Повышение эффективности вентиляции корпусов электролизного производства алюминия путем совершенствования системы газоотсоса

• Автор: Шахрай, Сергей Георгиевич
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ

ВЕНТИЛЯЦИИ, ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ И

ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ В КОРПУСАХ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ

Вентиляция в корпусах и вторичные укрытия рабочего

пространства электролизера

Газосборный колокол электролизера

Горелочные устройства электролизера

Газоходные сети корпуса электролиза

Отложения в газоходах. Анализ причин образования
отложений
Удаление отложений. Анализ эффективности очистки
газоходов от пылевых отложений
Электроизоляционные разрывы газохода. Анализ
эффективности герметизации узла
Выводы по главе и формирование задачи исследования
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТИ СБОРА И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ АНОДНЫХ ГАЗОВ
Новая конструкция газосборного колокола
Расчет оптимальных параметров щелевых горелочных
устройств
Система автоматической очистки полостей горелочных
устройств от отложений
2.4 Газоходная сеть корпуса электролиза. Повышение
эффективности работы системы газоотсоса
2.4.1 Теоретическое определение условий уноса твердых
пылевидных частиц со дна горизонтального воздуховода закрученным газовым потоком
2.4.2 Расчет аэродинамических сопротивлений узлов
газоходной сети корпуса электролиза
2.5 Теоретические основы построения сетевых моделей
газоходных трактов корпусов электролиза
2.6 Описание программного комплекса МеЬ,
предназначенного для расчета сильноразветвленных сетей
2.7 Математическая модель сильноразветвленной газоходной сети
2.7.1 Представление гидравлической сети на основе
ориентированного графа
2.7.2 Диффузионная и конвенктивная задачи распределения несущего потока в сети
2.7.3 Тепломассообмен потока с окружающей средой
2.8 Алгоритм расчета газоходной сети
2.9 Определение значений коэффициентов местных сопротивлений узлов сети из экспериментальных данных
2. Выводы по главе
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОХОДНЫХ СЕТЕЙ
ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЭЛЕКТРОЛИЗНОМУ ПРОИЗВОДСТВУ АЛЮМИНИЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
3.1 Экспериментальное обоснование решения задачи
3.2 Расчет газоходных сетей корпуса электролиза
3.2.1 Расчет газоходной сети, эксплуатируемой в корпусе
электролиза
3.2.2 Расчет газоходной сети при условии равномерности углов
ввода спусков в подкорпусной газоход
3.2.3 Расчет газоходной сети при условии отсутствия
пылеосадительных камер горелочных устройств
3.2.4 Расчет газоходной сети при условии исключения
несанкционированных подсосов воздуха по длине
газоходного тракта
3.2.5 Расчет газоходной сети, включающей в себя технические
решения, рассмотренные в гл. 3.2.2 3.2.
3.2.6 Выравнивание объемов газоотсоса в газоходной сети
включающей в себя технические решения, рассмотренные в гл. 3.2.2 3.2.
3.2.7 Расчет скоростной газоходной сети корпуса электролиза
3.2.8 Выравнивание объемов газоотсоса в скоростной
газоходной сети корпуса электролиза
3.3 Экологоэкономическая эффективность внедрении
результатов работы в масштабах Красноярского алюминиевого завода
3.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


По отчетным данным алюминиевых заводов, средняя эффективность ГСК составляет - %, КПИ горелок %, эффективность дожига СО, бенз(а)пирена и других ПАУ - %. Подколольное пространство электролизера представляет собой газоходный канал, образованный внутренней стороной стенки ГСК, боковой поверхностью анода и поверхностью расплава. Его зарастание отложениями происходит вследствие того, что пропускная способность газоходного канала недостаточна для увеличившегося, с ростом единичной мощности электролизеров, объема образующихся анодных газов. Низкая эффективность дожига горючих компонентов анодного газа в горелочных устройствах обусловлена следующими причинами: избыточно подсасываемый атмосферный воздух, охлаждающий горелку и снижающий температуру в зоне горения; низкая эффективность смешения компонентов в зоне горения, вследствие чего горение носит, преимущественно, диффузионный характер. В результате в газоходных трактах образуются пылевые отложения, занимающие значительную часть «живого» сечения газохода. Уменьшение площади поперечного сечения газохода увеличивает сопротивление сети и энергозатраты на эвакуацию газов, тем самым сокращая эффективность газоотсоса. Однако, анализ работы системы в целом и ее отдельных элементов в частности, а также способов их обслуживания показывает, что существуют значительные резервы повышения эффективности газотсоса и следовательно, сокращения выбросов. Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались современные физико-химические методы анализов; математическое моделирование газоходной сети, процесса горения в горелочных устройствах, аэродинамических процессов в подколокольном пространстве, уноса пылевых частиц закрученным потоком. В качестве объекта исследования были выбраны корпуса электролиза Красноярского алюминиевого завода. Достоверность экспериментальных данных обеспечивается результатами химических анализов, выполненных в соответствии с требованиями лицензированных методик; статистической обработкой полученных данных с использованием вычислительной техники, а также положительными результатами промышленных испытаний. Практическая значимость. В результате проведенных исследований разработана и испытана система автоматической очистки горелок от отложений, исключающая их обслуживание вручную. Эксплуатация системы более чем в 7 раз сокращает частоту затухания горелок. При этом повышается полнота дожига горючих компонентов, в частности углеродистой составляющей пыли. В результате возврат в электролизер углерода с фторированным глиноземом сокращается на - %; количество удаляемой из электролизера пены - на - %. Эффективность разработанной системы подтверждена положительными результатами опытно-промышленных испытаний. Выполненные расчеты показывают, что эксплуатация модернизированной газоходной сети обеспечивает сокращение объема газоотсоса от электролизера более, чем в 2 раза при одновременном 0 % дожиге СО, бенз(а)пирена и других ПАУ; снижении материалоемкости сети на - %; сокращение энергозатрат на эвакуацию газов на - %. Разработан метод определения условий уноса пылевых частиц закрученным воздушным потоком применительно к газоходным сетям алюминиевых заводов. Закрутка потока обеспечивает сокращение расхода сжатого воздуха на продувку. Разработана конструкция газосборного колокола, исключающая образование отложений в подколокольном пространстве. Исключение отложений более, чем в раз сокращает частоту выполнения технологических операций, связанных с разрушением корки. Кроме этого, увеличенные наружные габариты газосборного колокола на - % сокращают площадь поверхности расплава, находящуюся вне укрытия, что сокращает поступление анодных газов, фильтрующихся через поверхность корки, в атмосферу корпуса. Эффективность разработанной конструкции подтверждена положительными результатами опытно-промышлепных испытаний. Внедрение результатов работы на алюминиевых заводах, сопоставимых по мощности с Красноярским, обеспечит сокращение валовых выбросов загрязняющих веществ на тыс. Ожидаемый экономический эффект составит более 7 млн. Апробация работы.