专利名称：烟气冷却和净化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及对来自炼铝炉的烟气进行冷却的改进的气体冷却器。 其进一 步涉及用于炼铝炉设备的改进的烟气冷却和净化系统，以及用 于从烟气中提取热量的系统。
背景技术：
炼铝炉，其包括很多铝电解槽(俗称"罐")，产生大量包含氟化氢，
其他气体，颗粒，和升华物的热烟气。例如，每年生产300,000吨铝 金属的炼铝炉将包括布置成四行的大约400个电解槽。这种电解槽系 列每小时将产生大约3,600,000标准立方米(NmVh)烟气。必须净化 原始烟气，在这方面使用的公知类型的气体净化工艺是所谓的"干法 净化，，工艺。使用此工艺的气体净化设备是可行的，例如， Drammensveien 165,0277 Oslo, Norway (Tel. + 47 22 12 70 00 )的 ALSTOM电力环境控制系统。
铝生产工业中的技术发展趋势是带风罩预烘类型的电解槽。这些 增加了尺寸和能量输入，导致了烟气温度增加。最新型的电解槽系列 中的烟气温度已经从原来的70-90摄氏度水平提高到现在的120-180 摄氏度范围或更高。遗憾地，这种烟气温度相对于工艺和设备超过了 使用干法净化工艺的气体净化设备的可接受温度水平。因此，包含烟 尘或杂质的原始烟气必须在进入净化设备前被冷却。
已知的是通过将冷环境空气混合到气体净化设备上游的烟气管 道中来冷却铝电解槽产生的热原始烟气。气体/空气混合是简单且廉价 的，但是当气体温度上升到或超过150摄氏度，需要用于充分冷却的
环境空气量变大并且冷却气体量增加。因此，气体净化设备的尺寸， 推动气体经过净化设备的下游风扇的尺寸，以及设备能耗都相应地增
加。这在建造和操作过程中都对设备经济性产生了不利影响。
还已知的是通过使用直径喷射雾化水的蒸发冷却铝电解槽的烟 气。尽管此系统减小了总的烟气量，还必须考虑由此产生的流量。此 冷却系统的直接成本是适中的，但是其需要大量压缩空气来雾化喷射水，所以空气压缩的能耗是高的。此外，系统需要非常大量的新鲜纯 净的冷却水，其在新鲜干净的水是珍贵资源的地区在经济上和环境上 是不利的。另外，假定过滤袋用于随后的气体净化设备，冷却烟气中 的高湿度会水解标准聚酯型过滤袋，迫使过滤袋使用化学惰性更强并 且非常昂贵的材料。
在 一 些现有的炼铝炉设备中，已知的是在烟气被净化后通过使其 经过热交换器以产生温水而用于加热，从而从烟气中回收热量。迄今 为止，这种热量回收只在气体被净化后才可行，因为要不然原始烟气 中的烟尘，升华物和其他杂质将趋于在热交换器表面上沉积为硬垢， 这导致了热交换器中的阻塞和传热减小。而且，目前新的或更大的炼 铝能力的厂房主要局限于热带或亚热带国家，其中用于加热的能量需 求是有限的或不存在的，更大的需要一般为用于冷却的能量。
已知的是使用气管型气体冷却器来冷却钢，硅铁和硅金属炉的热 烟气。在这种冷却器中，烟气(其从炉经过烟气管道至冷却器)流经 平行管束，而冷却剂在管的外部流过。这些气体中的烟雾和颗粒趋于 形成冷却器管壁上的烟尘绝热层，其减小了冷却器中的传热。这类烟 尘层可向下吹到可接受的厚度并且可通过沿管保持高气体速度而几 乎完全去除，以此来在冷却器中保持可接受的传热。
来自铝电解槽的烟气中的烟雾和颗粒相比于上述炉气中的烟雾 和颗粒，当冲击湍流气流区域的表面和与气流成横向的表面时，具有 强烈的形成如石头硬的硬垢的趋势。这些硬垢太硬且太致密，从而不 能吹走以及通过管中或其他气体输送系统部分中的任何实际气体速 度去除。除了在气体冷却器中具有绝热效果，这种硬垢趋于持续在冲 击表面上和湍流区域中增长，直到冷却器完全阻塞。
因此将理解的是上述气管型气体冷却器(以用于冷却来自金属炉 的热烟气的形式)不适于用于净化来自铝电解槽的烟气。
发明内容
根据本发明的 一 个方面，能够处理来自炼铝炉设备中的铝电解槽
的热原始烟气的气体冷却器包括
a) 进气室；
b) 出气室；以及C)多个气体冷却管，每个冷却管在进气室中具有进口端并且在出 气室具有出口端，所述进口端为钟形并包括空气动力学弯曲的气体加 速轮廓，其用于便于热原始烟气流线地流入所述管中。
原始烟气意味着烟气从炼铝炉电解槽系列未处理地排出，包含氟 化氩，烟尘，升华物和其他杂质。
冷却管的钟形进口设计成将从进入管的烟气流均匀加速，由此基
本上防止了在管内部形成硬垢。也就是说，每个冷却管进口的上述钟
形空气动力学弯曲加速区域促进了流线型流(或称层流，streamlined flow)加速并防止了流收缩(缩流效果)。在没有这种预防措施的情况 下，湍流将导致烟气与冷却管的内表面冲突，引起了结垢。我们最佳 的估计是优选实施例的冷却管中的气体速度将在大约20-30 m/sec的 范围内，其取决于气体温度。
优选地，冷却管形成相互平行隔开的管阵列。冷却应在进气室和 出气室的横截面大小上均匀隔开并且它们的进口和出口端应分别设
在进气室和出气室中。
气体冷却器应包括围绕冷却管的冷却剂容器或套管，所述容器设
有冷却剂进入和排出管道。因此，冷却器容器形成气体冷却器的部分 外壳。优选地，冷却剂为水或其他适合液体。为了最大化热交换效率， 冷却剂在管的外表面流经冷却剂容器的方向应与气体流经管的方向 相反。
在操作中，进气室连接到进口烟道，其将热烟气从铝电解槽送到 气体冷却器，而出气室连接到出口烟道，其将输送冷却的烟气离开气 体冷却器到气体净化设备中。
进气室经由扩散的展开进口部分接收热原始烟气，其使从进口管 道进入的烟气减速到相对低的速度使得烟气被稳定并均匀地流入冷 却管的钟形进口阵列。进气室和出气室的相关横截面流区域和冷却管 阵列被明智地选择使得进气室的扩散部分使热烟气减速到相对低的 速度，而不产生将导致进气室中不可接受的结垢的湍流区域。我们最 佳的估计是进气室中的气体速度应在大约8-12m/sec的范围内，其取 决于气体温度。出口室从冷却管的出口端接收冷却烟气，经过收敛出 口部分逐步地使其加速，并将其排放到烟道。优选地，进气室和出气 室可从气体冷却器的冷却套管部分拆卸。其优点在于允许气室和冷却管的进入和排出部分的容易的拆卸和清洁(如果需要的话)。然而， 这种清洁的需要被降到最低限度，因为上述措施避免了湍流。
在本发明的另 一 方面，炼铝炉设备的烟气冷却和净化系统包括
多个铝电解槽，其在操作中排放热原始烟气；
成气管热交换器形式的至少 一个烟气冷却器，其包括多个冷却 管，每个冷却管具有纵向延伸主轴线并且配置成接收并在其中通过流 线型流形式的烟气，其速度矢量基本平行于管的主轴线；以及
干法净化型烟气净化设备；
连接至少一个烟气冷却器来从电解槽接收热原始烟气并将冷却 的原始烟气送到烟气净化设备。
想到烟气冷却器将接收120-250摄氏度温度范围的原始烟气，并 将它们在60-120摄氏度温度范围传到烟气净化设备。60-120摄氏度 温度范围适于干法净化型烟气净化设备。
烟气在进入烟气净化设备之前冷却是有利的，因为烟气从电解槽 排出的温度超过了干法净化设备的可用范围。为了实现所需的烟气冷 却，我们利用围绕烟气冷却器的冷却管的冷却剂套管作为闭路冷却剂 循环系统的一部分，其将烟气冷却器连接到热交换装置，所述热交换 装置从冷却剂中提取热能并将其排放到环境中和/或将其送到进一步 的设备。优选地，闭路冷却剂循环系统使冷却剂流经冷却剂套管的方 向与烟气流经冷却管的方向相反。方便的是闭路冷却剂循环系统中的 冷却剂为水。
热原始烟气在被送到干法净化设备之前冷却将对环境有利，因为 这种冷却将改进净化媒介的吸热效率，由此改进从烟气中回收氟化氢
的效率，所以减少了有害排放。另外，烟气在气体净化工艺之前冷却 将延长用于干法净化工艺的过滤袋的使用寿命。
可存在进一 步的有效优点，因为烟气在进入气体净化工艺之前冷 却将允许电解槽系列的操作者增加电解槽系列的电流而对气体净化 工艺没有不利效果。
炼铝炉可具有大量电解槽，并处理产生烟气的大体积流率，我们 倾向于多个烟气冷却器相互平行地连接以从电解槽接收烟气。例如， 每个这种烟气冷却器可从大约50到100个电解槽接收烟气。
在进一步的方面，本发明提供了一种炼铝炉设备的原始烟气冷却和净化方法，所述炼铝炉设备设有干法净化型烟气净化设备，所述方
法包括以下步骤
a) 将初始温度超过烟气净化设备可接受范围的原始烟气经过多 个气体冷却器，所述气体冷却器相互平行布置以接收原始烟气，所述 气体冷却器包括冷却管阵列，其配置成接收并在其中通过流线型流形
式的原始烟气；
b) 在冷却管外部流过冷却剂以通过将烟气热量传到冷却剂而冷 却原始烟气，由此将烟气冷却至烟气净化设备可接受的温度；以及
c) 将冷却的原始烟气送到烟气净化设备。
热能可由热交换装置从冷却剂中提取并用于增加连接到热交换 装置的进一步设备的效率。
在本发明的另一方面，炼铝炉设备设有烟气冷却系统，所述系统 包括
成气管热交换器形式的至少 一个烟气冷却器，其包括多个冷却 管，每个冷却管具有纵向延伸主轴线并且配置成接收并在其中通过流 线型流形式的烟气，其速度矢量基本平行于所述管的主轴线；以及
冷却剂循环系统，其使冷却剂流过冷却管外部。
我们倾向于冷却剂循环系统为闭路冷却剂循环系统并且热交换 装置经过闭路冷却剂循环系统连接到烟气冷却器以冷却所述冷却剂。 热交换装置通过将热量排放到环境中和/或与进一 步的设备热交换而 冷却所述冷却剂。因此，热交换装置可接下来通过进一步的闭路冷却 剂循环系统连接到进一步的设备并且由热交换装置从冷却剂中提取 的热能然后可用于增加进一步设备的效率。这种进一步的设备可包括 下列的至少一个
组合式循环发电设备(例如锅炉水的预热器)；
脱盐设备；
区i或力口《A纟戋i 各(district heating scheme )。
通过研读下面的描述和权利要求，本发明的其他方面将变得明显。
现在将参照附图描述本发明的示例性实施例，其中图1是根据本发明构建的炼铝炉设备的部分的方框图； 图2是图1中使用的烟气冷却系统的示意图；以及 图3是图2的烟气冷却器的部分的纵剖图。
具体实施例方式
应理解的是附图仅示出了本发明的示例性实施例。图中所示以及 如下所述的每个特征或系统参数在系统的具体设计中将易于变化，以 适应特殊炼铝炉电解槽系列的需要。
在图1中，炼铝炉电解槽系列2产生携带颗粒和升华物的热烟气 G。这种热的原始烟气经过气体冷却器10,该气体冷却器IO在烟气 经过干法净化型烟气净化设备4之前将其冷却。在气体冷却器10中， 冷却剂22将热量从热原始烟气G中带走。将能够使用环境水作为冷 却剂22来通过开路冷却剂循环系统直接冷却烟气G。然而如所示的， 优选的是通过在热交换装置24中从冷却剂22提取热量来冷却冷却剂 22,所述热交换装置24通过闭路冷却剂循环系统连接至气体冷却器 10。热交换装置24然后可通过将热量排放到环境E和/或通过进一步 的闭^各冷却剂循环系统与进一步的设备44热交换来冷却冷却剂，如 下所述。
现在转向图2,热原始烟气由烟气管道从炼炉电解槽系列收集， 在此实施例中为通过4个主烟气联管管道12收集。假定炼炉量为每 年300，000吨铝，电解槽系列将生产大约3,600,000 NmVh烟气G。因 此每个管道12将处理大约900,000 Nm3/h烟气G。每个联管管道12 直径为大约5-6m并且在本例中示出为具有其自己的气体冷却器10。 如下所述，每个气体冷却器包括气管型热交换器，其尤其适于处理热 原始烟气。
每个气体冷却器10具有进气室14以使从相应联管管道12接收 的热烟气减速并稳定；并且具有出气室16以将冷却烟气排放到烟气 联管管道的延伸管20。进气室14直径为大约6-7m并且每个都具有扩 散展开进口部分15,其使烟气基本没有湍流地减速到大约8-12m/sec 的相对低的速度。出气室16具有收敛收缩轮廓以增加冷却烟气G进 入烟气管道20的速度。
烟气G的冷却通过将热量从烟气传递到在闭循环系统中流通的冷却水22 (或其他冷却剂)而实现。泵(未示出)使冷却剂通过管道 23流通，所述管道23将热交换装置24 (其例子如下所述)连接到形 成每个气体冷却器10的部分外壳或外罩的冷却剂容器或套管26。冷 却剂套管26连接到相互平行的冷却系统中，它们的进口 28和出口 30 分别连接到冷却系统的"冷"和"热"支架32， 34。
在此实施例中，气体冷却器10将在其进口 14的烟气温度从大约 150摄氏度降低至在其出口 16的大约115摄氏度。在出口 16的温度 下，烟气充分冷却以进入前述的干法净化型的气体净化设备。同时， 冷却水22的温度从在吸热冷却站24出口的大约85 :摄氏度增加至在 冷却套管26出口的大约120摄氏度。
通常，气体冷却器IO将为圆柱形，冷却剂套管26与进气室和出 气室14, 16的直径相同。顶部气体冷却器10的部分冷却剂套管26 壁在图2中剖开示出以显示占据气体冷却器内部并在进气室和出气室 14, 16之间连接的一捆气体冷却管18。在每个气体冷却器10内4夺有 比图2所示更多的冷却管18;大约500-900个管(取决于管直径)，将 在冷却剂套管26和进气室和出气室14， 16的横截面上等距隔开。还 如图2所示，为了使从烟气G到冷却剂22的热传递最有效，冷却剂 流经冷却剂套管26的大体方向布置成与烟气G流经热交换管18的方 向相反。
图2中为了便于显示，气体冷却器10以其水平对齐的主要纵向 延伸轴线示出。然而，在图3中，气体冷却器IO垂直定向，此为气 管型热交换器的优选定向。烟气G在冷却管18的顶部端进入冷却管 18,而水或其他冷却剂在其底部端进入冷却剂套管26,向上流过冷却 管18来将其冷却，并且在套管的顶部端离开套管。事实上因为水冷 却剂与管接触而加热，其变得不再密集并且自然地升到导管顶部，所 以辅助了水冷却剂的流通。
因为冷却管18携带来自电解槽系列的热原始烟气，它们被精心 地空气动力学设计以控制烟尘沉积并将由烟气产生的硬垢控制在最 小量，其保持了通过冷却管18壁到流过冷却剂套管26的冷却剂22 的有效传热。在本文中，空气动力学设计使烟气流线或速度矢量保持 基本上平行于冷却管18的壁，即基本上平行于其纵向轴线。
如图3清晰所示，每个冷却管18具有设在进气室14中的进口端19和设在出气室16中的出口端。管壁除了进口端19以外都是直的， 每个进口端19包括空气动力学轮廓的钟口收敛部分，其设计成将进 入冷却管18的烟气从上述进气室中大约8-12 m/sec的速度均匀加速 为冷却管中大约20-30 m/sec的速度。保持流线型流向冷却管18同时 增加流速，避免了湍流并防止了在其内壁上形成硬垢。
获得最佳烟气速度的冷却管18的尺寸将为若干变量(例如压力 损失，热交换效率，污垢因素，以及气体冷却器10的总体尺寸)之 间的折衷。最佳化将在实践测试过程中产生。如涉及尺寸的一个例子， 每个冷却管18直径可为大约6.4 m,长为大约20-30 m。
将从图3注意到进气室和出气室14, 16可从气体冷却器10的冷 却套管部分26拆除。通过提供具有端板28， 30的冷却套管部分26 为其提供了便利。端板28, 30不仅将增压冷却剂套管部分26分别从 进气室和出气室14, 16分开，还提供了螺栓连接法兰31, 32与进气 室和出气室14, 16上的类似螺栓连接法兰33， 34连接。这种构造最 终在需要的情况下，允许气室的容易的拆卸，维护和除垢。
注意到联管管道12和气体冷却器10不是必须为图2所示的—— 对应关系。实际上其可优选的为将来自一个联管管道12的烟气流分 到两个或多个垂直布置的气体冷却器10。这使其更容易控制经过水套 管26的水流并且将使每个气体冷却器10的尺寸和复杂性更易管理。
本领域技术人员将想到在工艺参数范围内的可能气体冷却器10 操作。下面的表给出了上述实施例的可能范围和优选参考值的例子。
表
参数单位范围参考值
气体冷却器进口的烟气温度°c120-250150
气体冷却器出口的烟气温度°c60-120115
冷却管进口的烟气压力Pa500-20001000
经过冷却管的允许压降Pa500-15001100
冷却管中的烟气速度m/sec15-3520-26
烟气中携带的烟尘mg/Ntn3100-3000500-画0
水套管进口的水温°C60-12085
水套管出口的水温°C90-150120
内部水压Bar0-42如图l和2所示，上述烟气冷却器有利地为使用来自烟气的热能 的系统的 一部分，其中闭路冷却剂循环系统使冷却剂循环经过烟气冷 却器和热交换装置24。由热交换装置24从冷却剂提取的热能可用于 增加连接到热交换装置的进一步设备的效率。现在将描述这种使用提 取热能的例子。
例子1
如前所述，新的炼铝炉趋于在全球的热带或亚热带建造。在这些 地区，用于电解槽的电能在燃气发电站中由发电设备产生，所述发电 设备包括燃气轮机驱动发电机。用于这种电站的典型的燃气轮机为在 简单循环下操作的总功率输出为180 MW的ALSTOM⑧GT13 E2M。
简单循环燃气轮机的效率和功率输出的限制因素为到压缩机的 进气温度。在热带地区，它们被设计用于+35摄氏度的压缩机进气温 度。如果压缩机进气温度从35摄氏度减小到15摄氏度，典型的简单 循环发电设备(仅燃气轮机)的能量输出可增加多于10%。上述气体 冷却器便于为发电设备提供这种进气冷却，因为由气管热交换器从烟 气回收的热量可用作包括热交换装置24的吸热型工业制冷站的能量 源。这种工业制冷站可输出制冷水，其可用于降低压缩机进气温度。 将想起的是，对于前面列举的工艺参数，每个气体冷却器10可将 900,000 Nm3/h烟气从150摄氏度的温度冷却到115摄氏度的温度。这 意味着近似45 MW的热能由吸热制冷站24从烟气中去除，并且在所 示布局中，此能量由制冷站用于大约产生5摄氏度的1450 mVh的制 冷水36。制冷水36经过绝热管道38流通到位于三个燃气轮机发电设 备44的进口 42处的热交换器40(即，空气冷却器组，其自身在发电 行业中是公知的)。热交换器40连接到相互平行的水冷系统，它们的 进口 46和出口 48分别连接到闭路水冷系统的"冷"和"热"的支架50， 52。当在正常连续运转额定值操作时，上述GT13E2M燃气轮机发电 设备经过其压缩机/涡轮机系统吸取1.548x106 Nm3/h空气。标准的热 力学计算示出了此气流可使用上述量制冷水从35摄氏度冷却到15摄 氏度，从而显著地增大燃气轮机(并因此增加发电设备)的效率和功 率输出。
如前所述，从烟气回收的热可用于使简单循环燃气轮机发电设备 的功率产生量增加10%或更多。这种额外的功率可用于例如增加炼铝炉的生产量而无需投入进一步的发电设备。
应注意到以上述方式可替换地或额外地产生的制冷水可用于建 筑物或区域的空气调节和冷却，这种目的在热带和亚热带地区得到了 高度认同。
而发电设备44在上面为了示出被描述为简单循环，它们可替换 地包括组合式循环发电设备，其中燃气轮机的废热用于产生驱动连接 到发电机的蒸汽涡轮机的蒸汽。由于组合式循环相对于简单循环的更 高热效率，来自连接的炼铝炉的烟气热量将——当在上述吸热制冷站 回收并利用时——具有超出连接的组合式循环发电设备的压缩空气 冷却需求50%的冷却量。这种超出的冷却量可再次用于进一步的设 备，例如建筑物或区域的空气调节和冷却。
不论使用简单循环还是组合式循环发电设备，我们都预计燃气轮 机热交换器10与吸热冷却站24和燃气轮机进气冷却器40的组合将 对于热带和亚热带地区的炼铝炉设备具有经济利益。
在图2中，冷却站24^f吏用一组8个吸热型工业制冷器，例如York Millennium YIA-14F3单效吸热制冷器，或其他制造商的等同产品。 取决于吸热制冷器的所需冷却量和冷却能力，可使用小于8个或多于 8个的制冷器。为了从气体冷却器IO返回的120摄氏度的水中以及从 进气热交换器40返回的25摄氏度的水中去除低温热量，制冷器使用 大量的水。这些可为海水，因为目前很多炼炉为了便于铝土矿和精炼 铝的大批运输而在海岸附近建造。以30摄氏度进入制冷站24的8000 nvVh海水将以40摄氏度返回海中，从而完成两个闭路水冷系统的所 需冷却。作为将热量排放到环境中的可替换方法，假定环境气温足够
工作流体-的水。';了i口免由蒸k导致:水损k:这种冷:p塔将为:';
式"冷却塔，其中被冷却的水不是直接暴露于向上经过塔的空气中。
而上面提到了单效吸热冷却器的使用，但并不因此排除双效或多 效吸热冷却器的可能使用。但是后两种类型尽管比单效吸热冷却器更 有效，但是需要比单效冷却器更高级的热量输入。吸热冷却器的可行 热量输入级别主要取决于烟气温度，因为其控制到吸热制冷器的进水 温度。
如果代替吸热制冷站，热交换器装置24简单地包括用于加热处热能可用于需要热输入的进一步的设备，如下面的例子所述。
例子2
由气体冷却器10从烟气抽取的热量用于通过预热用于组合式循 环的蒸汽升高部分的锅炉水而增加组合式循环发电设备的效率。 例子3
由气体冷却器10从烟气抽取的热用于在脱盐设备中预热水从而 脱盐。
例子4
由气体冷却器10从烟气抽取的热用于加热用于围绕区域加热线 路循环的水。
本发明的广度和范围不应由任意上述示例性实施例限制，并可在 所要求的本发明范围内修改。说明书(包括权利要求和附图)中公开 的每个特征可由用于相同，等价或类似目的的可替换特征代替，除非
以其他方式明确声明。
除非在本文中清楚地要求，否则在说明书和权利要求的全文中， 词语"包括"、"包含"等被解释为与排他的或穷尽的意思相对的包括； 也就是说是"包括，但不限于"的意思。
权利要求
1.一种适于对来自炼铝炉设备中的铝电解槽的热原始烟气进行处理的气体冷却器，包括a)进气室；b)出气室；以及c)多个气体冷却管，每个冷却管具有位于进气室中的进口端以及位于出气室中的出口端，所述进口端为钟形并包括空气动力学弯曲的气体加速轮廓，以便于热原始烟气流线地流入所述管中。
2. 根据权利要求1所述的气体冷却器，其特征在于，所述冷却管 进口将所述烟气加速为大约20-30 m/sec范围内的速度。
3. 根据权利要求1或2所述的气体冷却器，其特征在于，所述冷 却管的进口端和出口端分别设在所述进气和出气通风室中。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的气体冷却器，其特征在于， 所述冷却管形成相互平行的管阵列，这些相互平行的管在所述进气和 出气通风室的横截面大小上隔开。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的气体冷却器，包括围绕所述 冷却管的冷却剂容器，所述容器设有冷却剂进入和排出管道。
6. 根据权利要求5所述的气体冷却器，其特征在于，所述冷却器 容器形成所述气体冷却器的部分外壳。
7. 根据权利要求5或6所述的气体冷却器，其特征在于，所述冷 却剂为水。
8. 根据权利要求5或6所述的气体冷却器，其特征在于，所述冷 却剂流经所述冷却剂容器的方向与气体流经所述管的方向相反。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的气体冷却器，其特征在于，所述进气室经由扩散进口接收热原始烟气，而气流在进入所述冷却管 之前^皮稳定。
10. 根据权利要求9所述的气体冷却器，其特征在于，所述进气 室的扩散进口使进气室中的热烟气减速到大约8-12 m/sec范围内的相 对低的速度。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的气体冷却器，其特征在于， 所述进气室和出气室可从所述冷却剂容器拆卸。
12. —种用于炼铝炉设备的烟气冷却和净化系统，包括 多个铝电解槽，其在操作中排放热原始烟气；成气管热交换器形式的至少 一个烟气冷却器，其包括多个冷却 管，每个冷却管具有纵向延伸主轴线并且配置成接收并在其中通过流线型流形式的烟气，其速度矢量基本平行于所述管的主轴线；以及 干法净化型烟气净化设备；连接至少 一 个烟气冷却器以从电解槽接收热原始烟气并将冷却 的原始烟气送到所述烟气净化设备。
13. 根据权利要求12所述的系统，进一步包括围绕所述烟气冷却 器的冷却管的冷却剂套管，以及用于使冷却剂循环经过冷却剂套管来 冷却所述冷却套管的冷却剂循环系统。
14. 根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述冷却剂循环 系统使所述冷却剂流经所述冷却剂套管的方向与烟气流经冷却管的 方向相反。
15. 根据权利要求13或14所述的系统，其特征在于，每个冷却 剂套管与其他冷却剂套管平行地连接到共用冷却剂循环系统。
16. 根据权利要求12-15中任一项所述的系统，其特征在于，多 个烟气冷却器相互平行地连接以从所述电解槽接收烟气。
17. 根据权利要求16所述的系统，其特征在于，连接每个烟气冷 却器来从大约50到100个电解槽接收烟气。
18. 根据权利要求12-17中任一项所述的系统，其特征在于，所 述冷却剂循环系统中的冷却剂为水。
19. 根据权利要求12-18中任一项所述的系统，其特征在于，所 述冷却剂循环系统为闭路系统并且热交换装置经过闭路冷却流通系 统连接到所述烟气冷却器以冷却所述冷却剂。
20. 根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述热交换装置 通过将热量排放到环境中而冷却所述冷却剂。
21. 根据权利要求19或20所述的系统，其特征在于，所述热交 换装置通过与进一步的设备热交换来冷却所述冷却剂。
22. —种用于炼铝炉设备的原始烟气冷却和净化方法，所述炼铝 炉设备设有干法净化型烟气净化设备，所述方法包括以下步骤a )将初始温度超过烟气净化设备可接受范围的原始烟气经过多个 气体冷却器，所述气体冷却器相互平行布置以接收原始烟气，所述气体冷却器包括冷却管阵列，其配置成接收并在其中通过流线型流形式 的原始烟气；b )在所述冷却管外部流过冷却剂以通过将烟气热量传到所述冷 却剂来冷却所述原始烟气，由此将所述烟气冷却至所迷烟气净化设备 可接受的温度；以及c)将冷却的原始烟气送到所述烟气净化设备。
23. 根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述烟气冷却器 接收120-250摄氏度温度范围的原始烟气，并将它们在60-120摄氏度 温度范围传到所述烟气净化设备。
24. 根据权利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述冷却 剂流经所述冷却剂容器的方向与烟气流经所述冷却管的方向相反。
25. 根据权利要求22-24中任一项所述的方法，其特征在于，热 能由热交换装置从所述冷却剂中提取并且用于增加连接到所述热交 换装置的进一步设备的效率。
26. —种设有烟气冷却系统的炼铝炉设备，所述系统包括 制成气管热交换器形式的至少一个烟气冷却器，其包括多个冷却管，每个冷却管具有纵向延伸主轴线并且配置成接收并在其中通过流 线型流形式的烟气，其速度矢量基本平行于所述管的主轴线；以及 冷却剂循环系统，其使冷却剂流过所述冷却管外部。
27. 根据权利要求26所述的炼铝炉设备，其特征在于，所述冷却 剂循环系统为闭路冷却剂循环系统并且热交换装置经过闭路冷却剂 循环系统连4妄到所述烟气冷却器以冷却所述冷却剂。
28. 根据权利要求27所述的炼铝炉设备，其特征在于，所述热交 换装置通过进一步的闭路冷却剂循环系统连接到进一步的设备并且 由热交换装置从所述冷却剂中提取的热能用于增加所述进一步设备 的效率。
29. 根据权利要求27所述的炼铝炉设备，其特征在于，所述热交 换装置通过将热量排放到环境中而冷却所述冷却剂。
30. 根据权利要求27或29所述的系统，其特征在于，所述热交 换装置通过与进一步的设备热交换而冷却所述冷却剂。
31. 根据权利要求28或30所述的系统，其特征在于，所述进一 步的设备包括下列的至少一个组合式循环发电设备， 脱盐i殳备，区域加热线^各。
32.根据权利要求31所述的系统，其特征在于，所述进一步的设 备包括用于组合式循环发电设备中的锅炉水的预加热器。
全文摘要
一种改进的烟气冷却器(10)或冷却器(10)组，其处理来自炼铝炉设备中的铝电解槽的烟气G。所述或每个烟气冷却器(10)具有进气室(14)；出气室(16)；以及在进气室和出气室之间延伸的气体冷却管(18)阵列。每个冷却管(18)具有钟形进口端(19)，其包括空气动力学弯曲的气体加速轮廓，其用于便于烟气G流线地流入管中。改进的烟气冷却器使其能够连接烟气冷却器以接收从铝电解槽引导来的热原始烟气G而不会被烟气中存在的烟尘和升华物阻塞。烟气一旦冷却，即可安全地送到干法净化型烟气净化设备。改进的烟气冷却器为使用来自烟气热能的系统的有利部分，其中闭路冷却剂循环系统使冷却剂循环经过烟气冷却器和热交换装置(24)。由热交换装置(24)从冷却剂中提取的热能用于增加连接到热交换装置的进一步设备的效率。
文档编号C25C3/22GK101641462SQ200880009433
公开日2010年2月3日 申请日期2008年3月12日 优先权日2007年3月22日
发明者G·韦德, O·K·博客曼 申请人:阿尔斯托姆科技有限公司