Дожигание анодного газа алюминиевого производства в автономной установке

Термическая нейтрализация вредных составляющих анодного газа электролизеров с самообжигающимся анодом возможна в горелках, расположенных на электролизных ваннах, в газосборных колоколах внизу анода и в автономных устройствах, установленных за пределами электролизеров до системы газоочистки.

Идея централизованного термического обезвреживания газообразных токсичных выбросов в автономной установке в отношении дожигания анодных газов электролизного производства алюминия впервые реализована в работах. Сбор концентрированных анодных газов, выделяющихся на электролизерах, их транспортирование по трубопроводам до топочного устройства и централизованное термическое обезвреживание стало возможным благодаря снижению энергетического потенциала анодного газа при переходе алюминиевого производства на сухую анодную массу. Содержание СО и смолистых веществ в анодном газе уменьшилось практически в 2 раза. Теплота горения анодного газа уменьшилась в 1,5 раза. Низкое содержание СО и смолистых веществ в анодном газе практически исключает его пожаро и взрывоопасность.

Автономная установка влючает циклонную топку и тангенциальную горелку, спроектированные на дожигание 700-800 нм3 анодного газа в час. Размеры топки: высота — 1140 мм, диаметр — 680 мм. Горелка состоит из камеры смешения с тангенциальным подводом газа и воздуха высотой 240 мм и камеры дожигания высотой 1060 мм. Камера дожигания охвачена по периметру с зазором 30 мм экраном — теплообменником. Расход воздуха и объем газоотсоса могут регулироваться поворотными заслонками.

Подвод анодных газов к горелке осуществляется параллельно подводу анодных газов к циклонной топке. Отвод дымовых газов запроектирован по вспомогательному газоходу, врезаемому в основной газоход за циклонной топкой. Для осуществления совместной или раздельной работы циклонной топки и тангенциальной горелки предусмотрены отсечные шибера. Горение факела в топке и горелке контролируется визуально и по показаниям термопар.

В процессе подготовки установки к централизованному дожиганию анодных газов щелевые отверстия горелок, установленных на ваннах, герметизировали термостойким изоляционным материалом. В первом варианте щелевые отверстия герметизировали деформируемым огнеупорным пористым материалом, а во втором варианте — увлажненным слоем листового асбеста. Кроме того, во втором варианте горелки заглушали в процессе герметизации, а пылеосадительные камеры тщательно герметизировали шнуровым асбестом.

В первом варианте воздух частично поступал в горелки через щели, герметизированные пористым материалом. Как следует из данных анодный газ дожигался в них до содержания СО около 5 %. Затем он поступал в установку централизованного дожигания, в которой термически обезвреживался в циклонной топке или тангенциальной горелке с дополнительной подачей дизельного топлива или пропан-бутана.

Во втором варианте, благодаря полной герметизации щелевых горелок, пылеосадительных камер и заглушиванию горелок в процессе герметизации, анодный газ на входе в установку сохранял исходную концентрацию СО в пределах 32-36,5 процента и мог гореть без дополнительной подачи дизельного топлива. Однако по ряду причин организационного характера второй вариант не был реализован ни с использованием топки, ни с использованием тангенциальной горелки.

Эксперименты показали, что при централизованном дожигании содержание пыли в анодном газе на 40-45 % выше, чем в обычном процессе, поэтому перед входом в установку целесообразно установить пылеосадительную камеру.

Температура дымовых газов на выходе из установки до разбавления их охлаждающим воздухом достигала 650-790 оС. Температура дымовых газов во втором варианте дожигания анодного газа по расчету должна составить 900-910 оС. Для использования тепла от сжигания анодных газов установка в перспективе может быть оборудована теплообменным устройством, в котором возможен нагрев воды до температуры 100-150 оС. Нагретую воду можно подавать в теплосеть города. Количество теплоты, которое возможно снять в теплообменном устройстве, в расчете на одну ванну составляет 63 кВт (0,054 Гкал/ч), а на весь завод (1760 ванн) — 111000 кВт (95 Гкал/час).

Экономический эффект основан на стоимости утилизированной теплоты в виде воды, нагретой дымовыми газами при централизованном термическом обезвреживании анодных газов электролизного производства алюминия. Стоимость утилизированной теплоты с каждой ванны при стоимости одной гигакалории, например, 400 рублей по расчету составляет 189 тысяч рублей в год. Экономический эффект может быть дополнен также за счет стоимости предотвращенных вредных выбросов на ТЭЦ при производстве эквивалентного количества теплоты.

Дата публикации: 29.02.2012

Похожие записи:

• Повышение энергоэффективности производства чугуна и ферросплавов при использовании карельского шунгита
• Повышение безопасности конструктивных элементов энергетических установок при циклических нагрузках
• Повышение энергоэффективности металлургического оборудования за счет применения многофазных асинхронных электромеханических систем
• Плазменная электротехнология и оборудование для переработки углеродсодержащих техногенных отходов
• Локализация дефектов по интегральным сигналам акустической эмиссии
• Разработка автоматизированной системы неразрушающего контроля и диагностики металла с функцией определения остаточного ресурса