RU2724755C1 - Горелка для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера - Google Patents

Горелка для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера Download PDF

Info

Publication number
RU2724755C1
RU2724755C1 RU2020101160A RU2020101160A RU2724755C1 RU 2724755 C1 RU2724755 C1 RU 2724755C1 RU 2020101160 A RU2020101160 A RU 2020101160A RU 2020101160 A RU2020101160 A RU 2020101160A RU 2724755 C1 RU2724755 C1 RU 2724755C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
burner
diameter
ratio
block
height
Prior art date
Application number
RU2020101160A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Георгиевич Шахрай
Александр Петрович Скуратов
Александр Анатольевич Дектерев
Наталья Викторовна Белоусова
Руслан Баба оглы Магеррамов
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 RU2020101160A priority Critical patent/RU2724755C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2724755C1 publication Critical patent/RU2724755C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/22Collecting 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)

Abstract

Изобретение относится к горелке для сжигания анодных газов, образующихся в процессе электролиза в электролизере для получения алюминия с самообжигающимся анодом. Горелка разделена на две части - нижнюю, включающую зону предварительного смешивания сжигаемых анодных газов с воздухом и первичную зону горения, представляющую собой блок стальных трубок, и верхнюю часть, в которой происходит интенсивное смешивание и окончательный дожиг анодных газов, при этом отношение диаметра d верхней части горелки к диаметру dее нижней части составляет d:d=1,4÷1,6:1, а отношение высоты Н верхней секции горелки к высоте h ее нижней секции составляет Н:h=2,0÷2,5=1, при этом стальные трубки в блоке по отношению к горизонтали размещены под углом 60÷70°, а отношение диаметра dнижней части горелки к диаметру dстальных трубок составляет d:d=4÷5:1, при этом на уровне верхней части блока стальных трубок расположен фланец, отношение диаметра dкоторого к диаметру dнижней части горелки составляет d:d=1,05÷1,1:1, отношение высоты hкамеры, в которой расположен блок стальных трубок, к высоте hблока составляет h:h=1,02÷1,05:1, а отношение ширины b камеры размещения наклонных трубок к диаметру dнижней части горелки составляет b:d=1,02÷1,05:1. Обеспечивается повышение сжигания анодных газов. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Заявляемое устройство относится к цветной металлургии, а именно, к электролитическому получению алюминия в электролизерах с самообжигающимся анодом, и предназначено для сжигания анодных газов, образующихся в процессе электролиза.
Известно горелочное устройство с интенсивным смешиванием компонентов, оборудованное в верхней части камеры сгорания завихрителем [патент РФ №2456380, опубл. 20.07.2012].
Недостаток известного горелочного устройства заключается в том, что завихритель расположен в верхней части камеры сгорания, где расположен и патрубок отвода продуктов сгорания анодных газов в систему газоудаления, что несколько снижает эффективность использования топочного пространства горелки, а также тот факт, что замена завихрителя возможна лишь при замене горелки, вне работающего электролизера.
Известна горелка, используемая для изучения газообразных загрязнителей, выбрасываемых при сжигании углеводородов, в нижней секции содержащая первичную зону реакции (горения), представляющую собой набор плотно соединенных между собой параллельных трубок из нержавеющей стали [N. Kastelis, Efthimios Zerves. Analysis of flat burners used to study gaseous pollutants emitted from combustion of hydrocarbons. 2nd International Conference on WASTE MANAGEMENT, WATER POLLUTION, AIR POLLUTION, INDOOR CLIMATE (WWAI'08). 2008, 251-256.]. Данный источник взят за прототип.
Недостатком известной горелки является неэффективное использование ее топочного пространства вследствие наличия в верхней секции горелки области без реакции, занимающей значительный объем горелки.
Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности сжигания анодных газов, образующихся в процессе электролиза.
Достигается это тем, что заявляемая горелка разделена на две части - нижнюю, включающую зону предварительного смешивания сжигаемых анодных газов с воздухом и первичную зону горения, представляющую собой блок стальных трубок, и верхнюю часть, где происходит интенсивное смешивание и окончательный дожиг анодных газов, при этом отношение диаметра d верхней части горелки к диаметру d1 ее нижней части составляет d:d1=1,4÷1,6:1, а отношение высоты Н верхней части горелки к высоте h ее нижней части составляет Н:h=2,0÷2,5=1, при этом стальные трубки в блоке по отношению к горизонтали размещены под углом 60÷70°, а отношение диаметра d1 нижней части горелки к диаметру d2 стальных трубок составляет d1:d2=4÷5:1, при на уровне верхней части блока стальных трубок расположен фланец, отношение диаметра d3 которого к диаметру d1 нижней части горелки составляет d3:d1=1,05÷1,1:1, при этом отношение высоты h1 камеры, в которой расположен блок стальных трубок, к высоте h2 блока составляет h1:h2=1,02÷1,05:1, а отношение ширины b камеры размещения наклонных трубок к диаметру d1 нижней части горелки составляет b:d1=1,02÷1,05:1.
Разделение горелки на две части обеспечивает возможность создания в ней двух зон горения - ламинарного в трубках и турбулентного в зоне интенсивного перемешивания, расположенной в верхней части горелки.
Наличие в нижней части горелки блока наклонных трубок обеспечивает равномерное распределение сжигаемой газовой смеси и ее интенсивное перемешивание по всему объему топочного пространства верхней части горелки.
Превышение диаметра d верхней части горелки диаметра d1 нижней ее части в 1,4÷1,6 раз и высоты Н верхней части горелки высоты h нижней ее части в 2,0÷2,5 раз обеспечивает уравновешивание колебаний давления в нижней и верхней частях горелки, вызванных разностью интенсивности горения и температур в этих зонах, а также большее время пребывания сжигаемых анодных газов в верхней части горелки, где температуры горения максимальны.
Целесообразность превышения высоты верхней части горелки над нижней частью обосновывается следующим. Согласно требованиям безопасности общая высота горелки не должна превышать роста обслуживающего ее оператора, т.е. 1,7÷1,8 м. Как правило, высота нижней части оборудованной воздухозаборными щелями взятой за аналог горелки составляет порядка 0,25 м. Двухкратное увеличение высоты нижней части заявляемой горелки обеспечит общую высоту горелки, отвечающую требованиям безопасности (порядка 1,75 м).
Размещение стальных трубок в блоке под углом 60÷70° по отношению к горизонтали обеспечивает создание закрученного газового потока и его интенсивное перемешивание на входе в верхнюю часть горелки. Таким образом, горение происходит во всем объеме верхней части и топочное пространство используется более эффективно.
Диаметр d2 стальных трубок, в 4÷5 раз меньший диаметра d1 нижней части горелки обоснован следующим. Как правило, на практике диаметр посадочного патрубка горелки на газосборный колокол электролизера и ее (горелки) нижней части составляет ~0,2 м, а площадь поперечного сечения 0,0312 м2. Диаметр d2 стальных трубок, в 4÷5 раз меньший диаметра d1 нижней секции горелки составит 40÷50 мм, а площадь поперечного сечения каждой трубки 0,00125÷0,00196 м2. Таким образом в блоке, возможно разместить от 10 до 15 трубок, которые обеспечат беспрепятственный отвод сжигаемых анодных газов из зоны предварительного смешивания и первичной зоны реакции (горения) в верхнюю часть где происходит окончательное сгорание анодных газов, а 10÷15 струй, каждая из которых наклонена под углом 60÷70° по отношению к горизонтали, обеспечивают интенсивное закручивание потока на входе в верхнюю часть горелки.
Превышение ширины b и высоты h1 камеры размещения блока наклонных трубок диаметра d1 нижней части горелки и высоты h2 блока в 1,02÷1,05 раза обеспечивает компенсацию термического расширения блока, температура которого при замене равна температуре окружающей среды, что существенно ниже температуры камеры эксплуатируемой горелки.
Наличие фланца на уровне верхней плоскости блока стальных трубок, диаметр которого в 1,05÷1,1 превышает диаметр собственно блока, обеспечивает простоту крепления последнего в специально предназначенной для этого камере путем установки фланца на уровне верхней части блока стальных трубок.
Заявляемое устройство поясняется графически. На Фиг. 1 изображен общий вид горелки, на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 2, где: 1 - нижняя часть горелки; 2 - воздухозаборные щели горелки; 3 - блок наклонных трубок; 4 - камера размещения блока наклонных трубок; 5 - верхняя часть горелки, 6 - фланец крепления блока наклонных трубок в камере.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Анодные газы, поступающие из-под газосборного колокола (на фиг. не показан), после смешивания с воздухом, поступающим в нижнюю часть горелки 1 через воздухозаборные щели 2, попадают в блок наклонных трубок 3, размещенных в камере 4. В блоке наклонных трубок происходит воспламенение сжигаемых анодных газов и их первичное сжигание. На входе в верхнюю часть 5 горелки газовый поток, за счет наклонных трубок, приобретает вращательное движение, что исключает образование застойных областей в зоне горения и происходит окончательный дожиг анодных газов. Устройство повышает эффективность сжигания анодных газов, образующихся в процессе электролиза.

Claims (6)

1. Горелка для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера, разделенная на две части - нижнюю, включающую зону предварительного смешивания сжигаемых анодных газов с воздухом и первичную зону горения, представляющую собой размещенный в отдельной камере блок стальных трубок и верхнюю часть, где происходит интенсивное смешивание и окончательный дожиг анодных газов, отличающаяся тем, что отношение диаметра d верхней части горелки к диаметру d1 ее нижней части составляет d:d1=1,4÷1,6:1, а отношение высоты H верхней части горелки к высоте h ее нижней части составляет H:h=2,0÷2,5:1.
2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что в первичной зоне горения размещен блок со стальными трубками под углом 60÷70° к горизонтали.
3. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что отношение диаметра d1 нижней части горелки к диаметру d2 стальных трубок составляет d1:d2=4÷5:1.
4. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что на уровне верхней части блока стальных трубок расположен фланец, отношение диаметра d3 которого к диаметру d1 нижней части горелки составляет d3:d1=1,05÷1,1:1.
5. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что отношение высоты h1 камеры размещения наклонных трубок к высоте h2 блока составляет h1:h2=1,02÷1,05:1.
6. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что отношение ширины b камеры размещения наклонных трубок к диаметру d1 нижней части горелки составляет b:d1=1,02÷1,05:1.
RU2020101160A 2020-01-10 2020-01-10 Горелка для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера RU2724755C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020101160A RU2724755C1 (ru) 2020-01-10 2020-01-10 Горелка для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020101160A RU2724755C1 (ru) 2020-01-10 2020-01-10 Горелка для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2724755C1 true RU2724755C1 (ru) 2020-06-25

Family

ID=71135885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020101160A RU2724755C1 (ru) 2020-01-10 2020-01-10 Горелка для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2724755C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011089754A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Ihi Corp 液体燃料と低カロリー燃料の混合バーナ装置
RU2456383C1 (ru) * 2011-02-09 2012-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Горелочное устройство щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом
RU2456380C1 (ru) * 2011-02-09 2012-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Горелочное устройство алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов
RU2534712C1 (ru) * 2013-06-27 2014-12-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессиональное образования "Сибирский федеральный университет" Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера
RU164940U1 (ru) * 2015-12-08 2016-09-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Горелочное устройство алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов
RU2664584C1 (ru) * 2017-12-12 2018-08-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011089754A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Ihi Corp 液体燃料と低カロリー燃料の混合バーナ装置
RU2456383C1 (ru) * 2011-02-09 2012-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Горелочное устройство щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом
RU2456380C1 (ru) * 2011-02-09 2012-07-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Горелочное устройство алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов
RU2534712C1 (ru) * 2013-06-27 2014-12-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессиональное образования "Сибирский федеральный университет" Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера
RU164940U1 (ru) * 2015-12-08 2016-09-27 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" Горелочное устройство алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов
RU2664584C1 (ru) * 2017-12-12 2018-08-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
N. Kastelis, Efthimios Zerves. Analysis of flat burners used to study gaseous pollutants emitted from combustion of hydrocarbons. 2nd International Conference on WASTE MANAGEMENT, WATER POLLUTION, AIR POLLUTION, INDOOR CLIMATE (WWAI'08). 2008, 251-256. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108413395A (zh) 一种多孔介质预混燃烧器
RU2619434C1 (ru) Установка для сжигания твердого топлива
KR100417720B1 (ko) 유해물질의연소분해방법및장치
RU2724755C1 (ru) Горелка для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера
EP2396597B1 (en) Burner comprising a pilot
RU2309332C1 (ru) Многофункциональная горелка
RU182300U1 (ru) Кольцевая камера сгорания газотурбинной установки
CN211084067U (zh) 一种天然气燃烧器用分割燃烧组件
CN210801184U (zh) 高压降多级强扰流低NOx排放气体燃烧器
RU2456380C1 (ru) Горелочное устройство алюминиевого электролизера с интенсивным смешиванием компонентов
US3859033A (en) Sequential combustion of waste gases
WO2021214633A1 (ru) Устройство для повторного обжига продуктов горения печи
RU2697148C1 (ru) Устройство для дожигания анодных газов алюминиевого электролизера
CN214745722U (zh) 一种燃料分级低NOx气体燃烧器
RU2306482C1 (ru) Горелочное устройство
RU2230257C2 (ru) Устройство для сжигания газообразного топлива
RU42625U1 (ru) Горелка факельная газовая
CN214745800U (zh) 一种混风型直接焚烧炉
RU2005957C1 (ru) Горелочное устройство предварительного смешения
RU2807829C1 (ru) Индуктор - колосниковая решетка реактора установки для плазмотермической переработки отходов
CN214664477U (zh) 用于余热式固废处理装置的高温空气燃烧器系统
CN217031188U (zh) 一种多孔稳焰式引火型圆盘枪头瓦斯枪及管式炉
KR200263253Y1 (ko) 브라운 가스를 이용한 배기가스 정화장치
RU2203985C2 (ru) Устройство для сжигания газа алюминиевого электролизера с двойным аэродинамическим эффектом
RU220526U1 (ru) Горелка газовая с узлом предварительного смешивания