处理来自电解冶炼槽的气体以供生产铝的装置的制作方法

本发明涉及到处理来自电解冶炼槽的气体以供铝的生产的装置。更具体而言，涉及到处理气体之前放置用于冷却气体的热交换器。

背景技术：

通常一个气体处理中心(GTC)有多个热交换器，因为交换器的最大容量受到制造和处理条件的限制。因此，处理极其大量的(通常一个GTC对应2，000，000N m³/h)气体流量通常需要扩展到4至32个交换器。

此时有多种配置。文件WO 2012/007809 A1公开了一种热交换器的布置，这些交换器直接放在反应器附近的过滤器下面。通过这种配置，可将缩小尺寸的交换器用于每个过滤器。于是能够在隔离过滤器的同时，隔离所述交换器。这种配置增加了设备的数量(通常对于处理量为2，000，000N m³/h的一个GTC而言，需要16至32个过滤器以及一样多的交换器)，尤其是在缩小过滤装置尺寸的情况下，更是如此，因此需要增加冷却回路和维护操作。将交换器放置在过滤器下面使所述交换器与电解冶炼槽分开，由此能够通过沿着管道网络的对流作用使气体冷却。如果想要利用从气体中回收的能量，那么如此冷却降低了交换器中热回收的效率。例如，该能量可通过ORC循环用于电力生产、城市或局部供热、冷却、海水脱盐或任何其它工业用途。

文件EP2431499A1描述了交换器位于电解冶炼槽出口处的一种配置。因为回收装置最接近热源，所以回收的温度最大，然而因为每个冶炼槽(通常，处理量为2，000，000N m³/h的一个GTC需要190个电解冶炼槽以及相同数量的交换器装置)有一种这样的配置，所以增量了其数量。但是，这要求每个冶炼槽有一个冷却回路，而且需要大量的维护操作。在一台交换器上操作需要临时停止向所涉及的冶炼槽送气。该专利还描述了每个冶炼槽上的一种旁路系统，由于必须要有额外的管路和阀门组(每个冶炼槽三组)，所以它是一种成本非常高的解决方案。

本发明特别地提供了这些问题的解决方案。

技术实现要素：

本发明涉及处理来自电解冶炼槽的气体以供生产铝的一种装置，包括至少一个收集管、至少一个进气导管以及多个热交换器，所述收集管收集来自电解冶炼槽的气体，所述进气导管把气体带入气体处理中心，所述热交换器放置在至少一个收集管与把气体带入气体处理中心的至少一个进气导管之间。每个热交换器可以独立于其它热交换器运行，并且在交换器两侧都有隔离装置。通过交换器，能够在气体进入气体处理中心之前将其冷却。热交换器平行放置在把气体带入气体处理中心的至少一个进气导管上。该装置额外包括至少一个进气总管以及至少一个出气总管，所述进气总管把至少一个收集管连接到热交换器的入口，以便把气体分配到全部或部分热交换器中，所述至少一个出气总管把热交换器的出口连接到把气体带入气体处理中心的至少一个进气导管。

按照某些实施例，所述装置额外包括单独采用的或者根据所有可能的技术组合采用的如下特征中的一个或多个特征：

所述装置包括多个收集管，连接管提供收集管彼此间的至少一个连接，其中所述连接管连接到进气总管的入口。例如，收集管的长度为电解冶炼槽队列的长度，连接管的作用是混合来自各列冶炼槽的气体；

一组热交换器位于每个连接管上；

一组热交换器通常由2至12个热交换器构成；

有利的是，热交换器为管状型，使待冷却的气体在管外循环，使冷却液在所述管内循环；

一组交换器位于收集管与连接管之间的接合处；

一组交换器位于连接管与进气导管之间的接合处；

所述装置进一步包括在连接管之间的接合处的中间导管，使一组热交换器位于中间导管与进气导管之间的接合处；

交换器位于所述管附近；

隔离装置位于每个交换器任一侧；

一个交换器处于备用状态，以便更换不运行的交换器；

交换器以及与这些交换器相连的连接管装有倾斜法兰，其上底比下底宽；

装有提升装置的一个龙门起重机放在交换器之上，以协助交换器的维护操作；

交换器被具有相同尺寸和负载损失系数的导管部分替代。

附图说明

除上文讨论的规定外，本发明包括一些其它规定，下文就参考附图所描述的实施例对这些规定进行更明确地说明，但所述实施例绝不是限制性实施例。在这些附图中：

.图1是根据现有技术的制铝装置的俯视图；

.图2是根据本发明第一个实施例的放置一组四个交换器的透视图；

.图3是图2所示的实施例的主视图；

.图4是根据本发明第二个实施例的放置一组四个交换器的透视图；以及，

.图5是根据本发明一个变体实施的实施例的主视图。

具体实施方式

参考图1，显示了一种用于处理来自电解冶炼槽2的气体以供生产铝的装置，所述冶炼槽位于两个平行的队列3中。设置了用于捕获气体的装置，用于提取全部气体或者选择性地提取来自电解冶炼槽2的气体。收集管5的长度为电解冶炼槽的长度，并收集在冶炼槽附近捕获的气体。两个连接管6提供收集管5之间的连接，所述收集管5的长度为冶炼槽2的长度，并且其位置横穿彼此。这两个连接管6一起连接至将气体带到气体处理中心(GTC)8的进气导管7。

在下文中，使用“上游”、“入口”、“之前”、“下游”、“出口”和“之后”的这些词是根据气体从电解冶炼槽2循环到GTC 8的通常方向而言的。

参考图2，可以看见根据本发明第一个实施例展示的集中放置的一组交换器9，在该实施例中，这组交换器放在连接管6与进气导管7之间的接合处。每组交换器9都包括平行放置的多个热交换器9并且与进气总管13和出气总管14相连。该组热交换器9包括N个数量的热交换器9，N最好介于二至十二之间。根据示例，来自该组的交换器9放在连接管6附近，意即刚好在来自收集器的两个连接管6之间的接合点后面。更具体而言，两个连接管6一起进入共享的进气总管13，分别连接到热交换器9入口的N个上游交换器管15从所述进气总管13分离出。来自该组的每个交换器9的出口都连接到下游交换器管17，而且一个出气总管14回收来自N个下游交换器管17的所有冷却的出口气体，然后连接到GTC8的进气导管7。

作为一个变体，一组交换器9可以放在每个连接管6上，或者甚至放在收集管5与连接管6之间的每个接合点，或者甚至在中间导管中的连接管6的组合点或接合点之后，意即该中间导管与进气导管7之间。因此，该装置可包括分别与进气总管13和出气总管14相连的多组交换器9。

每个交换器9都与在上游和下游的隔离装置相结合，例如截断阀16，从而能够完全将其隔离。更具体而言，将一个截断阀16放在交换器9入口附近的上游交换器管15上，并且将一个截断阀16放在交换器9出口附近的下游交换器管17上。如此配置的优点是如果维修交换器，可以利用截断阀16将其隔离，然后这组交换器通过N-1个交换器9运行。设计了排气扇和GTC 8，以便这组通过N-1个交换器9运行时，能够提供抽吸流量。有利的是，根据本发明，该装置包括备用的一个附加交换器9，意即它并不运行。因此，在维护操作期间保持运行的交换器的数量。实际上，如果必须更换一个交换器9，则把备用的附加交换器9投入运行，以便总有N-1个交换器9在运行。通过N-1个交换器运行，则是该装置的标准运行情况。

根据另一个实施例，所述装置的标准运行情况是通过所有N个交换器9运行。在较冷时期进行维护操作，以便在整个维护期间，通过N-1个交换器9的运行对于该装置是可接受的。为了限制通过N-1个交换器9运行的时间，可以用备用交换器代替需要维护的交换器。

根据图5中所示的本发明的一个实施变体，在相应的上游交换器管15和下游交换器管17之间通过导管部分(duct segment)19更换需要维修的交换器9，所述的导管部分19的尺寸和负载损失系数与换掉的交换器9相同。通过如此配置，在交换器9维护期间可以冷却一部分(N-1)/N气体，而不更改其余N-1个交换器的运行。最好在交换器的气体冷却需求和运行并不是最高时，通常不在炎热时期，最好在冬季，通过N-1个交换器9如此运行。

为了能够更轻松地处理和拆卸交换器9，可将其对齐放在地面上，如图3所示。可以在所述交换器9之上安装一个装有提升装置的龙门起重机11，例如，卷扬式提升装置12，以便一旦一个交换器9之前已经被截断阀16隔离，便可以将其拆掉。

根据本发明的一个实施例，通过龙门起重机11控制截断阀16，所述龙门起重机11在N个中间导管之上运行，热交换器位于所述N个中间导管之中，以便能够垂直地移动截断阀16，以阻挡或清除相应导管。

根据另一个实施例，从上游交换器管15和下游交换器管17的下面控制截断阀16和交换器9，交换器9放置在所述上游交换器管15和下游交换器管17之间。要隔离交换器9，截断阀16垂直上升，并且处于打开位置，所述阀靠在地面上。

根据图3所示的本发明的实施示例，上游交换器管15与交换器9之间的分离法兰18是倾斜的，正如交换器9与下游交换器管17之间的分离法兰18一样，从而交换器9的上底比下底宽。根据交换器的形状，放置交换器9以及从运行位置拆卸交换器9都因此变得更容易。因此，如果为了维护拆卸交换器9，相比其它方向，一个拆卸方向更好。同样，在管道之间更换交换器时，沿着优选的移动方向，热交换器9停在其运行位置。

例如，以一组管道的形式呈现一个热交换器9，待冷却的气体在所述管道之间穿过。管道的数量根据该装置的各个参数而变化，比如待冷却的气体数量、流量、影响范围等。当然，按照惯例，一个热交换器9包括500至1500个管道。一种例如水的冷却液在管中循环，以便使与管道外面接触的气体冷却。冷却液在一个热交换器9中循环可以有利地独立于同组中的其它交换器9。更准确地说，在一个交换器9中循环的冷却液既不是直接来自另一个交换器9，也不注入另一个交换器9。因此，可轻松地独立于其它热交换器制造每个热交换器9，无需改变这组交换器9的冷却液供应回路。此外，这样使得维护更容易。

同一组的热交换器9最好相同，特别是管的数量和尺寸相同。

通过总管13，上游交换器管15中的气体注入交换器9的速度尤其最可能是均匀、恒定的，不受构成该组交换器9的数量影响。因此，例如，即便一个交换器9由于维护操作而不可用时，进气总管13使气体分配在保持运行的热交换器9的入口处。在交换器9的出口处，下游交换器管17朝着把气体带入气体处理中心8的进气导管7通向出气总管14。

正如我们所见，本发明尤其包括在从冶炼槽2收集气体的收集管5的下游以及GTC进气导管7的上游的两个总管13、14之间，平行放置交换器9，以便使得气体在这些交换器的入口处很好的分配。有利的是，使交换器9离电解冶炼槽2非常近，以便如果想要利用回收的热量，通过更热的气体增加回收效率。在不根据冶炼槽2或过滤器的数量的情况下，这个方法对于选择交换器9的数量也是可行的。同组内的交换器9进一步具有个别性质，尤其是因为隔离装置16的存在，从而所述交换器可以彼此隔离，以便进行维护、N-1个运行、检测、将其拆卸或者不至于关闭GTC 8的任何其它处理并且保证每个运行的交换器9在入口处的良好分配。