[发明专利]锅热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及用于从多个铝熔炼锅收集未净化气的未净化气收集系统。本发明还涉及将未净化气的支流从铝熔炼锅移动至公共收集管道的方法。

背景技术

铝通常通过使用一个或多个铝制备电解槽的电解方法制备。这样的电解槽通常包括用于包含浴内容物的浴，浴内容物含有在熔融铝顶部上的含氟化物矿物。浴内容物与阴极块和阳极块接触。铝氧化物经由在沿槽的中心和各行阳极之间的若干位置处的开口以有规律的间隔供应至浴。

在电解槽中发生的电解反应生成热废气，其包括在大气中不期望的气体组分，包括氟化氢、二氧化硫等。该方法还生成细尘。不期望的气体组分和粉尘必须以环保的方式小心地处置；因此，未净化气在电解槽处被收集并被输送至气体净化单元，在这里优选地尽可能高效地除去任何不期望的组分。诸如氟化氢的粉尘和气体组分可返回至铝制备槽，在这里，它们可对制备过程具有有益效果。

典型的气体净化单元可包括干燥洗涤器和粉尘过滤器，例如可以是袋式过滤器的织物过滤器。未净化气收集系统通常布置用于从多个电解槽收集未净化气，并且将未净化气输送至净化单元。对于这样的系统的考虑是烟气处理系统中常常需要耗能的风机以将来自电解槽的未净化气主动抽吸且通过气体净化单元。出现这种情况是因为未净化气收集管道和气体净化单元可在烟气收集和净化系统中引入流动阻力。

WO 03/001106公开了一种用于将过程未净化气从多个单独定位的铝熔炼锅输送至中央气体过滤装置的管道系统。WO 03/001106为通向公共收集管道的每个支管道提供平行于公共收集管道气体流的狭窄的出口段，以便将分支气体流以高于公共收集管道中的气体流的速度的速度排入公共收集管道，通过这种方式解决气体输送的能耗问题。因此，需要较少的能量来输送气体。然而，需要甚至进一步地减少输送未净化气所需能量的量。

发明内容

根据本文中所示的方面，现有技术的以上缺点和不足通过本主题的用于从多个铝熔炼锅收集未净化气的未净化气收集系统而至少部分地克服或减轻。本主题的未净化气收集系统包括：公共收集管道，其用于沿公共收集管道流向传送(passage)公共收集管道未净化气流；以及多个支管道，所述支管道中的每一个具有流体连接到熔炼锅以用于从熔炼锅抽吸相应的未净化气支流的入口、以及流体连接到公共收集管道的排放端。支管道的排放端各自配有用于导向支流方向与所述公共收集管道流的方向的对齐段、排放孔、以及用于使支流通过排放孔加速进入公共收集管道的收缩部(constriction)。所述多个支管道中的至少两个支管道中的每一个还配有热交换器。所述热交换器中的每一个配有位于相应的支流的流动路径中的传热元件，以用于将热量从相应的未净化气支流传递到传热介质，并且用于在相应的支管道中产生流动阻力。这样的流动阻力用来平衡至少两个支管道的支流的速度。每个热交换器与流动阻力相关联，并且因此引起跨每个热交换器的压降。同样的情况也适用于每个排放端中的收缩部。跨热交换器中的每一个的压降与跨收缩部中的每一个的压降共同起作用，以便更均匀地平衡在至少两个支管道之间的支流速率/速度。因此，可获得在相应的熔炼锅中的更可预测的过程条件，因为向熔炼锅供应氧化铝以及铝制备工艺本身取决于例如熔炼锅内部的气体组成和流动以及所述气体的温度和压力。此外，在每个支管道中的收缩部和传热元件增加了支管道流动阻力，从而减少对例如支管道调节挡板的需要。管道调节挡板常用来沿公共收集管道调节压力，以便在其中实现更一致/均匀的压力。减少对管道调节挡板的需要减少了未净化气收集系统的总能耗。

根据一个实施例，所述至少两个支管道中的每一个内的热交换器和收缩部被构造成在使用时一起产生从相应的支管道入口到相应的排放孔的至少50%的总未净化气压降。这导致在支管道之间的支流的甚至更均匀的平衡。此外，由具有诸如热交换或加速气体的附加功能的部件产生的压降越大，使气体移动通过系统所需的能量越少。通过在至少两个支管道中，即在相应的支管道的入口和排放孔之间，使用这样的“双功能”部件形成压降，可从系统中取消诸如挡板的“单功能”压降产生部件。

根据一个实施例，所述至少两个支管道中的每一个中的收缩部设有可调式翼片(flap)，以用于控制进入公共收集管道的相应的支流的加速。这样增加了加速的有效性，同时减少了对支管道中用于微调支管道内的流动阻力的附加调节挡板的需求。

根据一个实施例，所述至少两个支管道中的每一个的传热元件位于排放孔处。因此，用于加速未净化气的收缩部由传热元件本身形成。热交换器中的气体的动能将因此在进入公共收集管道时更好地保存。