RU2744333C1 - Aluminum electrolyser gas extraction system - Google Patents
Aluminum electrolyser gas extraction system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744333C1 RU2744333C1 RU2020124267A RU2020124267A RU2744333C1 RU 2744333 C1 RU2744333 C1 RU 2744333C1 RU 2020124267 A RU2020124267 A RU 2020124267A RU 2020124267 A RU2020124267 A RU 2020124267A RU 2744333 C1 RU2744333 C1 RU 2744333C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- gas outlet
- electrolyzer
- gases
- outlet channels
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 199
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 9
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 7
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N Nitrogen dioxide Chemical class O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
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 Metals (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention relates
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к получению алюминия электролитическим способом в электролизерах с обожженными анодами, а именно для удаления электролизных газов из электролизера. The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular, to the production of aluminum by the electrolytic method in electrolytic cells with baked anodes, namely, to remove electrolysis gases from the electrolytic cell.
Уровень техникиState of the art
Процесс электролитического получения алюминия связан с выделением в подбалочное пространство смеси газов, состоящей из перфторуглеродов (CF4, CF6, CyFx-1), оксида и диоксида углерода (СО, СО2), диоксидов серы и азота (SO2, NO2) и пыли, содержащей оксиды алюминия и кремния, углерод (Al2O3, SiO2, С), переходящими в горизонтальную систему газоотводов и объединяемую в единый коллекторный газоход переменного сечения от одного или двух электролизеров с последующим подключением к газоочистной установке сухого типа, принцип работы которой основан на адсорбции загрязняющих веществ (ЗВ) на глиноземе (Al2O3). Отведение газов обеспечивается посредством создания разрежения в системе «электролизер-газоочистка» с использованием тягодутьевого оборудования, расположенного на газоочистке.The process of electrolytic production of aluminum is associated with the release into the under-beam space of a gas mixture consisting of perfluorocarbons (CF 4 , CF 6 , C y F x-1 ), carbon oxide and dioxide (CO, CO 2 ), sulfur and nitrogen dioxides (SO 2 , NO 2 ) and dust containing aluminum and silicon oxides, carbon (Al 2 O 3 , SiO 2 , C), passing into a horizontal system of gas outlets and combined into a single collector gas duct of variable cross-section from one or two electrolyzers with subsequent connection to a dry type, the principle of operation of which is based on the adsorption of pollutants (pollutants) on alumina (Al 2 O 3 ). The removal of gases is provided by creating a vacuum in the "electrolyzer-gas cleaning" system with the use of draft equipment located at the gas cleaning.
Пространство между балкой-коллектором и катодным кожухом алюминиевого электролизера укрывается съемными укрытиями, которые обеспечивают процент неплотности укрытия не более 2%, что позволяет поддерживать КПД укрытия выше 98%. При этом технология электролитического получения алюминия подразумевает выполнение ряда технологических операций, таких как замена анодов, выливка металла, обслуживание анодного массива, замеры. Эти операции связаны с разгерметизацией электролизера путем снятия укрытий. Время, затраченное на выполнение этих операций, называется периодом выполнения операций. Большую часть времени (межоперационный период) на электролизере не выполняются перечисленные операции и электролизёр в это время герметично укрыт. The space between the collector beam and the cathode casing of the aluminum electrolyzer is covered with removable shelters, which ensure the percentage of leakage of the shelter is no more than 2%, which allows maintaining the efficiency of the shelter above 98%. At the same time, the technology of electrolytic production of aluminum implies the performance of a number of technological operations, such as replacing anodes, pouring metal, servicing the anode array, and measurements. These operations are associated with depressurization of the electrolyzer by removing the shelters. The time taken to complete these operations is called the execution period. Most of the time (interoperative period), the listed operations are not performed on the electrolyzer and the electrolyser is hermetically sealed at this time.
Снятие укрытий может приводить к снижению КПД укрытия электролизера и к увеличению выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу электролизного корпуса. Суммарный КПД укрытия рассчитывается как средневзвешенное от КПД укрытия электролизеров в стационарном режиме и при выполнении технологических операций. Учитывая, что при одном и том же объеме удаляемых из электролизера газов в стационарном режиме КПД укрытия электролизера может быть значительно выше 98%, чем при разгерметизации электролизера, и при этом выполнение технологических операций может приводить к снижению КПД ниже 98%, целесообразно дифференцировать объем отводимых газов при помощи применения парной системы газоотводных каналов.Removing the shelters can lead to a decrease in the efficiency of the cell shelter and to an increase in the emission of pollutants (pollutants) into the atmosphere of the cell building. The total efficiency of the shelter is calculated as a weighted average of the efficiency of the cell shelter in a stationary mode and during technological operations. Considering that with the same volume of gases removed from the electrolyzer in a steady-state mode, the efficiency of the electrolyzer cover can be significantly higher than 98% than with depressurization of the electrolyzer, and at the same time, the performance of technological operations can lead to a decrease in the efficiency below 98%, it is advisable to differentiate the volume of gases by using a pair system of gas outlet channels.
Известно устройство для сбора и удаления газов, выделяющихся из алюминиевого электролизера с обожженными анодами (RU2553137, 10.06.2015), которое содержит газоходы для удаления стандартизированного количества газов во время нормальной работы электролизера и дополнительно имеет газоходы для удаления увеличенного количества газов при открывании одной или более крышек анодного кожуха, при этом увеличенное количество газов удаляется с помощью дополнительного вытяжного вентилятора. There is a known device for collecting and removing gases released from an aluminum electrolyzer with baked anodes (RU2553137, 06/10/2015), which contains gas ducts for removing a standardized amount of gases during normal operation of the electrolyzer and additionally has gas ducts for removing an increased amount of gases when one or more of the anode casing covers, while the increased amount of gases is removed using an additional exhaust fan.
К недостаткам данного устройства можно отнести следующее:The disadvantages of this device include the following:
- отсутствие датчиков температуры и разрежения, позволяющих фиксировать любые случаи разгерметизации электролизера и, тем самым, уменьшать количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферу корпуса;- the absence of temperature and vacuum sensors, which allow recording any cases of depressurization of the electrolyzer and, thereby, reducing the amount of emissions of pollutants into the atmosphere of the case;
- наличие второго газохода и дополнительных вентиляторов, что приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат.- the presence of a second gas duct and additional fans, which leads to an increase in capital and operating costs.
Известно устройство для удаления электролизных газов от электролизера с автоматическим управлением объёмами удаляемых газов при помощи по меньшей мере одного отсасывающего канала (SU1473718, 15.04.1989). В известном устройстве все пространство под балкой-коллектором разделено на отдельные зоны с возможностью изменения объема отводимых газов в каждой из них при помощи встроенных заслонок. Автоматическое регулирование осуществляется на основании показаний датчика температуры и заключается в повышении объема отводимых газов при разгерметизации электролизера и уменьшении температуры и обратном снижении объёмов при восстановлении герметичности электролизера и повышении температуры. There is a known device for removing electrolysis gases from an electrolyzer with automatic control of the volumes of removed gases using at least one suction channel (SU1473718, 15.04.1989). In the known device, the entire space under the collector beam is divided into separate zones with the possibility of changing the volume of exhaust gases in each of them using built-in dampers. Automatic regulation is carried out on the basis of the readings of the temperature sensor and consists in increasing the volume of exhaust gases during depressurization of the electrolyzer and decreasing the temperature and reducing the volume back when restoring the tightness of the electrolyzer and increasing the temperature.
К недостаткам данного устройства можно отнести следующее: разделение газоотводного канала балки-коллектора перегородками на систему параллельных каналов постоянного сечения S1 увеличивает газодинамическое сопротивление в несколько раз. Для преодоления большой величины сопротивления потребуется обеспечить значительное разрежение. Кроме того, установленные внутри каждого канала шиберы создают дополнительное сопротивление и способствуют оседанию глинозема в каналах. Работа шиберов либо будет затруднена воздействием высокой температуры, абразивных частиц, фтористых соединений и магнитного поля, либо будет невозможна.The disadvantages of this device include the following: dividing the gas outlet channel of the collector beam by partitions into a system of parallel channels of constant cross-section S1 increases the gas-dynamic resistance several times. To overcome a large value of resistance, it will be necessary to provide a significant vacuum. In addition, gates installed inside each channel create additional resistance and contribute to the settling of alumina in the channels. The operation of the gates will either be impeded by high temperatures, abrasive particles, fluoride compounds and a magnetic field, or will not be possible.
Осаждение глинозема в каналах приведет к перераспределению потоков по каналам, что сделает невозможным равномерное удаление газов по всей длине электролизера.The deposition of alumina in the channels will lead to a redistribution of flows through the channels, which will make it impossible to uniformly remove gases along the entire length of the electrolyzer.
В связи с тем, что внутренняя полость коллектора разделена сплошными (от стенки до стенки) горизонтальными перегородками, исключается возможность установки и использования дозаторов автоматической подачи глинозема (АПГ). Подобная конструкция накладывает ограничения на конструктивное выполнение анодной ошиновки, когда боковые шины имеют соединения между собой. Также работа устройства нарушается при отказе одного из элементов автоматического управления.Due to the fact that the internal cavity of the collector is divided by solid (from wall to wall) horizontal partitions, it is impossible to install and use automatic alumina feed dispensers (APG). This design imposes restrictions on the design of the anode busbar when the side busbars are connected to each other. Also, the operation of the device is disrupted if one of the automatic control elements fails.
Известны система и способ улавливания выбросов из электролизера, заключающийся в подаче струи сжатого воздуха вдоль потока отводимого от электролизера газа по коллекторному газоходу (RU2436872, 20.12.2011). В известной системе обеспечивается возможность перераспределения мощности всасывания между отдельными электролизерами цеха. A system and method for capturing emissions from an electrolyzer is known, which consists in supplying a jet of compressed air along the flow of gas discharged from the electrolyzer through a collector flue (RU2436872, 20.12.2011). In the known system, it is possible to redistribute the suction power between the individual electrolysers of the shop.
К недостаткам данной системы можно отнести следующее:The disadvantages of this system include the following:
- зависимость функционирования системы от работы сети сжатого воздуха;- the dependence of the functioning of the system on the operation of the compressed air network;
- повышенные энергетические затраты в связи с необходимостью использования сжатого воздуха.- increased energy costs due to the need to use compressed air.
Наиболее близким техническим решением является система для удаления газов из алюминиевого электролизера, раскрытая в RU2599470, 10.10.2016. Известная система включает в себя средства для удаления количества газов во время нормальной работы электролизера и средства для удаления увеличенного количества газов при снятии одного или более укрытий. При этом анодная балка-коллектор объединена в единый коллектор с анодной балкой-коллектором рядом стоящего электролизера, причем система дополнительно включает в себя по меньшей мере один элемент регулирования объема удаляемых газов, расположенный в газоотводном патрубке, и по меньшей мере один датчик измерения фиксируемого параметра в соответствии с заданными технологическими режимами. The closest technical solution is a system for removing gases from an aluminum electrolyzer, disclosed in RU2599470, 10.10.2016. The known system includes means for removing the amount of gases during normal cell operation and means for removing increased amounts of gases when one or more shelters are removed. In this case, the anode collector bar is combined into a single collector with an anode collector bar of a nearby electrolyzer, and the system additionally includes at least one element for controlling the volume of exhaust gases located in the gas outlet pipe, and at least one sensor for measuring the fixed parameter in in accordance with the specified technological modes.
К недостаткам данной системы можно отнести следующее:The disadvantages of this system include the following:
- для работы известной системы обязательным условием является объединение в единый коллектор анодной балки-коллектора одного электролизера с анодной балкой-коллектором рядом стоящего электролизера. Таким образом, известная система не может быть использована для одного электролизера;- for the operation of the known system, a prerequisite is the integration into a single collector of the anode collector beam of one electrolyzer with the anode collector beam of the adjacent electrolyzer. Thus, the known system cannot be used for a single cell;
- конструкция системы не позволяет изменять объём удаляемых газов отдельно при выполнении на электролизере операций, связанных с частичной разгерметизацией, и отдельно при работе электролизера в межоперационном режиме. - the design of the system does not allow changing the volume of removed gases separately when performing operations on the electrolyzer associated with partial depressurization, and separately when the electrolyzer is operating in an interoperative mode.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение минимальных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при поддержании требуемого КПД улавливания газов.The technical problem to be solved by the claimed invention is to ensure minimum emissions of pollutants into the atmosphere while maintaining the required efficiency of gas capture.
Техническим результатом изобретения является уменьшение объема отводимых газов при поддержании требуемого КПД улавливания газов. The technical result of the invention is to reduce the volume of discharged gases while maintaining the required efficiency of trapping gases.
Технический результат достигается тем, что система для удаления газов из электролизера для получения алюминия, имеющего балку-коллектор с по меньшей мере двумя газоотводами, включает:The technical result is achieved in that a system for removing gases from an electrolyzer for producing aluminum, having a collector beam with at least two gas outlets, includes:
- устройство регулирования объема удаляемого газа, закрепленное на электролизере и содержащее по меньшей мере один газоотводный канал меньшего сечения, один газоотводный канал большего сечения и конфузор, объединяющий газоотводные каналы на выходе из устройства, через который газы удаляются из системы, причем на каждом из газоотводных каналов установлено по два патрубка для соединения с соответствующим газоотводом балки-коллектора электролизера;- a device for regulating the volume of the removed gas, fixed on the electrolyzer and containing at least one gas outlet channel of a smaller cross-section, one gas outlet channel of a larger cross-section and a confuser combining the gas outlet channels at the outlet of the device through which gases are removed from the system, and on each of the gas outlet channels two branch pipes are installed for connection with the corresponding gas outlet of the collector beam of the electrolyzer;
- по меньшей мере две регулировочных заслонки, установленных на каждом газоотводном канале устройства;- at least two control valves installed on each gas outlet of the device;
- по меньшей мере два переходника для соединения каждого патрубка устройства с газоотводами балки-коллектора, и- at least two adapters for connecting each branch pipe of the device to the outlets of the manifold beam, and
при этом газоотводные каналы выполнены с возможностью образования двух контуров удаления газов, причем один из газоотводов балки-коллектора каждого электролизера соединен с газоотводным каналом, имеющим меньшую площадь сечения, с образованием основного контура удаления газов, действующего постоянно, а второй – с газоотводным каналом, имеющим большую площадь сечения, с образованием дополнительного контура удаления газов, включающегося при разгерметизации электролизера, для обеспечения возможности удаления газов поочередно на одном из двух подсоединенных к системе удаления газов рядов стоящих электролизеров при выполнении операций, связанных с разгерметизацией электролизеров.in this case, the gas outlet channels are made with the possibility of forming two gas removal circuits, and one of the gas outlets of the collector beam of each electrolyzer is connected to the gas outlet channel having a smaller cross-sectional area, with the formation of the main gas removal circuit, operating constantly, and the second - with the gas outlet channel having a large cross-sectional area, with the formation of an additional gas removal loop, which turns on when the electrolyzer is depressurized, to ensure the possibility of removing gases alternately on one of the two rows of standing electrolysers connected to the gas removal system when performing operations related to the depressurization of electrolysers.
В настоящем изобретении термин «канал меньшего сечения» означает канал, имеющий площадь поперечного сечения меньше, чем канал большего сечения, а, соответственно, термин «канал большего сечения» означает канал, площадь поперечного сечения больше, чем канал меньшего сечения. In the present invention, the term “smaller channel” means a channel having a smaller cross-sectional area than a larger channel, and accordingly, “larger channel” means a channel having a larger cross-sectional area than a smaller channel.
При этом каждый указанный газоотводный канал устройства регулирования объема удаляемого газа снабжен регулировочной заслонкой, выполненной с возможностью полного или частичного перекрытия вышеупомянутых газоотводных каналов для количественного регулирования потока удаляемого газа.In this case, each specified gas outlet channel of the device for regulating the volume of the removed gas is equipped with an adjusting flap made with the possibility of completely or partially closing the above gas outlet channels to quantitatively control the flow of the removed gas.
Газоотводные каналы на одних своих концах снабжены патрубками для соединения каналов через переходники с соответствующими газоотводами балки-коллектора электролизера, а своими противоположными концами каналы объединены с помощью конфузора, через который они соединены с газоочистной системой, в которую поступает удаляемый из электролизера газ. При этом балка-коллектор имеет два газоотвода: один соединяется с газоотводным каналом устройства, который имеет меньшую площадь сечения, второй - с газоотводным каналом устройства, который имеет большую площадь сечения. Газоотводы балок-коллекторов электролизеров соединяются через переходники с патрубками газоотводных каналов устройства регулирования объема удаляемого газа. Конструкция устройства относительно газоотводных каналов является симметричной: переходники и патрубки для соединения электролизеров с устройством регулирования объема удаляемого газа расположены слева и справа от этих газоотводных каналов.The gas outlet channels at one of their ends are equipped with branch pipes for connecting the channels through adapters with the corresponding gas outlets of the collector beam of the electrolyzer, and at their opposite ends the channels are connected by means of a confuser, through which they are connected to the gas cleaning system, into which the gas removed from the electrolyzer enters. In this case, the collector beam has two gas outlets: one is connected to the gas outlet channel of the device, which has a smaller cross-sectional area, the second - to the gas outlet channel of the device, which has a larger cross-sectional area. The gas outlets of the collector beams of the electrolytic cells are connected through adapters with the branch pipes of the gas outlet channels of the device for regulating the volume of the removed gas. The design of the device with respect to the gas outlet channels is symmetrical: adapters and branch pipes for connecting the electrolyzers with the device for regulating the volume of the removed gas are located to the left and right of these gas outlet channels.
Таким образом, в данной системе газоотводные каналы выполнены с возможностью образования двух контуров удаления газов - основного контура c задействованием газоотводного канала меньшего сечения и дополнительного контура с задействованием газоотводного канала большего сечения, причем нет необходимости использовать какие-либо дополнительные устройства, создающие разрежение в каналах. Основной контур работает постоянно, а дополнительный контур включается в работу при выполнении технологических операций на электролизере при его разгерметизации, при этом источником разряжения является газоочистная система.Thus, in this system, the gas outlet channels are made with the possibility of forming two gas removal circuits - the main circuit using a gas outlet channel of a smaller section and an additional circuit using a gas outlet channel of a larger section, and there is no need to use any additional devices that create a vacuum in the channels. The main circuit works constantly, and the additional circuit is included in the work when performing technological operations on the electrolyzer when it is depressurized, while the source of vacuum is the gas cleaning system.
Таким образом, в отличие от прототипа заявляемая система для удаления газов может быть использована для одного электролизера. Кроме того, система также может успешно функционировать и для двух электролизеров. В этом случае на разгерметизированном электролизере будут задействованы одновременно оба газоотводных канала, т.е. основной и дополнительный контуры, а на электролизере, работающем в межоперационном режиме, будет включен в работу только газоотводный канал с меньшим сечением.Thus, in contrast to the prototype, the claimed gas removal system can be used for one electrolyzer. In addition, the system can also function successfully for two electrolyzers. In this case, in the depressurized electrolyzer, both gas outlet channels will be used simultaneously, i.e. the main and additional circuits, and on the electrolyzer operating in the interoperative mode, only the gas outlet channel with a smaller cross-section will be put into operation.
В результате применения заявленной системы, не меняя величину разрежения в газоочистной системе и не подключая дополнительные источники разрежения, объём удаляемых газов с разгерметизированного электролизера увеличивается.As a result of the application of the claimed system, without changing the vacuum value in the gas cleaning system and without connecting additional vacuum sources, the volume of gases removed from the unpressurized electrolyzer increases.
Соотношение площадей большего и меньшего сечений газоотводных каналов оптимально составляет 3:2.The ratio of the areas of the larger and smaller sections of the gas outlet channels is optimally 3: 2.
При таком соотношении площадей сечений при разгерметизации электролизера объём удаляемых газов (электролизный газ и воздух) может быть увеличен в 3 раза по сравнению с серийными электролизерами, используемыми в производстве алюминия, что является достаточным количеством для обеспечения эффективности удаления газов на уровне КПД, равным 98%).With such a ratio of cross-sectional areas during depressurization of the electrolyzer, the volume of removed gases (electrolysis gas and air) can be increased by 3 times compared to serial electrolysers used in the production of aluminum, which is a sufficient amount to ensure the efficiency of gas removal at an efficiency level of 98% ).
Устройство регулирования объема удаляемых газом может быть закреплено на электролизере при помощи рамы.The device for regulating the volume of gas to be removed can be fixed to the electrolyzer by means of a frame.
Площади меньшего и большего сечений рассчитываются исходя из условия обеспечения минимально необходимых объемов удаляемых газов в межоперационный период и при выполнении технологических операций, соответственно. The areas of smaller and larger cross-sections are calculated based on the condition of ensuring the minimum required volumes of removed gases in the interoperative period and during technological operations, respectively.
В газоотводных каналах как меньшего, так и большего сечения предусмотрена возможность регулирования объёма удаляемых газов путем перекрытия указанных каналов в межоперационном режиме работы посредством регулировочных механических заслонок, которые могут быть выполнены в виде поворотных шиберов, положение которых («открыто» - «закрыто») может изменяться, например, с помощью механического привода или электропривода. In the gas outlet ducts of both smaller and larger cross-sections, it is possible to regulate the volume of removed gases by closing these channels in the interoperative mode of operation by means of adjusting mechanical dampers, which can be made in the form of rotary dampers, the position of which ("open" - "closed") can change, for example, by means of a mechanical drive or an electric drive.
Перед началом выполнения технологических операций, связанных с разгерметизацией электролизера, с помощью электропривода механическая заслонка в газоотводном канале большего сечения переводится из положения «закрыто» в положение «открыто». Газ в этом случае удаляется через оба газоотводных канала: меньшего сечения и большего сечения, в результате чего разрежение на входе в конфузор, соединенный с газоочистной системой, перераспределяется между каналом меньшего сечения и каналом большего сечения. Объём удаляемых газов в этом случае увеличивается пропорционально газодинамическому сопротивлению, возникающему при разгерметизации электролизера. Таким образом, объём удаляемых газов будет пропорционален площади разгерметизации и равен минимальному значению, необходимому для предотвращения выбросов газов в корпус. Before starting to perform technological operations related to depressurization of the electrolyzer, using an electric drive, the mechanical damper in the gas outlet channel of a larger section is moved from the “closed” position to the “open” position. In this case, gas is removed through both gas outlet channels: of a smaller section and a larger section, as a result of which the vacuum at the inlet to the confuser connected to the gas cleaning system is redistributed between the channel of the smaller section and the channel of the larger section. In this case, the volume of removed gases increases in proportion to the gas-dynamic resistance arising during depressurization of the electrolyzer. Thus, the volume of removed gases will be proportional to the depressurization area and equal to the minimum value required to prevent gas emissions into the housing.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Заявляемая система для удаления газов поясняется чертежами: The claimed system for removing gases is illustrated by drawings:
- на фиг.1 представлен общий вид системы для удаления газов из электролизера для получения алюминия, где: 1 - газоотводный канал большего сечения; 2 - газоотводный канал меньшего сечения; 3 - регулировочные заслонки; 4 - рама для прикрепления устройства регулирования объема удаляемых газов к электролизеру; 5 - переходник газоотводного канала большего сечения; 6 - переходник газоотводного канала меньшего сечения; 7 - конфузор для соединения устройства с газоочистной системой (не показана);- figure 1 shows a general view of a system for removing gases from an electrolytic cell for producing aluminum, where: 1 - a gas outlet channel of a larger section; 2 - gas outlet channel of a smaller section; 3 - adjusting flaps; 4 - frame for attaching the device for regulating the volume of removed gases to the electrolyzer; 5 - adapter for the gas outlet channel of a larger section; 6 - adapter for the gas outlet channel of a smaller section; 7 - confuser for connecting the device with a gas cleaning system (not shown);
- на фиг. 2 представлено устройство регулирования объема удаляемых газов (конфузор не показан), где: 1 - газоотводный канал большего сечения; 2 - газоотводный канал меньшего сечения; 8 - патрубки для соединения газоотводных каналов меньшего сечения устройства с переходниками 6; 9 - патрубки для соединения газоотводных каналов большего сечения с переходниками 5;- in Fig. 2 shows a device for regulating the volume of removed gases (confuser is not shown), where: 1 - gas outlet channel of a larger section; 2 - gas outlet channel of a smaller section; 8 - branch pipes for connecting gas outlet channels of a smaller section of the device with
- на фиг.3 представлена схема объединения газоотводов балок-коллекторов с устройством регулирования объема удаляемых газов при продольном расположении электролизеров в электролизном корпусе;- Fig. 3 shows a diagram of combining gas outlets of collector beams with a device for regulating the volume of removed gases with a longitudinal arrangement of electrolyzers in the electrolysis building;
- на фиг.4 представлена схема объединения газоотводов балок-коллекторов с устройством при поперечном расположении электролизеров в электролизном корпусе.- Fig. 4 shows a diagram of combining the gas outlets of the collector beams with the device with the transverse arrangement of electrolyzers in the electrolysis case.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Устройство регулирования объема газа, удаляемого из электролизера для получения алюминия (фиг.1 и фиг.2), состоит из газоотводных каналов разного сечения: канала 1 большего сечения и канала 2 меньшего сечения, т.е. площадь поперечного сечения канала 1 больше площади поперечного сечения канала 2. Каждый газоотводный канал 1, 2 одним своим концом через патрубки и далее через переходники соединен с двумя балками-коллекторами электролизеров. The device for regulating the volume of gas removed from the electrolytic cell for aluminum production (Fig. 1 and Fig. 2) consists of gas outlet channels of different sections:
Так, канал 1 соединен через два идентичных патрубка 9, симметрично расположенных по отношению к газоотводному каналу 1, с двумя идентичными переходниками 5, симметрично расположенными по отношению к газоотводному каналу 1. В свою очередь, переходники 5 соединены с соответствующими газоотводами балок-коллекторов электролизеров. Thus,
Аналогичным образом канал 2 соединен через два идентичных патрубка 8, симметрично расположенных по отношению к газоотводному каналу 2, с двумя идентичными переходниками 6, симметрично расположенными по отношению к газоотводному каналу 2. В свою очередь, переходники 6 соединены с соответствующими газоотводами балок-коллекторов электролизеров (фиг.3 и 4).Similarly,
Своим противоположным концом каждый канал 1,2 через конфузор 7 подключен к газоочистной системе (не показана). At its opposite end, each
Таким образом, для подключения газоотводных каналов 1 и 2 к газоотводам балок-коллекторов одного или двух электролизеров на каждом из каналов 1 и 2 используются патрубки 9 и 8, а также переходники 5 и 6. Каждый из каналов 1,2 снабжен двумя регулировочными заслонками 3: две заслонки расположены слева от канала и две заслонки расположены справа. Газоотводные каналы 1 и 2 установлены на раме 4, которая прикреплена к электролизерам. Thus, to connect the
Система удаления газов из электролизера для получения алюминия работает следующим образом.The system for removing gases from an electrolytic cell for aluminum production works as follows.
В межоперационный период работы электролизера регулировочная заслонка 3 в газоотводном канале 2 меньшего сечения полностью открыта, а заслонка 3 в газоотводном канале 1 большего сечения полностью закрыта.During the interoperative period of the electrolyzer operation, the
Газоочистная система (на чертежах не показана) создает разрежение газов на выходе из конфузора 7 и далее через переходники 6 для газоотводного канала 2 разрежение газов создается в газоотводе балки-коллектора электролизера. Таким образом, объем удаляемых из электролизера газов через газоотводные каналы определяется только меньшим сечением газоотводного канала 2. The gas cleaning system (not shown in the drawings) creates a vacuum of gases at the outlet of the
Перед выполнением технологических операций, таких как выливка металла или замена анодов, когда необходима разгерметизация электролизера, регулировочная заслонка 3 в газоотводном канале 1 полностью или частично открывается. Заслонка 3 в газоотводном канале 2 также полностью открыта. Таким образом, при выполнении технологических операций газоотводные каналы 2 и 1 открыты. В этом случае разрежение газов на входе в конфузор 7 перераспределяется через переходники 6 и 5 между каналом 2 и каналом 1. Так как в этом случае работают одновременно оба газоотводных канала: большего и меньшего сечения, объём удаляемых газов увеличивается пропорционально газодинамическому сопротивлению, возникающему при частичной разгерметизации (снятии нескольких щитов укрытия) электролизера. Газоотводные каналы балки-коллектора одного или двух электролизеров соединяются с устройством регулирования объема удаляемых газов посредством соединительных патрубков 9 и 8 и переходников 5 и 6.Before performing technological operations, such as pouring out metal or replacing anodes, when it is necessary to depressurize the electrolyzer, the
При подключении к системе удаления газов одного или двух электролизеров в межоперационном режиме работы газ из них удаляется через газоотводные каналы 2 меньшего сечения, в которых заслонки 3 открыты полностью. Заслонки 3 в газоотводных каналах 1 большего сечения каждого электролизера полностью закрыты. When one or two electrolysers are connected to the gas removal system in the interoperative mode of operation, gas is removed from them through
В соответствии с изобретением операции, связанные с разгерметизацией электролизеров, выполняются только на одном из двух подсоединенных к системе удаления газов электролизеров, т.е. поочередно. В случае выполнения операции разгерметизации на электролизере, на котором выполняется эта технологическая операция, заслонки 3 в каждом из газоотводных каналов 1 и 2 открыты и, таким образом, открыты оба газоотводных канала 1 и 2: меньшего и большего сечения. According to the invention, operations related to depressurization of electrolyzers are performed only on one of the two electrolytic cells connected to the gas removal system, i.e. alternately. If the depressurization operation is performed on the electrolyzer, on which this technological operation is performed, the
На электролизере, работающем в межоперационном режиме, канал 2 меньшего сечения открыт (заслонка 3 полностью или частично открыта), а канал 1 большего сечения полностью закрыт. Разрежение распределяется между электролизерами пропорционально открытым сечениям каналов. On an electrolyzer operating in an interoperative mode,
Система является полностью автономной, т.е. она предусматривает работу с двумя электролизерами, но при необходимости (например, при отключении одного электролизера на капитальный ремонт, расположении электролизера в конце корпуса и т. д) система может работать с одним электролизёром. The system is completely autonomous, i.e. it provides for operation with two electrolyzers, but if necessary (for example, when one electrolyzer is disconnected for overhaul, the electrolyser is located at the end of the building, etc.), the system can work with one electrolyzer.
Испытание заявляемой системы на опытных электролизерах РА 167 показали, что ее использование позволило в 3 раза уменьшить объём удаляемых газов (выбросов загрязняющих веществ в атмосферу): с 6000 нм3/час на серийных электролизерах до 2000 нм3/час на опытных электролизерах. При этом КПД на опытных электролизерах с заявляемой системой составил 99%, в то время как КПД на серийных электролизерах равен 94%.Testing of the claimed system on experimental RA 167 electrolyzers showed that its use made it possible to reduce by 3 times the volume of removed gases (emissions of pollutants into the atmosphere): from 6000 nm 3 / h on serial electrolysers to 2000 nm 3 / h on experimental electrolysers. At the same time, the efficiency on experimental electrolysers with the claimed system was 99%, while the efficiency on serial electrolysers is 94%.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2020/000093 WO2021173026A1 (en) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | System for removing gases from an aluminium electrolysis cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2744333C1 true RU2744333C1 (en) | 2021-03-05 |
Family
ID=72752487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020124267A RU2744333C1 (en) | 2020-02-25 | 2020-02-25 | Aluminum electrolyser gas extraction system |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2744333C1 (en) |
| WO (1) | WO2021173026A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4083257A1 (en) | 2021-04-27 | 2022-11-02 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Method for degassing liquid streams discharged from an electrolyzer |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2251593C2 (en) * | 1999-11-17 | 2005-05-10 | Норск Хюдро Аса | Method of electrolyzer operation and apparatus for performing the same |
| US20090159434A1 (en) * | 2006-04-11 | 2009-06-25 | Guillaume Girault | System and process for collecting effluents from an electrolytic cell |
| RU2443804C1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Device for collecting and removing gases from soderberg aluminium electrolyser |
| RU2526352C1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Device to collect and to withdraw gases from soderberg aluminium catalytic cells |
| RU2599470C1 (en) * | 2015-05-05 | 2016-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | System and method of removing gases from aluminium electrolysis cell |
| CN209210949U (en) * | 2018-11-15 | 2019-08-06 | 洛阳豫港龙泉铝业有限公司 | A kind of aluminum electrolysis bath novel gas collection flue |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2308551C1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Apparatus for collecting and removing gases of aluminum cell |
| EP2431499B1 (en) * | 2010-09-17 | 2014-04-23 | Alstom Technology Ltd | Raw gas collection system |
| FR3025221B1 (en) * | 2014-08-29 | 2018-04-27 | Fives Solios | DEVICE FOR THE SUCTION OF GASEOUS EFFLUENTS FROM AN INDUSTRIAL PRODUCTION TANK OF ALUMINUM BY ELECTROLYSIS IGNEE |
-
2020
- 2020-02-25 RU RU2020124267A patent/RU2744333C1/en active
- 2020-02-25 WO PCT/RU2020/000093 patent/WO2021173026A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2251593C2 (en) * | 1999-11-17 | 2005-05-10 | Норск Хюдро Аса | Method of electrolyzer operation and apparatus for performing the same |
| US20090159434A1 (en) * | 2006-04-11 | 2009-06-25 | Guillaume Girault | System and process for collecting effluents from an electrolytic cell |
| RU2443804C1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Device for collecting and removing gases from soderberg aluminium electrolyser |
| RU2526352C1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Device to collect and to withdraw gases from soderberg aluminium catalytic cells |
| RU2599470C1 (en) * | 2015-05-05 | 2016-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | System and method of removing gases from aluminium electrolysis cell |
| CN209210949U (en) * | 2018-11-15 | 2019-08-06 | 洛阳豫港龙泉铝业有限公司 | A kind of aluminum electrolysis bath novel gas collection flue |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4083257A1 (en) | 2021-04-27 | 2022-11-02 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Method for degassing liquid streams discharged from an electrolyzer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021173026A1 (en) | 2021-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2407228B1 (en) | Gas cleaning unit and method for cleaning gas | |
| CN102061488B (en) | Electrolytic flue gas dry purification system | |
| RU2744333C1 (en) | Aluminum electrolyser gas extraction system | |
| CN101954312A (en) | Coulomb electric precipitator | |
| WO2018105196A1 (en) | Gas concentrator | |
| US20100058928A1 (en) | Gate or Damper Structure in Wet Electrostatic Precipitator | |
| CN207307448U (en) | Exterior sieve type bag-type dust remover | |
| RU2599470C1 (en) | System and method of removing gases from aluminium electrolysis cell | |
| CN105233987A (en) | Flow-equalizing electrostatic precipitator | |
| KR20200019838A (en) | Booth apparatus for dry room | |
| CN221256843U (en) | Mine ventilation device | |
| RU2218453C1 (en) | Apparatus to collect and remove gases of aluminum electrolyzer | |
| CN112013404A (en) | Regenerative high temperature oxidation equipment | |
| JP2011240292A (en) | Electric dust collector | |
| CN213193172U (en) | A UV photolysis VOC waste gas treatment equipment | |
| CN2373159Y (en) | Bag-type dust separator with chamber blowing-out and counter-blowing | |
| CN112916205B (en) | High-voltage electrostatic defogging system | |
| KR102260956B1 (en) | A Bus Air Cleaner with a Structure of Having an Electrical Dust Collecting Filter for Removing a Micro Particle | |
| RU2308551C1 (en) | Apparatus for collecting and removing gases of aluminum cell | |
| RU2668617C1 (en) | Device for collection and removal of gases in aluminium electrolysis cell | |
| CN209865667U (en) | Novel industrial smoke filter | |
| CN103357232A (en) | Electrostatic fabric filter with complete offline function | |
| CN218853733U (en) | Dust chamber system | |
| CN218890686U (en) | Secondary purification device for outlet flue gas of dust remover | |
| CN214437247U (en) | Flue gas cooling dust device |