WO2016030636A1 - Dispositif d'aspiration d'effluents gazeux provenant d'une cuve de production industrielle d'aluminium par electrolyse ignée - Google Patents
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- WO2016030636A1 WO2016030636A1 PCT/FR2015/052286 FR2015052286W WO2016030636A1 WO 2016030636 A1 WO2016030636 A1 WO 2016030636A1 FR 2015052286 W FR2015052286 W FR 2015052286W WO 2016030636 A1 WO2016030636 A1 WO 2016030636A1
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- 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
Definitions
- the present invention relates to the treatment of electrolysis cell gases for the production of aluminum. It relates more particularly to the suction device of the gaseous effluents within the electrolysis cells which increases the suction flow rate to be treated when one or more covers are removed temporarily, to allow intervention on the tank.
- the electrolysis tanks are equipped with hoods to maintain the vacuum inside the tank and ensure the capture of effluents.
- hoods When hoods are removed, the pressure inside the tank increases and there is release of gas and fumes containing pollutants through the opening in the electrolysis hall.
- the most common system is a secondary suction duct towards which the flow of gas sucked into the tank is derived by means of a register, said sheath being connects to a secondary collector itself connected to a fan "booster" to ensure the flow of suction for one or more tanks simultaneously.
- This system although quite efficient, requires a heavy investment for the secondary collector, especially because of the booster fans and the necessary registers (one per tank). The electricity consumption of this system is also quite important, the superaspiration to be engaged commonly.
- the document WO201217165 describes a system that uses the normal suction duct to perform the superaspiration: on the suction duct of the tank, a valve partially closing the section is installed, thereby creating a pressure drop.
- a valve When the valve is actuated, it opens, eliminating the pressure drop, which naturally increases the suction flow on the tank concerned.
- This system is inexpensive but has a limited efficiency (typically, the super-suction flow rate is limited to 1, 5 or 1, 6 times the nominal flow rate) and requires permanent over-consumption at the draft fans because of the pressure drop. additional.
- the document WO20071 16320 describes a system using compressed air injected inside the normal suction duct of the tank by a nozzle thus creating an induction phenomenon which increases the suction flow rate.
- This system is coupled to the tilting of a balancing diaphragm present at the outlet of the tank thus making it possible to further gain in superaspiration flow.
- This system represents a certain investment for the compressed air network and the retractable diaphragms as well as an operating cost due to the consumption of compressed air.
- the balancing diaphragms have different dimensions depending on the position of the tank in the electrolysis hall; thus the end tanks have theoretically no diaphragms.
- the suction flow rate will therefore depend on the position of the tank.
- the increase in flow rate generated by the compressed air injection being insufficient to obtain an acceptable superaspiration flow rate, it is necessary to couple this system with the above described system in order to achieve the desired flow rate increase.
- document CN1737202 describes an electrolysis cell with two suction ducts. Under normal conditions, a butterfly valve closes one of the two aspirations and the flow rate sucked into the tank is the standard suction flow. When the valve is open, the aspirations in the tank are doubled and the suction flow can then be reached.
- This system is economical compared to those described above because it does not include secondary collector, fan booster, additional pressure drop or compressed air network. As all the existing superaspiration systems, this one is content to increase the overall flow sucked into the tank.
- the invention consists in particular in increasing the suction of gas locally just at the level of the removed hoods, thus optimizing the efficiency of the superaspiration.
- This aspiration is activated when removing the covers, by suction mouths placed along a sheath inside the tank connected to the main suction network so that it is in depression.
- the suction mouths located at these covers are open to suck the gaseous effluent at these locations.
- the invention provides an installation for treating gases from an electrolysis process for the production of aluminum.
- the installation includes:
- the tank itself comprises at least one removable cover, so that the tank can take a maintenance state in which the hood is removed from the tank leaving a passage for the removal and placement of electrolysis anodes and an operating state in which the hood closes the passage of the tank;
- At least one superaspiration sheath on the one hand opening inside the tank and on the other hand able to be connected to a gas manifold.
- the suction sleeve then comprises at least one suction mouth opening on an opening facing outwardly of the vessel.
- Each suction mouth is provided with a closing device for the opening, the closing device being able to assume a closed position in which the opening of the suction mouth is obstructed when the tank is in operating condition and an open position in which the opening of the suction mouth is disengaged when the tank is in maintenance state.
- the installation thus makes it possible to locally increase the suction flow rate when the opening of the suction mouth is disengaged.
- the suction device may furthermore have the following characteristics, alone or in combination: the tank may comprise a plurality of hoods, and the suction duct may comprise a plurality of suction mouths, the hood number corresponding to the number of hoods; suction mouths; the installation may comprise a main suction duct opening into the tank and intended to be connected to the collector; the superaspiration sheath can be connected to a secondary suction duct, distinct from the main suction duct collecting the effluents emitted into the tank by means other than the suction mouths; the secondary suction duct can be connected to the main suction duct upstream of the collector; the secondary suction duct can be directly connected to a collector; a balancing device such as a valve can be placed upstream of the connection of the secondary suction duct to the main suction duct, in the flow direction of the gaseous effluents, allowing a part or the entire suction flow passes through the secondary suction duct; the opening of the suction
- Fig. 1 is a schematic isometric view of an electrolysis cell open on three covers and its suction ducts having the superaspiration device according to a first embodiment of the invention.
- Fig. 2 is a side view of the embodiment shown in FIG. 1, the cup being at a hood removed.
- Fig. 3 is a schematic isometric view of an electrolysis cell open on three covers and its suction ducts having the superaspiration device according to a second embodiment of the invention.
- Fig. 4 is a top view cut along the section line A-A shown in FIG. 2, at the level of the superaspiration sheath in one or other of the configurations shown in Fig. 1 and Fig. 2.
- Fig. 5 is a schematic side view of an example of superaspiration sheath, the side branch and a hood with the sealing system, according to the invention.
- Fig. 6 is a schematic top view of the superaspiration sheath, the side branch and the sealing system integral with the hood for an embodiment of the invention.
- FIGs. 1, 2, 3 and 4 there can be seen an embodiment of an installation for treating gases from an electrolysis process for the production of aluminum.
- the installation comprises at least one electrolysis tank 1, said tank 1 being equipped with a device for sucking gaseous effluents from the tank, which is connected to a gas treatment center, not shown, by a main suction duct 2 connected to a gas manifold 3.
- This main suction duct 2 makes it possible to collect the effluents emitted in the tank 1 by the electrolysis process.
- the tank 1 is provided with removable caps 4 to allow the removal and insertion of the anodes 5.
- the anodes 5 are secured to rods 6 facilitating their handling and are arranged in two rows.
- the anodes 5 are removed and inserted into the tank 1 through a passage formed laterally along the vessel 1. More precisely, two passages are provided along each row of anodes 5.
- the tank 1 can then take two states:
- a maintenance state wherein at least one removable cover 4 is removed, releasing the at least one passageway, for the insertion or removal of an anode 5;
- the gases that escape from the electrolysis process are recovered by a main network comprising conventionally known means, not shown here, and the main suction duct 2, and directed by the main suction duct 2 to the manifold 3.
- a main network comprising conventionally known means, not shown here, and the main suction duct 2, and directed by the main suction duct 2 to the manifold 3.
- the installation further comprises at least one superaspiration sheath 7 disposed inside the vessel 1. This is placed for example behind the anode rods 6 so as not to hinder the removal of the anodes 5.
- This superaspiration sheath 7 runs in two lateral branches 7a, 7b extending parallel to and above the two rows. of anodes 5, on both sides of the tank 1, along the covers 4.
- the two branches 7a, 7b can be assembled at one end of the rows, the superaspiration sheath 7 forming a "U". It is provided on each lateral branch 7a, 7b with a plurality of suction mouths 8.
- Each suction mouth 8 opens out on an opening 9 facing outwardly of the vessel 1.
- the term "opening" should be understood here as being an outlet of the superaspiration sheath 7, that is to say that the opening gives access to the outside of the superaspiration sheath.
- the openings 9 of the suction mouths 8 are advantageously substantially oriented towards the bottom of the vessel 1, that is to say towards the anodes 5, so as to promote the collection of the gaseous effluents emitted by the anodes 5 during the electrolysis process.
- Each suction mouth 8 is then provided with a device 12 for closing its opening 9.
- Each closure device 12 can take two positions, depending on the state of the vessel 1:
- the closing devices 12 when the tank 1 is in the operating state, the closing devices 12 are in a closed position, in which they obstruct the openings 9 of the suction mouths 8, in a substantially hermetic manner;
- each suction mouth 8 corresponds to a cover 4.
- the closure devices 12 can then be merged with the covers 4 so that each cap 4, when the tank 1 is in the state operating, substantially hermetically closes an opening 9 of a suction mouth 8, located above the anodes 5.
- the superaspiration sheath 7 then leaves the tank 1 by a sheath 1 1 of secondary suction in a manner similar to that of the main suction duct 2. More precisely, the two lateral branches 7a, 7b of the superaspiration sheath 7 meet at the level of the sheath 1 1 of secondary suction.
- the sheath 1 1 secondary may be equipped with a "booster" fan, removable or not, to increase the flow of suction.
- the superaspiration sheath 7 and the secondary suction sheath 1 1 form an oversaspiration network.
- the sheath 1 1 of secondary suction is connected to the main suction sheath 2.
- the openings 9 of the superaspiration sheath 7 are closed by the covers 4 and, apart from possible small leakage rates, no flow of gas circulates in .
- Only the main suction duct 2 provides suction of the electrolysis gases to the collector 3.
- a balancing device 10 can generally be placed on the main suction duct 2.
- the secondary suction duct 1 1 can connect to the main suction duct 2 downstream of the equilibration device 10, in the direction of flow of the gases, so as to reduce the pressure drop in the superaspiration sheath 7 and thus increase the depression and the flow in it.
- the balancing device 10 has an additional pressure drop, identical for all the tanks, in order to reinforce the vacuum in the sheath 1 1 of secondary suction and thus increase the superaspiration flow rate.
- the terms “upstream” and “downstream” should be understood by reference to the flow direction of the gaseous effluents, from the tank 1 to the gas manifold 3.
- the balancing device 10 is adjustable, such as a valve, so that part or all of the flow of the suction of the tank 1 passes through the suction pipe 1 1 when the tank 1 is in the maintenance state.
- the localized superaspiration flow rate is adjustable.
- the sheath 1 1 secondary suction connects directly to the collector 3, making the suction network independent of the main network.
- the suction pipe 1 1 connects to a secondary collector parallel to the collector 3 which connects to the main suction network at a point having a lower pressure; the depression in the suction pipe 1 1 is thus increased and the suraspiration flow increased.
- the superaspiration sheath 7 is directly connected to the main suction sheath 2. Mouthes suction 8 closed by covers 4 are then directly connected to the main suction duct 2 inside the vessel 1.
- the openings 9 of the suction mouths 8 are each closed substantially hermetically by closure devices 12 separate from the covers 4, when the covers 4 are in place on the tank 1.
- closure devices 12 can be actuated simultaneously with the covers 4, that is to say that they are in the open position as soon as at least one cover 4 is removed, the tank 1 being in the maintenance state and are in the closed position as soon as all the covers 4 is put in place on the tank 1, the tank being in the operating state.
- the closure devices 12 can also be controlled by the introduction and removal of the covers 4.
- a closing device 12 may comprise in particular: ⁇ A rigid metal plate securely attached to a cover 4, with an angle defined so that it covers the entire surface of the opening 9, as shown in FIG. 5.
- a metal braid, or other type of heat resistant seal can be added to the plate 12, and / or the edges of the opening 9, to improve the seal.
- the opening 9 has a flared shape
- the closure device 12 then comprises a complementary shaped element allowing a simple interlocking, increasing the contact surfaces between the edges of the opening 9 and the closure device 12 and therefore sealing.
- This flared shape of the opening 9 which may just as well be a flag shape also allows better suction by reducing the pressure losses.
- a metallic braid, or any other type of heat resistant seal can be added to the plate 12, and / or the edges of the opening 9, to ensure sealing.
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Abstract
Installtion d'aspiration d'effluents gazeux, provenant d'une cuve pour la production industrielle d'aluminium par électrolyse ignée et dirigés vers un collecteur raccordé à un centre de traitement de gaz, permettant d'augmenter localement le débit d'aspiration lorsqu'un ou plusieurs capots sont retirés temporairement lors d'une intervention sur la cuve, au moyen de bouches d'aspiration placées localement au niveau des capots, chacune de ces bouches d'aspiration étant obstruée lorsque le capot concerné est en place sur la cuve et étant ouverte lorsque le capot est retiré.
Description
DISPOSITIF D'ASPIRATION D'EFFLUENTS GAZEUX PROVENANT D'UNE CUVE
DE PRODUCTION INDUSTRIELLE D'ALUMINIUM PAR ELECTROLYSE IGNÉE
Contexte
La présente invention est relative au traitement des gaz de cuves d'électrolyse pour la production d'aluminium. Elle concerne plus particulièrement le dispositif d'aspiration des effluents gazeux au sein des cuves d'électrolyses qui augmente le débit d'aspiration à traiter lorsqu'un ou plusieurs capots sont retirés temporairement, pour permettre une intervention sur la cuve.
Problème posé
Dans les usines de production d'aluminium, les cuves d'électrolyse sont munies de capots permettant de maintenir la dépression à l'intérieur de la cuve et d'assurer la captation des effluents. Lorsque des capots sont retirés, la pression à l'intérieur de la cuve augmente et il y a dégagement de gaz et de fumées chargées de polluants par l'ouverture dans la halle d'électrolyse.
Etat de la technique Le procédé classique pour résoudre ce problème technique est d'augmenter la dépression et le débit d'aspiration au sein de la cuve, typiquement de 2.4 Nm3/s (normal mètre cube par seconde) à 5 Nm3/s. Pour cela, plusieurs systèmes existent à ce jour.
Le système le plus courant, décrit notamment dans les documents WO20051 1 1480, EP1252373 et WO200874386, est une gaine d'aspiration secondaire vers laquelle est dérivé le flux de gaz aspiré dans la cuve à l'aide d'un registre, ladite gaine se connecte à un collecteur secondaire lui-même connecté à un ventilateur « booster » permettant d'assurer le débit de suraspiration pour une ou plusieurs cuves simultanément. Ce système, bien qu'assez efficace, demande un lourd investissement pour le collecteur secondaire, notamment à cause des ventilateurs boosters et des registres nécessaires (un par cuve). La consommation électrique de
ce système est aussi assez importante, la suraspiration devant être enclenchée couramment.
Le document WO201217165 décrit un système qui utilise la gaine d'aspiration normale pour effectuer la suraspiration : sur la gaine d'aspiration de la cuve, une vanne fermant partiellement la section est installée, créant ainsi une perte de charge. Lorsque la vanne est actionnée, celle-ci s'ouvre, supprimant ainsi la perte de charge, ce qui augmente naturellement le débit d'aspiration sur la cuve concernée. Ce système est peu onéreux mais a une efficacité limitée (typiquement, le débit de suraspiration est limité à 1 ,5 ou 1 ,6 fois le débit nominal) et nécessite une surconsommation permanente au niveau des ventilateurs de tirage à cause de la perte de charge additionnelle.
Le document WO20071 16320 décrit un système utilisant de l'air comprimé injecté à l'intérieur de la gaine d'aspiration normale de la cuve par une buse créant ainsi un phénomène d'induction ce qui augmente le débit d'aspiration. Ce système est couplé au basculement d'un diaphragme d'équilibrage présent en sortie de cuve permettant ainsi de gagner encore en débit de suraspiration. Ce système représente un certain investissement pour le réseau d'air comprimé et les diaphragmes escamotables ainsi qu'un coût de fonctionnement dû à la consommation d'air comprimé. Il faut aussi noter que les diaphragmes d'équilibrage ont des dimensions différentes suivant la position de la cuve dans la halle d'électrolyse ; ainsi les cuves en extrémité n'ont théoriquement pas de diaphragmes. Le débit de suraspiration dépendra donc de la position de la cuve. L'augmentation de débit générée par l'injection d'air comprimée étant insuffisante pour obtenir un débit de suraspiration acceptable, il est nécessaire de coupler ce système avec le système décrit précédent afin de pouvoir atteindre l'augmentation de débit voulue.
Enfin, le document CN1737202 décrit une cuve d'électrolyse disposant de deux gaines d'aspiration. En conditions normale, une vanne papillon ferme une des deux aspirations et le débit aspiré au sein de la cuve est le débit d'aspiration standard. Lorsque la vanne est ouverte, les aspirations dans la cuve sont doublées et le débit de suraspiration peut alors être atteint. Ce système est économique par rapport à ceux décrits précédemment car il n'inclut pas de collecteur secondaire, ni ventilateur booster, ni de perte de charge supplémentaire ou de réseau d'air comprimé. Comme
tous les systèmes de suraspiration existants, celui-ci se contente d'augmenter le débit global aspiré dans la cuve.
Le problème commun à tous ces systèmes est qu'ils se contentent d'augmenter le débit d'aspiration dans toute la cuve alors que seuls quelques capots sont retirés. Cela implique un débit plus important à traiter et une efficacité qui n'est pas optimale.
Solution proposée
L'invention consiste notamment à augmenter l'aspiration de gaz localement juste au niveau des capots retirés, optimisant ainsi l'efficacité de la suraspiration. Cette aspiration est activée lors du retrait des capots, par des bouches d'aspiration placées le long d'une gaine à l'intérieur de la cuve reliée au réseau principale d'aspiration pour qu'elle soit en dépression. Ainsi, lors du retrait d'un ou plusieurs capots, les bouches d'aspiration situées au niveau de ces capots sont ouvertes permettant d'aspirer les effluents gazeux à ces emplacements.
Ainsi, l'invention propose une installation de traitement des gaz issus d'un procédé d'électrolyse pour la production d'aluminium. L'installation comprend :
- au moins une cuve pour la production industrielle d'aluminium par électrolyse ignée. La cuve comprend elle-même au moins un capot amovible, de sorte que la cuve peut prendre un état de maintenance dans laquelle le capot est retiré de la cuve libérant un passage pour le retrait et la mise en place d'anodes d'électrolyse et un état de fonctionnement dans laquelle le capot ferme le passage de la cuve ;
- au moins une gaine de suraspiration d'une part débouchant à l'intérieur de la cuve et d'autre part apte à être reliée à un collecteur de gaz.
La gaine de suraspiration comprend alors au moins une bouche d'aspiration débouchant sur une ouverture orientée vers l'extérieur de la cuve. Chaque bouche d'aspiration est munie d'un dispositif de fermeture de l'ouverture, le dispositif de fermeture pouvant prendre une position de fermeture dans laquelle l'ouverture de la bouche d'aspiration est obstruée lorsque la cuve est en état de fonctionnement et une position ouverte dans laquelle l'ouverture de la bouche d'aspiration est dégagée lorsque la cuve est en état de maintenance. L'installation permet ainsi d'augmenter localement le débit d'aspiration lorsque l'ouverture de la bouche d'aspiration est dégagée.
Le dispositif d'aspiration peut présenter en outre les caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison : la cuve peut comprendre une pluralité de capots, et la gaine de suraspiration peut comprendre une pluralité de bouches d'aspiration, le nombre de capot correspondant au nombre de bouches d'aspiration ; l'installation peut comprendre une gaine d'aspiration principale débouchant dans la cuve et destinée à être reliée au collecteur ; la gaine de suraspiration peut être raccordée à une gaine d'aspiration secondaire, distincte de la gaine d'aspiration principale collectant les effluents émis dans la cuve par des moyens autres que les bouches d'aspiration ; la gaine d'aspiration secondaire peut être raccordée à la gaine d'aspiration principale en amont du collecteur ; la gaine d'aspiration secondaire peut être directement raccordée à un collecteur ; - un dispositif d'équilibrage telle qu'une vanne, peut être placé en amont du raccordement de la gaine d'aspiration secondaire sur la gaine d'aspiration principale, dans le sens d'écoulement des effluents gazeux, permettant qu'une partie ou que la totalité du débit d'aspiration passe par la gaine d'aspiration secondaire ; l'ouverture de la bouche d'aspiration peut être sensiblement orientée vers les anodes de la cuve de sorte de favoriser la collecte des effluents gazeux émis par les anodes ; le dispositif de fermeture peut être solidaire du au moins un capot et venir obstruer l'ouverture de la bouche d'aspiration lorsque la cuve est en état de fonctionnement ; - le dispositif de fermeture peut être constitué d'un élément amovible venant se plaquer sur l'ouverture de la bouche d'aspiration lorsque la cuve est dans l'état de fonctionnement grâce à la dépression présente dans ladite bouche d'aspiration ; l'ouverture des bouches d'aspiration peut présenter une forme évasée et le dispositif de fermeture comprend un élément de forme complémentaire venant s'emboiter dans la forme évasée de l'ouverture des bouches d'aspiration.
Différents modes de réalisation de l'invention sont possibles et des exemples sont décrits ci-après avec références aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs.
Sur ces dessins :
· Fig. 1 est une vue schématique isométrique d'une cuve d'électrolyse ouverte sur trois capots ainsi que ses gaines d'aspiration ayant le dispositif de suraspiration selon un premier exemple de réalisation de l'invention.
• Fig. 2 est une vue coupée latéralement du mode de réalisation représenté en Fig. 1 , la coupe étant au niveau d'un capot retiré.
· Fig. 3 est une vue schématique isométrique d'une cuve d'électrolyse ouverte sur trois capots ainsi que ses gaines d'aspiration ayant le dispositif de suraspiration selon un second exemple de réalisation de l'invention.
• Fig. 4 est une vue de dessus coupée suivant le trait de coupe A-A représenté sur la Fig. 2, au niveau de la gaine de suraspiration dans l'une ou l'autre des configurations représentées en Fig .1 et Fig. 2.
• Fig. 5 est une vue latérale schématique d'exemple de gaine de suraspiration, de la branche latérale et d'un capot avec le système d'étanchéité, selon l'invention.
• Fig. 6 est une vue de dessus schématique de la gaine de suraspiration, de la branche latérale et du système d'étanchéité solidaire du capot pour un exemple de réalisation de l'invention.
Description détaillée d'un exemple de réalisation de l'invention
En se reportant aux Fig. 1 , 2, 3 et 4, on peut voir représenté un mode de réalisation d'une installation de traitement des gaz issus d'un procédé d'électrolyse pour la production d'aluminium. L'installation comprend au moins une cuve d'électrolyse 1 , ladite cuve 1 étant équipée d'un dispositif d'aspiration d'effluents gazeux provenant de la cuve, lequel est relié à un centre de traitement de gaz, non représenté, par une gaine 2 d'aspiration principale reliée à un collecteur 3 de gaz. Cette gaine 2 d'aspiration principale permet de collecter les effluents émis dans la cuve 1 par le procédé d'électrolyse. La cuve 1 est munie de capots 4 amovibles pour permettre le retrait et l'insertion des anodes 5.
Les anodes 5 sont solidarisées à des tiges 6 facilitant leur manipulation et sont disposées selon deux rangées. Les anodes 5 sont retirées et insérées dans la cuve 1 à travers un passage ménagé latéralement le long de la cuve 1 . Plus précisément, deux passages sont ménagés, le long de chaque rangée d'anodes 5. La cuve 1 peut alors prendre deux états :
un état de maintenance, dans lequel au moins un capot 4 amovible est retiré, libérant le ou les passages au moins partiellement, pour l'insertion ou le retrait d'une anode 5 ;
un état de fonctionnement, dans lequel les capots 4 ferment le ou les passages de la cuve 1 , pendant le déroulement de l'électrolyse en général.
Ainsi, dans l'état de fonctionnement de la cuve 1 , les gaz qui s'échappent du procédé d'électrolyse sont récupérés par un réseau principal comprenant des moyens classiquement connus, non représentés ici, et la gaine 2 d'aspiration principale, et dirigés par la gaine 2 d'aspiration principale vers le collecteur 3. Lorsque le passage de la cuve 1 doit être ouvert en retirant au moins un capot 4, la cuve 1 étant alors dans l'état de maintenance, les gaz risquent de s'échapper hors de la cuve 1 dans la halle d'électrolyse.
Pour empêcher les gaz de s'échapper hors de la cuve 1 dans l'état de maintenance, comme représentée en Fig. 2 et 4, l'installation comprend en outre au moins une gaine 7 de suraspiration disposée à l'intérieur de la cuve 1 . Celle-ci est placée par exemple derrière les tiges 6 d'anode afin de ne pas gêner le retrait des anodes 5. Cette gaine 7 de suraspiration court en deux branches 7a, 7b latérales s'étendant parallèlement aux et au-dessus des deux rangées d'anodes 5, des deux côtés de la cuve 1 , le long des capots 4. Les deux branches 7a, 7b peuvent se rassembler à une extrémité des rangées, la gaine 7 de suraspiration formant un « U ». Elle est munie sur chaque branche 7a, 7b latérale d'une pluralité de bouches d'aspiration 8. Chaque bouche 8 d'aspiration débouche sur une ouverture 9, orientée vers l'extérieur de la cuve 1 . Le terme « ouverture » » doit être compris ici comme étant une sortie de la gaine 7 de suraspiration, c'est-à-dire que l'ouverture donne accès à l'extérieur de la gaine 7 de suraspiration. Les ouvertures 9 des bouches 8 d'aspiration sont de manière avantageuse sensiblement orientées vers le bas de la cuve 1 , c'est-à-dire vers les anodes 5, de sorte à favoriser la collecte des effluents gazeux émis par les anodes 5 pendant le procédé d'électrolyse.
Chaque bouche 8 d'aspiration est alors munie d'un dispositif 12 de fermeture de son ouverture 9. Chaque dispositif 12 de fermeture peut prendre deux positions, en fonction de l'état de la cuve 1 :
lorsque la cuve 1 est dans l'état de fonctionnement, les dispositifs 12 de fermeture sont dans une position de fermeture, dans laquelle ils obstruent les ouvertures 9 des bouches 8 d'aspiration, de manière sensiblement hermétique ;
lorsque la cuve 1 est dans l'état de maintenance, les dispositifs 12 de fermeture sont dans une position ouverte, laissant dégagée l'ouverture 9 d'au moins une bouche 8 d'aspiration. Selon un mode de réalisation préféré, chaque bouche 8 d'aspiration correspond à un capot 4. Les dispositifs 12 de fermeture peuvent alors être confondus avec les capots 4 de manière à ce que chaque capot 4, lorsque la cuve 1 est dans l'état de fonctionnement, ferme sensiblement hermétiquement une ouverture 9 d'une bouche 8 d'aspiration, située au-dessus des anodes 5. La gaine 7 de suraspiration sort ensuite de la cuve 1 par une gaine 1 1 d'aspiration secondaire de manière similaire à celle de la gaine 2 d'aspiration principale. Plus précisément, les deux branches 7a, 7b latérales de la gaine 7 de suraspiration se rejoignent au niveau de la gaine 1 1 d'aspiration secondaire. La gaine 1 1 secondaire peut être équipée d'un ventilateur « booster », amovible ou non, pour augmenter le débit de suraspiration. La gaine 7 de suraspiration et la gaine 1 1 d'aspiration secondaire forme un réseau de suraspiration.
En se reportant aux Fig. 1 , 2, et 4, selon un premier exemple de réalisation de l'invention, la gaine 1 1 d'aspiration secondaire est connectée à la gaine 2 d'aspiration principale. En aspiration normale, lorsque la cuve 1 est dans l'état de fonctionnement, les ouvertures 9 de la gaine 7 de suraspiration sont fermées par les capots 4 et, à part d'éventuels petits débits de fuite, aucun débit de gaz ne circule dedans. Seule la gaine 2 d'aspiration principale fournit une aspiration des gaz d'électrolyse vers le collecteur 3. Lorsqu'un ou plusieurs capots 4 sont retirés libérant ainsi les ouvertures 9 correspondantes, une partie du débit des gaz d'électrolyse est déviée de la gaine d'aspiration principale 2 vers la gaine de suraspiration 1 1 résultant en une aspiration localisée au niveau des ouvertures 9.
Un dispositif d'équilibrage 10 peut généralement être placé sur la gaine d'aspiration principale 2. Ainsi lorsque plusieurs cuves 1 sont reliées à collecteur 3 chacune par leur gaine 2 d'aspiration principale, les débits de soutirage entre les différentes cuves 1 peuvent être équilibrés entre eux. Il s'agit par exemple d'un diaphragme statique dimensionné de manière à créer une perte de charge permanente supplémentaire.
La gaine 1 1 d'aspiration secondaire peut se connecter à la gaine d'aspiration principale 2 en aval du dispositif d'équilibrage 10, dans le sens de circulation des gaz, de manière à réduire la perte de charge dans la gaine 7 de suraspiration et ainsi augmenter la dépression et le débit dans celle-ci. Avantageusement, le dispositif d'équilibrage 10 a une perte de charge supplémentaire, identique pour l'ensemble des cuves, afin de renforcer la dépression dans la gaine 1 1 d'aspiration secondaire et ainsi augmenter le débit de suraspiration.
Dans ce qui suit, les termes « amont et « aval » devront être compris en référence au sens d'écoulement des effluents gazeux, de la cuve 1 vers le collecteur 3 de gaz. Selon une variante de réalisation, le dispositif d'équilibrage 10 est réglable, telle qu'une vanne, de sorte qu'une partie ou que la totalité du débit de l'aspiration de la cuve 1 passe par la gaine de suraspiration 1 1 lorsque la cuve 1 est dans l'état de maintenance. Ainsi, par rapport au mode de réalisation précédent, le débit localisé de suraspiration est ajustable. En se reportant à la Fig. 3, selon un autre exemple de réalisation de l'invention, la gaine 1 1 d'aspiration secondaire se connecte directement sur le collecteur 3, rendant le réseau de suraspiration indépendant du réseau principal. Ainsi, il n'est pas utile de rajouter un dispositif de réglage 10 sur la gaine 2 d'aspiration principale car le débit dans la gaine d'aspiration principale 2 ne va pas influer significativement sur l'aspiration dans la gaine de suraspiration 1 1 lorsqu'un capot 4 est retiré. L'aspiration totale au sein de la cuve 1 ne sera donc pas déviée comme précédemment mais multipliée. Selon une alternative, la gaine de suraspiration 1 1 se connecte sur un collecteur secondaire parallèle au collecteur 3 qui se connecte au réseau principal d'aspiration en un point ayant une pression plus faible ; la dépression au sein de la gaine de suraspiration 1 1 se voit ainsi accrue et le débit de suraspiration augmenté.
Enfin, selon un dernier exemple de réalisation de l'invention, la gaine 7 de suraspiration est directement reliée à la gaine 2 d'aspiration principale. Les bouches
d'aspiration 8 fermées par des capots 4 sont alors directement connectées à la gaine 2 d'aspiration principale à l'intérieur de la cuve 1 .
En se reportant aux Fig. 5 et 6, selon une variante de réalisation, les ouvertures 9 des bouches d'aspiration 8 sont chacune fermées sensiblement hermétiquement par des dispositifs de fermeture 12 distincts des capots 4, lorsque les capots 4 sont en place sur la cuve 1 .
Ces dispositifs 12 de fermeture peuvent être actionnés simultanément avec les capots 4, c'est-à-dire qu'ils sont en position ouvert dès qu'au moins un capot 4 est retiré, la cuve 1 étant dans l'état de maintenance et sont en position fermée dès que l'ensemble des capots 4 est mis en place sur la cuve 1 , la cuve étant dans l'état de fonctionnement. Les dispositifs 12 de fermeture peuvent également être pilotés par la mise en place et le retrait des capots 4.
Les dispositifs de fermeture 12 peuvent avantageusement être solidaires des capots 4 correspondants. Un dispositif 12 de fermeture peut comprendre notamment : · Une plaque métallique rigide attachée solidement à un capot 4, avec un angle défini de manière à ce que celle-ci couvre toute la surface de l'ouverture 9, tel que représenté sur la Fig. 5. Une tresse métallique, ou autre type de joint résistant à la chaleur, peut être rajoutée sur la plaque 12, et/ou les bords de l'ouverture 9, afin d'améliorer l'étanchéité. · Un élément amovible, telle qu'une plaque flexible en aluminium, ou tout autre matériau résistant à la chaleur, solidaire du capot 4 qui vient se plaquer sur l'ouverture 9 grâce à la dépression dans la bouche d'aspiration 8 lorsque la cuve 1 est dans l'état de fonctionnement.
• Une plaque métallique solidaire du capot 4 dont la forme des bords épouse la forme de l'ouverture 9 afin d'assurer un emboîtement facile et une bonne étanchéité. Tel que représenté sur la Fig. 6, l'ouverture 9 présente une forme évasée, et le dispositif 12 de fermeture comprend alors un élément de forme complémentaire permettant un emboîtement simple, augmentant les surfaces de contact entre les bords de l'ouverture 9 et le dispositif 12 de fermeture et donc l'étanchéité. Cette forme évasée de l'ouverture 9 qui peut tout aussi bien être une forme de pavillon permet en outre une meilleure aspiration en diminuant les pertes de charges. Une tresse métallique, ou tout autre type de
joint résistant à la chaleur, peut être rajoutée sur la plaque 12, et/ou les bords de l'ouverture 9, afin d'assurer l'étanchéité.
Claims
1 . Installation de traitement des gaz issus d'un procédé d'électrolyse pour la production d'aluminium, l'installation comprenant :
- au moins une cuve pour la production industrielle d'aluminium par électrolyse ignée, la cuve (1 ) comprenant au moins un capot (4) amovible, la cuve pouvant prendre un état de maintenance dans laquelle le capot (4) est retiré de la cuve (1 ) libérant un passage pour le retrait et la mise en place d'anodes d'électrolyse et un état de fonctionnement dans laquelle le capot (4) ferme le passage de la cuve (1 ) ;
- au moins une gaine (7) de suraspiration d'une part débouchant à l'intérieur de la cuve (1 ) et d'autre part apte à être reliée à un collecteur (3) de gaz ;
l'installation étant caractérisée en ce que la gaine (7) de suraspiration comprend au moins une bouche (8) d'aspiration débouchant sur une ouverture (9) orientée vers l'extérieur de la cuve (1 ), chaque bouche (8) d'aspiration étant munie d'un dispositif (12) de fermeture de l'ouverture (9), le dispositif (12) de fermeture pouvant prendre une position de fermeture dans laquelle l'ouverture (9) de la bouche d'aspiration (8) est obstruée lorsque la cuve (1 ) est en état de fonctionnement et une position ouverte dans laquelle l'ouverture (9) de la bouche d'aspiration (8) est dégagée lorsque la cuve (1 ) est en état de maintenance, l'installation permettant d'augmenter localement le débit d'aspiration lorsque l'ouverture (9) de la bouche d'aspiration (8) est dégagée.
2. Installation selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la cuve (1 ) comprend une pluralité de capots (4) et en ce que la gaine (7) de suraspiration comprend une pluralité de bouches (8) d'aspiration, le nombre de capot (4) correspondant au nombre de bouches (8) d'aspiration.
3. Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une gaine (2) d'aspiration principale débouchant dans la cuve (1 ) et destinée à être reliée au collecteur (3).
4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la gaine (7) de suraspiration est raccordée, à une gaine (1 1 ) d'aspiration secondaire, distincte
de la gaine (2) d'aspiration principale collectant les effluents émis dans la cuve (1 ) par des moyens autres que les bouches d'aspiration (8).
Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que, à l'extérieur de la cuve (1 ), la gaine (1 1 ) d'aspiration secondaire est raccordée à la gaine d'aspiration principale (2) en amont du collecteur (3).
Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la gaine (1 1 ) d'aspiration secondaire est directement raccordée à un collecteur (3).
Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un dispositif d'équilibrage (10), telle qu'une vanne, est placé en amont du raccordement de la gaine (1 1 ) d'aspiration secondaire sur la gaine (2) d'aspiration principale, dans le sens d'écoulement des effluents gazeux, permettant qu'une partie ou que la totalité du débit d'aspiration passe par la gaine (1 1 ) d'aspiration secondaire.
Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ouverture (9) de la bouche d'aspiration (8) est sensiblement orientée vers les anodes (5) de la cuve (1 ) de sorte de favoriser la collecte des effluents gazeux émis par les anodes (5).
Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les dispositifs (12) de fermeture sont solidaires du au moins un capot (4) et en ce qu'ils viennent obstruer l'ouverture (9) de la bouche
(8) d'aspiration lorsque la cuve (1 ) est en état de fonctionnement.
Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le dispositif (12) de fermeture est constitué d'un élément amovible venant se plaquer sur l'ouverture
(9) de la bouche d'aspiration (8) lorsque la cuve (1 ) est dans l'état de fonctionnement grâce à la dépression présente dans ladite bouche d'aspiration (8).
Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'ouverture (9) des bouches d'aspiration (8) a une forme évasée et en ce que le dispositif (12) de fermeture comprend un élément de forme complémentaire venant s'emboiter dans la forme évasée de l'ouverture (9) des bouches d'aspiration (8).
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|---|---|---|---|
| FR1458105 | 2014-08-29 | ||
| FR1458105A FR3025221B1 (fr) | 2014-08-29 | 2014-08-29 | Dispositif d'aspiration d'effluents gazeux provenant d'une cuve de production industrielle d'aluminium par electrolyse ignee |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016030636A1 true WO2016030636A1 (fr) | 2016-03-03 |
| WO2016030636A9 WO2016030636A9 (fr) | 2016-07-14 |
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ID=51866168
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
| FR (1) | FR3025221B1 (fr) |
| WO (1) | WO2016030636A1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106567105A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-04-19 | 中国铝业股份有限公司 | 一种铝电解槽烟气的导流方法 |
| WO2021173026A1 (fr) * | 2020-02-25 | 2021-09-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Système pour éliminer les gaz d'un électrolyseur d'aluminium |
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| GB2076145A (en) * | 1980-03-24 | 1981-11-25 | A C Plastic Ind | Enclosures with a Gas Extraction System |
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| WO2012020188A1 (fr) * | 2010-08-10 | 2012-02-16 | Solios Environnement | Procédé et dispositif de confinement des gaz de cuve dans une cuve d'électrolyse de l'aluminium |
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2014
- 2014-08-29 FR FR1458105A patent/FR3025221B1/fr active Active
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2015
- 2015-08-28 WO PCT/FR2015/052286 patent/WO2016030636A1/fr active Application Filing
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016030636A9 (fr) | 2016-07-14 |
| FR3025221A1 (fr) | 2016-03-04 |
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