Горелочное устройство щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом

ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ЩЕЛЕВОГО ТИПА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА С САМООБЖИГАЮЩИМСЯ АНОДОМ Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия, и предназначено для сжигания анодных газов в горелочных устройствах электролизеров с самообжигающимся анодом. Горелочное устройство щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, состоящее из цилиндрического теплообменника с щелями и патрубка для подвода анодных газов в его нижней части, щели цилиндрического теплообменника выполнены разновеликими, при соотношении площадей S предыдущей щели к последующейS1:S2Sn=(1:0,7-0,50,5-0,2), при этом щели имеют последовательно уменьшающиеся длины,так что огибающая, проходящая через один из концов щелей, имеет вид нисходящей к патрубку подвода анодных газов кривой. Технические результаты заявляемого устройства заключаются в изменении объемов подсасываемого через щели воздуха, равномерном распределении пламени в полости горелочного устройства и увеличении срока службы горелки.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU) 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 RU2104337, 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. Задачами заявляемого изобретения являются 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. Технические результаты достигаются тем, что в горелочном устройстве щелевого типа алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом, состоящим из цилиндрического теплообменника с щелями и патрубком для подвода анодных газов в его нижней части, щели цилиндрического теплообменника выполнены разновеликими, при соотношении площадей S предыдущей щели к последующейS1:S2Sn=(1:0,7-0,50,5-0,2), при этом щели имеют последовательно уменьшающиеся длины, так что огибающая, проходящая через один из концов щелей, имеет вид нисходящей к патрубку подвода анодных газов кривой. 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. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Горелочное устройство щелевого типа алюминиевого электролизера с 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 разновеликими, при соотношении площадей S предыдущей щели к последующей S1:S2Sn=(1:0,7-0,50,5-0,2),при этом щели имеют последовательно уменьшающиеся длины, так что огибающая, проходящая через один из концов щелей, имеет вид нисходящей к патрубку подвода анодных газов кривой.