Устройство для улавливания газов
Полезная модель относится к устройствам улавливания канцерогенных полиароматических углеводородов (ПАУ), образующихся при скоростном пиролизе связующего анодных масс в технологической операции перестановки токоподводящих штырей при производстве алюминия электролизом по технологии самообжигающегося анода с верхним токоподводом, для уменьшения вредных выбросов в атмосферу, в частности, при технологии применения «сухой» анодной массы для электролизеров Содерберга с верхним токоподводом (ВТ). Устройство для улавливания газов при извлечении анодных штырей алюминиевого электролизера с верхним подводом тока, включает гильзы с герметизирующими заслонками, смонтированные в местах установки штырей в аноде, жестко закрепленные относительно анодного кожуха и связанные между собой и системой газоотсоса цеха электролизера отсасывающими газоходами удаления газов, и установленные в гильзах фильтры из терморасширенного графита с плотностью 0,001-0,05 г/см3. Техническим результатом является улучшение экологических условий производства алюминия за счет снижения и утилизации выбросов ПАУ в процессе перестановки токоподводящих штырей.
Полезная модель относится к устройствам улавливания канцерогенных полиароматических углеводородов (ПАУ), образующихся при скоростном пиролизе связующего анодных масс в технологической операции перестановки токоподводящих штырей при производстве алюминия электролизом по технологии самообжигающегося анода с верхним токоподводом, для уменьшения вредных выбросов в атмосферу, в частности, при технологии применения «сухой» анодной массы для электролизеров Содерберга с верхним токоподводом (ВТ).
Технология «сухой» анодной массы заключается в использовании анодной массы с пониженным содержанием каменноугольного пека, используемого в качестве связующего анодных масс, и увеличения температуры размягчения пека. Кроме того, переход на технологию сухой» анодной массы приводит к разделению анодной массы на два типа: основную («сухую») анодную массу с пониженным содержанием каменноугольного пека и «подштыревую» анодную массу с увеличенным содержанием связующего. Подштыревая анодная масса используется в технологической стадии перестановки токоподводящих штырей для закрывания отверстия лунки штыря. На технологической стадии перестановки токоподводящих штырей в открытой лунке происходит скоростной пиролиз подштыревой анодной массы и разложение анодной массы налипшей на извлеченный штырь. При скоростной карбонизации анодных масс выход смолистых веществ и канцерогенных ПАУ увеличивается примерно в 10 раз по сравнению с карбонизацией в замедленном режиме. По этому, наиболее значимым источником канцерогенной опасности электролизеров Содерберга, вклад которого в атмосферные выбросы канцерогенных ПАУ составляет 60-80%, является открытая лунка в режиме перестановки токоподводящих штырей.
Известно устройство для улавливания газов при извлечении анодных штырей алюминиевого электролизера с верхним подводом тока, включающее элементы локализации и удаления газов, в соответствии с которым, элементы локализации газов выполнены в виде гильз, смонтированных в местах установки штырей в аноде, жестко закрепленных относительно анодного кожуха и связанных между собой и системой газоотсоса цеха электролизера отсасывающими газоходами, при этом гильза имеет герметизирующую заслонку (см. RU 2119974).
Данное устройство позволяет вывести в систему газоотсоса цеха легколетучие газы, обладающие невысокой молекулярной массой (СО, СО2, CF4, HF и др.). Однако
канцерогенные ПАУ в процессе локализации газов конденсируются в системе отсасывающих газоходов, что требует затрат на очистку газоходов, обогрев газоходов и проблемы утилизации сконденсированных ПАУ.
Задачей полезной модели является улучшение экологических условий производства алюминия за счет снижения и утилизации выбросов ПАУ в процессе перестановки токоподводящих штырей.
Поставленная задача решается устройством для улавливания газов при извлечении анодных штырей алюминиевого электролизера с верхним подводом тока, включающее гильзы с герметизирующими заслонками, смонтированные в местах установки штырей в аноде, жестко закрепленные относительно анодного кожуха и связанные между собой и системой газоотсоса цеха электролизера отсасывающими газоходами удаления газов, в соответствии с которым, в гильзах установлены фильтры из терморасширенного графита с плотностью 0.001-0.05 г/см3.
В частных воплощениях изобретения поставленная задача решается тем, что гильза выполнена в виде двух соединенных в торцах цилиндров с различными диаметрами, причем торцевое соединение образует заплечики для установки фильтра.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На фиг.1 приведен вид гильзы в плане с установленным в гильзе фильтром.
На фиг.2 приведен вид гильзы с установленным в нее токоподводящим штырем.
Устройство включает гильзы 1, закрепленные на аноде 2. Гильза 1 выполнена в виде двух соединенных в торцах цилиндров 3 и 4 с различными диаметрами, причем торцевое соединение образует заплечики 5 для установки фильтра 6.
Гильза 1 связана через газоходы 7 с системой газоотсоса в цехе электролиза.
Гильза снабжена герметизирующей заслонкой 8, которая через пружину 9 соединяется с гильзой 1, обеспечивая тем самым герметизацию гильзы 1. Заслонка также снабжена теплоизолированной ручкой 10.
Величина внутреннего диаметра цилиндра 3 выбирается с таким расчетом, чтобы в него легко проходил штырь 11 (
100-120 мм) и на практике составляет 120-140 мм. Величина внутреннего диаметра цилиндра 4 - на 10-30% превышает величину внутреннего диаметра цилиндра 3.
Фильтр 6 имеет несколько вариантов выполнения.
Если для фильтра используют терморасширенный графит с нижними значениями плотности (0.001-0.01 г/см 3), то такой графит насыпают в газопроницаемые оболочки, например, в мешки из мелкоячеистой сетки из минеральных волокон, и в оболочке устанавливают на заплечики 5.
Фильтры с большей плотностью (от 0.02 до 0.05) ТРГ обычно получают прессованием терморасширенного графита в виде цилиндрических изделий с диаметром, не превышающим внутренний диаметр цилиндра 4, которые устанавливают внутрь гильзы 1 на заплечики 5.
Устройство работает следующим образом.
В рабочем состоянии электролизера токоподводящий штырь 11 через гильзу 1 входит в тело анода 2. Герметизирующая заслонка 8 на пружине 9 прикреплена к гильзе 1 и при работе электролизера в штатном режиме откинута.
При смене токопроводящих штырей 11 происходит следующее.
Токоподводящие штыри 11 извлекают из анода 4, затем через гильзы 1, закрепленные на аноде в местах установки штырей, забрасывают анодную массу для закрывания отверстия лунки штыря, устанавливают на заплечики 5 фильтры 6 из ТРГ с плотностью 0.001-0.05 г/см3 и закрывают гильзу 1 герметичной заглушкой 8.
При извлечении штыря из анода выходящие из лунки анода газы с невысокой молекулярной массой локализуются в герметизирующейся гильзе 1 и затем выходят по газоходам 7 в систему газоотсоса цеха, находящуюся под разрежением, а ПАУ сорбируются на фильтре 6. Заполненные ПАУ фильтры извлекаются из гильз и отправляются на утилизацию в производство основной («сухой») анодной массы, через стадию дробления.
Испытания заявленного устройства показали, что 1 г ТГР в зависимости от его плотности способен сорбировать от 1 до 5 г ПАУ за 2 часа. Максимальную сорбционную активность проявляет фильтр, выполненный в виде прессованных таблеток с плотностью 0.02 г/см 3.
Анализ газоходов после смены штырей показал, что осаждения ПАУ в системе газоходов не происходило, что существенно упрощает работу по обслуживанию устройства по улавливанию ПАУ, а также значительно улучшает экологическую обстановку в цехах электролиза алюминия.
1. Устройство для улавливания газов при извлечении анодных штырей алюминиевого электролизера с верхним подводом тока, включающее гильзы с герметизирующими заслонками, смонтированные в местах установки штырей в аноде, жестко закрепленные относительно анодного кожуха и связанные между собой и системой газоотсоса цеха электролизера отсасывающими газоходами удаления газов, отличающееся тем, что в гильзах установлены фильтры из терморасширенного графита с плотностью 0,001-0,05 г/см3.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гильза выполнена в виде двух соединенных в торцах цилиндров с различными диаметрами, причем торцевое соединение образует заплечики для установки фильтра.
