专利名称：用于输送气体的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从多个点吸入气体，并将该气体输送离开这些点的方法。
背景技术：
在电解制造铝的方法中，例如Hall-Heroult方法中，通过在充满熔融电解质的电解室中还原氧化铝来制造铝，该熔融电解质为含氟化物的矿物，氧化铝供给该熔融电解质，处理气体包括含氟化物的物质，例如含氟化氢和氟的灰尘。因为这些物质对环境很有害，因此在将处理气体排出到周围大气中之前必须将它们分离出来。同时，含氟的熔融物对于电解处理很重要，因此希望回收这些化合物，以便回流到电解质中。该回流可以通过在特定吸附剂上吸收含氟物质而实现。
用于回收氟化物的系统包括过滤器系统，该过滤器系统包含在封闭系统中。重要的是能够稳定地将气体从铝生产装置输送给过滤器系统。该输送在气体管道中实现，其中，气体通过较大风扇而通过包括主管道和分支管道的气体管道传送给过滤器系统。对于各个铝生产室，分支管道并入主管道，因为气体量增加，因此该主管道的截面面积通过扩压器(diffusor)而逐渐增加。对于该方法和环境，重要的是使气体分布尽可能均匀，通常，这通过在越靠近吸气风扇的分支管道中对气体进行更大节流来实现。节流代表通过压力降产生的完全能量损失。通过本发明，该压力降大大减小，从而有助于减小系统中的总压力降。在管道系统中的总压力降从第一吸入点开始测量。本发明同样可以很好地用于需要从各吸入点吸入不同但可控制的气体量的气体管道。
已知在铝工业中使分支管道以30°-90°角度并入主管道中。在引入气体之后的区域中的角度偏转引起滑移和湍流。目前还已知通过分支管道传送气体的速度低于在主管道中的速度。这意味着在主管道中的气体必须使来自分支管道的气体加速。因此，角度偏转和速度差增加了主管道中的阻力。
管道系统中的压力降占用于回收氟化物的系统中的总压力降的大约50％，这意味着在该管道系统中压力降减小将导致大大降低工厂的工作成本，这是本发明的基础。铝工业作为实例，不过，它也是优选领域。
由SE466837已知一种分支管道，其中，气体平行于主管道中的气流而导入主管道中。不过，在所述专利中，重要的是在主管道和在分支管道中的速度基本相同，因此在主管道和分支管道中的阻力都较低。
目前发现，通过以新的方式将气体从分支管道中引入，可以大大减小气体管道中的压力降，因此大大减小能量消耗。如SE466837中所述，气体以流向平行于主管道中的气流的方式导入主管道中。在分支管道的第一部分中，气体的速度低于主管道中的速度。当气体方向调节成平行于主管道中的气流方向时，在分支管道的出口之前通过管嘴来调节横截面，这样，气体进行加速，且引入主管道中的气体的速度高于主管道中的气体的速度。通过该步骤，在主管道中的压力降大大减小，气体输送所需的总能量也大大降低。从各电解室中均匀吸气可以通过调节分支管道的管嘴来保证，该管嘴可以装备有可调节折片。所述实例涉及在铝工业中的处理气体的输送，但是本领域技术人员显然知道，用于输送气体的相同系统可以用于需要从多个点输送气体的所有领域，例如，其它的冶金工业、实验室的吸气、通风系统等。而且，本领域技术人员显然知道，本发明也可以用于需要沿较长管道从各吸气点输送不同但可控制的气体量的领域。
发明概述根据本发明，发展了一种方法，用于使输送气体的分支管道与主管道合并在一起，这样，可以大大减小气体输送的压力降。气体通过分支管道的第一部分以低于主管道中的速度的速度来引导。在引入主管道之前，根据需要调节流过分支管道的气流方向，这样，引入主管道中的气流与主管道中的气流平行。在将气体引入主管道之前，分支管道的横截面减小，气体加速至速度比主管道中的气体的速度高10-100％。因此，在主管道中的气体获得正冲量。通过该方法，气体输送的压力降大大减小，从而节约成本。
附图的简要说明附图表示了实施例的草图，它们并不能认为是对本发明的限定。
图1表示了具有分支管道1、2、3、4、5、6、7、8的主管道(A)在从上面看时的平面图。为了更好表示，该管道在分支管道5和6之间切开，但是，它们实际上连续。
图2表示了将分支管道100引入主管道A中的相关部分在从上面看时的详图。
优选实施例的详细说明根据本发明，发展了一种方法，用于使分支管道1、2、3、4、5、6、7、8并入用于气体输送的主管道A，并与该主管道A结合在一起，以便大大减小(10-90％)在气体输送时的压力降。
气体输送时的功率消耗与来自所有分支管道的总输送气体量以及在输送过程中要克服的阻力(即从第一吸入点经过一定输送距离的压力降)成正比P＝ΔPTot*Q(I)其中P为功率，单位为WΔPTot为经过该输送距离的压力降，单位为PaQ为输送气体量，单位为m3/s。
对于给定气体量，为了减小所需能量，只能减小在输送过程中的阻力。
通过遵循本发明的步骤，ΔPTot可以大大降低，优选是降低至少30％，更优选是降低至少60％。
优选实施例特别涉及铝的生产，不过，该方法也可以用于任何通风处理，例如在冶金业的工业通风、在实验室中的通风、用于除去灰尘/烟的通风、通风系统等。当用于这些领域中时，实施例可以包括2个或更多分支管道，优选是至少5个分支管道。
在非限定的优选实施例方法中，铝生产室的管路通常有5-40各在该管路上的铝生产室，但是本发明也可以有更多铝生产室，因为由更多铝生产室产生的附加阻力并不明显。对于各室，提供了一个或多个分支管道1、2、3、4、5、6、7、8，用于吸入处理气体，且这些分支管道与主管道A连接。对于前面5个分支管道1、2、3、4、5，主管道和分支管道都是矩形管道，而对于其它分支管道，主管道和分支管道都是圆形管道。在前面5个分支管道中，主管道中的气体的速度连续增加至在主管道中的最终速度(Vg)。
在第一室处，主管道只包括分支管道(1)，该分支管道(1)调节至合适流向。在主管道A1的第一部分中的气体的速度低于Vg，优选是比Vg低至少10％，更优选是比Vg低至少20％，通常比Vg低至少25％。在第一分支管道中，主管道中的气体的速度增加，直到它逐渐等于Vg。
分支管道2弯曲至与主管道A平行所需的角度，并通过使主管道的高度保持恒定，同时增加该主管道的宽度，从而使分支管道2与主管道结合在一起。该分支管道进一步进入管道内部，并有附加弯曲，这样，离开分支管道的气流方向平行于主管道中的流动方向。在管弯曲后，分支管道的截面减小，例如通过调节在分支管道的管嘴中的可调节折片101，并使气体的速度高于在主管道中相同点处的速度，优选是比在主管道中相同点处的速度高至少2％，更优选是高至少5％，最优选是高至少7％，通常高10-20％。
分支管道3-5的设计基本与分支管道2相同，不过，横截面面积进一步减小，以便获得更大的加速度。
对于从分支管道6开始的分支管道6、7、8，分支管道的原理相同，在主管道中的气体的速度为合适值Vg。主管道的横截面通过在分支管道引入之前的增大横截面102而增大，以便使主管道内的气体的速度在分支管道之后保持等于Vg，而分支管道100只是并入主管道A。分支管道100在并入主管道A之前弯曲0-45°角度，其中，分支管道的设计使得能够对气流进行调节。当气体离开分支管道时，气体的速度高于Vg，通常比Vg高10-100％。
还应当知道，该方法可以用于需要从多个点输送气体的所有用途领域，尽管没有对这些领域进行专门说明。
权利要求
1.一种用于在具有多于两个分支管道的主管道中输送气体的方法，其中a)气体流动通过分支管道(1、2、3、4、5、6、7、8)，在流动方向平行于主管道中的流动方向的情况下进入主管道(A)；b)分支管道中的气体在通向主管道的进口处保持速度高于主管道中的气体的速度；c)通过利用分支管道中的气体的过多能量来向主管道中的气体施加冲量，用于气体在引入主管道之前加速。
2.根据权利要求1所述的方法，其中离开分支管道的气体的速度保持为比主管道中的气体的速度高10-100％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在第一分支管道过程中，主管道中的气体的速度逐渐增加至所需的气体的速度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中从分支管道进入主管道的气体的速度连续增加。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中分支管道中的气体的速度可通过调节在分支管道的管嘴中的折片(101)的位置来进行调节。
6.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中通过分支管道的第一部分的气体的速度保持比主管道中的气体的速度低。
7.根据权利要求6所述的方法，其中通过分支管道的第一部分的气体的速度保持比主管道中的气体的速度低10-50％。
8.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中对于最初的分支管道，优选是对于前面5个分支管道，主管道和这些分支管道都是矩形管道，而对于其它的分支管道，主管道和这些分支管道都为圆形。
9.根据前述任意一项权利要求所述的方法，其中通过分支管道的气体容积可以通过节流来调节。
10.一种用于在具有多于两个分支管道的主管道(A)中输送气体的装置，其中a)在主管道(A)中，气流沿一个方向输送，在主管道(A)中的至少一个分支管道设置成平行于主管道中的气流方向，并具有减小的横截面；b)分支管道设计成具有减小的横截面，并为在各分支管道的出口中的可调节折片的形式，该减小的横截面使得气体在通向主管道的进口处获得比主管道中的气体的速度高的速度；c)分支管道设计成通过利用分支管道中的气体的过多能量来向主管道中的气体施加冲量，用于气体在引入主管道之前加速。
11.根据权利要求10所述的装置，其中对于最初的分支管道，优选是对于前面5个分支管道，主管道和这些分支管道都是矩形管道，而对于其它的分支管道，主管道和这些分支管道都为圆形。
全文摘要
本发明提供了一种用于在具有超过两个分支管道的主管道中输送气体的方法和装置，其中气体被引导通过分支管道(1、2、3、4、5、6、7、8)，并在流动方向平行于主管道中的流动方向的情况下进入主管道(A)；同时，分支管道中的气体在通向主管道的进口处保持速度高于在主管道中的气体的速度，并通过利用在分支管道中的气体的过多能量来向主管道中的气体施加冲量，用于气体在引入主管道之前加速。
文档编号C25C3/22GK1520501SQ02812801
公开日2004年8月11日 申请日期2002年6月24日 优先权日2001年6月25日
发明者奥德·斯特兰德, 奥德·比亚诺, 拉尔斯－埃里克·约翰松, -埃里克 约翰松, 奥德 斯特兰德, 比亚诺 申请人:阿尔斯托姆(瑞士)有限公司