專利名稱：電解煤氣回收利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解煤氣回收利用系統(tǒng)，特別涉及鋁電解生產(chǎn)過程中的電解煤氣安全回收利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，鋁生產(chǎn)普遍采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法。電解過程在電解槽內(nèi)進行，以炭素材料作陽極，鋁液作為陰極，通入強電流后，將電解槽內(nèi)的氧化鋁電解，依靠電流的焦耳熱維持電解溫度1223 1243K。電解過程中，液態(tài)鋁集中在陰極上，而氧則向陽極移動，使炭陽極不斷氧化而析出高溫?zé)煔?，該高溫?zé)煔馐?50°/Γ20%) CO和(50°/Γ80%) CO2的混合氣體，因此也被稱作電解煤氣。
在實際鋁電解過程中，電解煤氣除含有CO和CO2外，還含有HF、CF4、SiF4及各種粉塵，這些均屬有害物質(zhì)，同時具有很強的腐蝕性。因此，目前普遍的煙氣凈化處理方法是混入大量的冷空氣，使高溫?zé)煔庵械腃O與空氣發(fā)生反應(yīng)并降溫，再采用干法或濕法凈化。在這過程中，CO的化學(xué)熱完全沒有得到利用，且由于過量空氣系數(shù)非常大(約為理論值的100 余倍)，實際所需處理的煙氣量遠遠大于理論值，煙氣處理成本大幅度提高。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電解煤氣回收利用系統(tǒng)， 通過收集鋁電解過程中產(chǎn)生的電解煤氣，將電解煤氣送入燃氣鍋爐進行有組織的燃燒，產(chǎn)生過熱和飽和蒸汽，該蒸汽即可直接進行發(fā)電，也可用于其它生產(chǎn)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明電解煤氣回收利用系統(tǒng)，包括設(shè)置在鋁電解槽內(nèi)的煤氣收集單元、煤氣冷卻系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)及燃氣鍋爐，煤氣收集單元收集鋁電解槽陽極所產(chǎn)生的電解煤氣，并將其依次送入煤氣冷卻系統(tǒng)和煤氣凈化系統(tǒng)進行冷卻、凈化，凈化后的電解煤氣送入燃氣鍋爐進行燃燒并回收利用燃燒熱量。
進一步，所述煤氣收集單元包括設(shè)置在所述鋁電解槽內(nèi)的煤氣收集罩，煤氣收集罩上設(shè)置有向外導(dǎo)出煤氣的煤氣分管道。
進一步，若干個所述鋁電解槽能夠并聯(lián)設(shè)置，其內(nèi)設(shè)置的所述煤氣收集罩也并聯(lián)設(shè)置，并且若干個所述煤氣收集罩上的所述煤氣分管道均與煤氣總管道連通，電解煤氣匯聚于煤氣總管道內(nèi)后導(dǎo)向所述煤氣冷卻系統(tǒng)。
進一步，所述煤氣收集罩為鋁板制作的密封罩，所述鋁電解槽火口密封，將電解槽陽極析出的電解煤氣與外部空氣隔絕。
進一步，所述煤氣冷卻系統(tǒng)包括噴霧裝置，其采用噴霧冷卻，將煤氣溫度冷卻至 100 150。。。
進一步，所述燃氣鍋爐為飽和蒸汽鍋爐或過熱蒸汽鍋爐。
本發(fā)明具 有如下有益效果1、本系統(tǒng)通過煤氣收集罩收集電解煤氣，直接進入煤氣冷卻系統(tǒng)進行噴霧降溫，然后進行凈化處理，由于中間沒有混入大量的冷空氣，煤氣處理量大幅度降低，處理設(shè)備可大幅度縮小，極大地節(jié)約了煙氣處理成本。
2、將煤氣凈化后送入燃氣鍋爐，此時含氟煤氣經(jīng)過冷卻凈化后，99%左右的HF已被吸附，已基本沒有腐蝕性，極大地延長了鍋爐壽命。
3、電解煤氣經(jīng)過凈化處理后，固體粉塵已被分離，進入燃氣鍋爐的電解煤氣只有 CO和C02，燃氣鍋爐不存在常見的換熱面積灰現(xiàn)象，鍋爐換熱效率大幅度提高。


圖1為本發(fā)明中電解煤氣回收利用系統(tǒng)示意圖；具體實施方式
下面，參考附圖，對本發(fā)明進行更全面的說明，附圖中示出了本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同形式，并不應(yīng)理解為局限于這里敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本發(fā)明全面和完整，并將本發(fā)明的范圍完全地傳達給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
為了易于說明，在這里可以使用諸如“上”、“下” “左” “右”等空間相對術(shù)語，用于說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術(shù)語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征“下”的元件將定位在其他元件或特征“上”。 因此，示例性術(shù)語“下”可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或位于其他方位)，這里所用的空間相對說明可相應(yīng)地解釋。
如圖1所示，本發(fā)明電解煤氣回收利用系統(tǒng)，包括鋁電解槽1、煤氣收集罩2、煤氣冷卻系統(tǒng)3、煤氣凈化系統(tǒng)4、燃氣鍋爐5、引風(fēng)機6,及煤氣分管道10、煤氣總管道20、煙氣管道30。
鋁電解槽I內(nèi)設(shè)置有煤氣收集罩2，煤氣分管道10連接煤氣收集罩2和煤氣總管道20，煤氣總管道20連接煤氣冷卻系統(tǒng)3、煤氣凈化系統(tǒng)4、燃氣鍋爐5 ;廢氣管道30連接燃氣鍋爐5和引風(fēng)機6。
應(yīng)用中，可將若干個鋁電解槽I并列設(shè)置，每個鋁電解槽I內(nèi)設(shè)置一個煤氣收集罩 2，從而若干個煤氣收集罩2并列設(shè)置，若干個煤氣收集罩2通過各自的煤氣分管道10與煤氣總管道20連通，將各個鋁電解槽I內(nèi)生產(chǎn)的電解煤氣匯聚于煤氣總管道20來向外輸送。
煤氣收集罩2為鋁板制作的密封罩，將鋁電解槽I火口密封，將電解槽陽極析出的電解煤氣與外部空氣隔絕，防止電解煤氣中的CO在高溫下與空氣直接燃燒。燃氣鍋爐5為飽和蒸汽鍋爐或過熱蒸汽鍋爐。
本發(fā)明系統(tǒng)的工作流程為鋁電解過程中產(chǎn)生的含有CO和CO2的電解煤氣從鋁電解槽I進入煤氣收集罩2后，經(jīng)由各槽的煤氣分管道10匯總到煤氣總管道20，由于此時溫度較高(大于150°C )，其中的HF不易被Al2O3吸附，進入煤氣冷卻系統(tǒng)3后，啟動煤氣冷卻系統(tǒng)3中的噴霧裝置對煙氣除塵、降溫，經(jīng)過噴霧冷卻，電解煤氣降溫至10(Tl5(rC，進入煤氣凈化系統(tǒng)4(目前大型預(yù)焙電解槽鋁生產(chǎn)系統(tǒng)中都配備了該系統(tǒng))，經(jīng)過Al2O3物理吸附及氣固分離后，產(chǎn)生干凈的電解煤氣，此時，該電解煤氣基本只含有(50°/Γ20%) CO和(50°/Γ80%)CO2，送入燃氣鍋爐5后燃燒，可以產(chǎn)生清潔的高溫?zé)煔?，?jīng)過換熱器進行熱交換，即可產(chǎn)生過熱或飽和蒸汽。廢氣經(jīng)由引風(fēng)機6抽吸至煙囪(圖中未標出)放散。
目前，大型預(yù)焙槽電解鋁生產(chǎn)時，噸鋁消耗陽極炭塊52(T550kg，以年產(chǎn)40萬噸的電解鋁生產(chǎn)線為例，其析出電解煤氣中為47000Nm3/h，其中的C O可達14000 Nm3/h，將其送入燃氣鍋爐燃燒后產(chǎn)生蒸汽，即可配套一座裝機容量為12000kW的余熱電站。
權(quán)利要求
1.電解煤氣回收利用系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括設(shè)置在鋁電解槽內(nèi)的煤氣收集單元、煤氣冷卻系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)及燃氣鍋爐，煤氣收集單元收集鋁電解槽陽極所產(chǎn)生的電解煤氣，并將其依次送入煤氣冷卻系統(tǒng)和煤氣凈化系統(tǒng)進行冷卻、凈化，凈化后的電解煤氣送入燃氣鍋爐進行燃燒并回收利用燃燒熱量。
2.如權(quán)利要求1所述的電解煤氣回收利用系統(tǒng)，其特征在于，所述煤氣收集單元包括設(shè)置在所述鋁電解槽內(nèi)的煤氣收集罩，煤氣收集罩上設(shè)置有向外導(dǎo)出煤氣的煤氣分管道。
3.如權(quán)利要求2所述的電解煤氣回收利用系統(tǒng)，其特征在于，若干個所述鋁電解槽能夠并聯(lián)設(shè)置，其內(nèi)設(shè)置的所述煤氣收集罩也并聯(lián)設(shè)置，并且若干個所述煤氣收集罩上的所述煤氣分管道均與煤氣總管道連通，電解煤氣匯聚于煤氣總管道內(nèi)后導(dǎo)向所述煤氣冷卻系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求2所述的電解煤氣回收利用系統(tǒng)，其特征在于，所述煤氣收集罩為鋁板制作的密封罩，所述鋁電解槽火口密封，將電解槽陽極析出的電解煤氣與外部空氣隔絕。
5.如權(quán)利要求1所述的電解煤氣回收利用系統(tǒng)，其特征在于，所述煤氣冷卻系統(tǒng)包括噴霧裝置，其采用噴霧冷卻，將煤氣溫度冷卻至10(T150°C。
6.如權(quán)利要求1所述的電解煤氣回收利用系統(tǒng)，其特征在于，所述燃氣鍋爐為飽和蒸汽鍋爐或過熱蒸汽鍋爐。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電解煤氣回收利用系統(tǒng)，包括鋁電解槽、煤氣收集罩、煤氣冷卻系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)及燃氣鍋爐。首先，收集鋁電解槽陽極所產(chǎn)生的電解煤氣，并將其冷卻、凈化；而后將凈化后的電解煤氣送入燃氣鍋爐進行有組織的燃燒并產(chǎn)生過熱或飽和蒸汽。本發(fā)明的特點是在收集電解煤氣過程中，煤氣收集罩將電解煤氣與外部空氣隔絕，然后將電解煤氣凈化、燃燒，既極大地節(jié)約了煙氣處理成本，又有效地解決了現(xiàn)有鋁電解過程中產(chǎn)生的CO化學(xué)熱沒有有效回收利用的問題，降低了鋁電解的綜合能耗。
文檔編號C25C3/22GK103046080SQ20121058183
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者余立新 申請人:北京世紀源博科技股份有限公司