to the vertical axis of the burner at an angle α = 45 ÷ 60 °.
RU2017143552A 2017-12-12 2017-12-12 Afterburner for anode gases of aluminium electrolytic cell RU2664584C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143552A RU2664584C1 (en) 2017-12-12 2017-12-12 Afterburner for anode gases of aluminium electrolytic cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143552A RU2664584C1 (en) 2017-12-12 2017-12-12 Afterburner for anode gases of aluminium electrolytic cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2664584C1 true RU2664584C1 (en) 2018-08-21

Family

ID=63286724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143552A RU2664584C1 (en) 2017-12-12 2017-12-12 Afterburner for anode gases of aluminium electrolytic cell

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2664584C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697148C1 (en) * 2018-12-24 2019-08-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Device for afterburning of anode gases of aluminum electrolytic cell
RU2724755C1 (en) * 2020-01-10 2020-06-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Burner for afterburning of anode gases of aluminum electrolytic cell

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1788985A3 (en) * 1990-11-14 1993-01-15 Kpachoяpckий Aлюmиhиebый Зaboд Apparatus for burning of anodic gases, particularly, of aluminum electrolyzer
US5466421A (en) * 1987-09-21 1995-11-14 Degussa Aktiengesellschaft Apparatus for the catalytic conversion of waste gases containing hydrocarbon, halogenated hydrocarbon and carbon monoxide
RU2345178C2 (en) * 2007-03-26 2009-01-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) Device used for afterburning anode gases of aluminium electrolysis unit
JP2011089754A (en) * 2009-10-26 2011-05-06 Ihi Corp Mix burner device of liquid fuel and low calorie fuel
RU2456380C1 (en) * 2011-02-09 2012-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Burner of aluminium electrolyser with intensive blending of components
RU2621322C1 (en) * 2016-02-24 2017-06-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Method for removing anode gases of an aluminium electrolyser

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5466421A (en) * 1987-09-21 1995-11-14 Degussa Aktiengesellschaft Apparatus for the catalytic conversion of waste gases containing hydrocarbon, halogenated hydrocarbon and carbon monoxide
SU1788985A3 (en) * 1990-11-14 1993-01-15 Kpachoяpckий Aлюmиhиebый Зaboд Apparatus for burning of anodic gases, particularly, of aluminum electrolyzer
RU2345178C2 (en) * 2007-03-26 2009-01-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) Device used for afterburning anode gases of aluminium electrolysis unit
JP2011089754A (en) * 2009-10-26 2011-05-06 Ihi Corp Mix burner device of liquid fuel and low calorie fuel
RU2456380C1 (en) * 2011-02-09 2012-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Burner of aluminium electrolyser with intensive blending of components
RU2621322C1 (en) * 2016-02-24 2017-06-02 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Method for removing anode gases of an aluminium electrolyser

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697148C1 (en) * 2018-12-24 2019-08-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Device for afterburning of anode gases of aluminum electrolytic cell
RU2724755C1 (en) * 2020-01-10 2020-06-25 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Burner for afterburning of anode gases of aluminum electrolytic cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7566218B2 (en) Burner assembly
CN102282419B (en) Combustion burner
RU2664584C1 (en) Afterburner for anode gases of aluminium electrolytic cell
CN1880848A (en) Burner for premix-type combustion
CN103411236B (en) Opening side skirt plate type on-duty flame stabilizer
CN104180397A (en) Pre-mixing on-duty nozzle
EP2909533B1 (en) Radiant wall burner apparatus with improved aerodynamic tip
CN204388055U (en) Rotary-cut hybrid combustor
RU182300U1 (en) Annular combustion chamber of a gas turbine plant
RU2456380C1 (en) Burner of aluminium electrolyser with intensive blending of components
KR101494949B1 (en) Pulverized coal boiler
RU2391604C1 (en) Burner
CN211739070U (en) Low-pollution burner structure for oil field heating furnace
RU114514U1 (en) Gas oil burner
RU2486407C1 (en) Flare burner
CN108131672B (en) Low-nitride flat flame heat accumulating type burner of industrial furnace
RU2665009C1 (en) Double circuit burner
RU144902U1 (en) RING COMBUSTION CHAMBER OF A GAS-TURBINE INSTALLATION
RU77938U1 (en) Gas oil burner
RU131456U1 (en) CATALYTIC IGNITER
RU2697148C1 (en) Device for afterburning of anode gases of aluminum electrolytic cell
RU58660U1 (en) GAS BURNER FOR ROTATING FURNACES
RU163339U1 (en) DEVICE FOR BURNING ANODIC GASES OF ALUMINUM ELECTROLYZER
RU135769U1 (en) GAS INJECTION BURNER
CN212537832U (en) Gas distribution blast structure and gas-cooker