Горелочное устройство щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом

Горелочное устройство щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, и предназначено для сжигания анодных газов в горелочных устройствах электролизеров с самообжигающимся анодом.

Известно устройство для сжигания газов алюминиевого электролизера, оборудованное теплообменником и поворотной шайбой с отверстиями для регулирования объема подсасываемого воздуха (патент RU №2104337, опубл. 10.02.1998). Недостатками известного устройства являются: разность температур нагрева горелочного устройства и поворотной шайбы и разность их линейных расширений; равномерность объемов воздуха, подсасываемого через воздухозаборные щели и, как следствие, смещение ядра пламени от продольной оси горелки.

Известно горелочное устройство щелевого типа с патрубком для подвода анодных газов в его нижней части и отверстиями для подсоса воздуха в цилиндрической (Буркат B.C., Друкарев В.А. Сокращение выбросов в атмосферу при производстве алюминия. - Санкт - Петербург, 2005, 275 с.). Патрубок подвода газов представляет собой прямоугольное колено; отверстия для подвода воздуха - прямоугольные щели равной площади. Недостатками известного устройства являются: неравномерность скорости потока в полости горелочного устройства вследствие бокового подвода анодных газов; смещение ядра пламени от продольной оси горелки; неравномерность износа стенок горелочного устройства.

Задачей заявляемого изобретения является обеспечение симметричности ядра пламени относительно продольной оси горелочного устройства, равномерной концентрации сжигаемых компонентов в поперечном сечении зоны горения, повышение эффективности смешивания сжигаемых анодных газов, увеличение срока службы горелочного устройства.

Технический результат достигается тем, что в горелочном устройстве щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, состоящем из цилиндрического теплообменника с щелями и патрубка для подвода анодных газов в его нижней части, щели цилиндрического теплообменника выполнены переменной площади, нисходящей к патрубку подвода анодных газов, при соотношении предыдущей к последующей как S₁:S₂…:S_n=(1:0,7÷0,5…0,5÷0,2), где S₁:S₂…:S_n - площадь щели цилиндрической части горелочного устройства, м².

Данные пределы отношений площадей воздухозаборных щелей выбраны по следующим соображениям. Ввод анодных газов через патрубок в виде прямоугольного колена изменяет их траекторию на 90°. При этом наибольшая скорость потока наблюдается вблизи стенки патрубка большего радиуса, наименьшая - вблизи стенки патрубка меньшего радиуса. Разность скоростей потока на этих участках, по данным инструментальных измерений, достигает 2-5-кратного, и более, значения. Подсос меньшего объема воздуха через воздухозаборную щель меньшей площади в зону высоких скоростей, и большего объема воздуха, соответственно через воздухозаборную щель большей площади в зону низких скоростей, обеспечивает симметричность потока в горелочном устройстве.

Заявляемое устройство поясняется чертежами. На фиг.1 представлена эпюра скоростей воздуха в щелевом горелочном устройстве, взятом за прототип. На фиг.2 - эпюра скоростей воздуха в горелочном устройстве предлагаемой конструкции.

Горелочное устройство (1) состоит из цилиндрического теплообменника с щелями (2). Подвод анодных газов в горелочное устройство осуществляют через патрубок (3), выполненный в виде прямоугольного колена.

При подсосе воздуха через щели равных площадей происходит смещение потока относительно оси горелочного устройства (фиг.1), что приводит к ускоренному износу его стенки, вдоль которой скорость максимальна. При подсосе воздуха через щели различной площади поток симметричен оси горелочного устройства и его стенки изнашиваются (выгорают) равномерно (фиг.2). Кроме этого, вследствие различных объемов воздуха, подсасываемого через воздухозаборные щели происходит более интенсивное смешивание компонентов.

Технический результат заявляемого устройства заключается в целенаправленном изменении площадей воздухозаборных щелей горелочного устройства, что сопровождается изменением объемов подсасываемого через них воздуха, равномерным распределением пламени в полости горелочного устройства и увеличением срока службы горелки.

Горелочное устройство щелевого типа алюминиевого электролизера самообжигающимся анодом, состоящее из цилиндрического теплообменника с щелями и патрубка для подвода анодных газов в его нижней части, отличающееся тем, что щели цилиндрического теплообменника выполнены переменной площади, нисходящей к патрубку подвода анодных газов, при соотношении предыдущей к последующей как S₁:S₂…:Sn=(1:0,7÷0,5…0,5÷0,2),где S₁:S₂…:S_n - площади щелей цилиндрического теплообменника, м².