[发明专利]原始气体收集系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于收集来自多个铝熔炼罐的原始气体的原始气体收集系统。多个支管道适于引导来自相应的铝熔炼罐的原始气体。公共收集管道将原始气体从多个支管道引导到气体清洁单元。

本发明还涉及用于平衡原始气体收集系统中的原始气体流的方法，以及使用多个联合式热传递和流阻产生元件来平衡原始气体收集系统中的原始气体的多个支流。

背景技术

通过使用霍尔-埃鲁(Hall-Heroult)工艺，可通过电解反应在电解熔炼罐中产生铝。该工艺会产生呈热的含微粒的原始气体的形式的原始气体，在原始气体排到大气中之前，它在气体清洁单元中被清洁。管道系统通常用于将热的含微粒的原始气体从熔炼罐引导到气体清洁单元。

典型的气体清洁单元可包括干式洗涤器和灰尘过滤器，例如可为袋式过滤器类型的织物过滤器。对这样的系统的考量在于，关于原始气体处理系统，消耗能量的风扇往往是必要的，以便主动地将原始气体抽送通过气体清洁单元。之所以这样是因为原始气体收集管道和原始气体清洁单元可在烟道气收集和清洁系统中引入流阻。

而另一个考量在于，原始气体处理系统可能需要原始气体在进入原始气体清洁系统之前被冷却。这个要求可由例如任何下游装备的温度敏感性规定，或者由气体清洁单元的清洁效率的温度依赖性规定。通过将冷的周围空气混合到气体清洁单元上游的原始气体管道中来冷却由铝熔炼罐产生的热的原始气体是已知的。气体/空气混合较简单，但对于高的气体温度而言，提供充分冷却所需的周围空气的量变得很多，而且冷却的原始气体量也变得很多。因此，由于原始气体量增加，气体清洁单元的大小、将气体抽过气体清洁单元的下游风扇的大小和装置能量消耗也必须相应地增大。铝生产装置的能量消耗可能非常大，而且找到可减少能量消耗的地方是合乎需要的。

发明内容

根据本文描述和示出的各方面，所讨论的用于收集来自多个铝熔炼罐的原始气体的原始气体收集系统至少部分地克服或减轻现有技术的以上缺点和缺陷。所讨论的原始气体收集系统包括：多个支管道，各个支管道流体地连接到多个铝熔炼罐中的相应的铝熔炼罐上，各个支管道适于将原始气体从熔炼罐处的相应的支管道入口引导到相应的支管道出口；以及在相应的支管道出口处流体地连接到多个支管道上的第一公共收集管道，第一公共收集管道适于以与收集管道流方向上的原始气体流的方向共同的流向，将原始气体从支管道出口引导向气体清洁单元。所述多个支管道中的第一支管道的支管道出口位于多个支管道中的第二支管道的支管道出口的下游，如在收集管道中的原始气体的收集管道流向上看到的那样。第一支管道设有第一联合式热传递和流阻产生元件，该元件适于与第一支管道结合起来产生从第一支管道的支管道入口到支管道出口的第一总流阻，以及将热从原始气体的第一支流传递到热传递介质。第一总流阻大于第二支管道的、从第二支管道的支管道入口到支管道出口的第二总流阻。

原始气体收集系统使得将多个支管道之中的特定的支管道调节成特定的流阻成为可能。由于第一支管道和第二支管道流体地连接到相同的公共收集管道上，所以通过借助于用于第一支管道的联合式热传递和流阻产生元件来调谐流阻而平衡来自第一支管道和第二支管道的原始气体流量是可行的。此外，第一联合式热传递和流阻产生元件可适于冷却在设有第一支管道的那个熔炼罐中产生的热的原始气体。因而，第一联合式热传递和流阻产生元件以有用的方式增大第一支管道的流阻，并且减少对例如管道调整节气阀引入的本来无用的流阻的需要，以便补偿沿着收集管道的压降。换句话说，原始气体收集系统不仅冷却原始气体，而且还减少对管道调整节气阀的需要，这又减少原始气体收集系统的总能量消耗。

此外，在支管道处具有联合式热传递和流阻产生元件可允许热传递和流阻产生元件非常小，并且从而包括在现有的熔炼罐结构中，这会减少成本。此外，在一个特定的支管道处具有联合式热传递和流阻产生元件仅可影响支管道流体地连接到其上的特定的熔炼罐。因而，仅那个特定的熔炼罐受到最终故障或维护工作的影响，并且从而不需要对接近和绕过可能性投入那么多注意力。同样，可在高效的热传递方面，而非在避免结垢问题方面，优化联合式热传递和流阻产生元件的设计。