[发明专利]冶金设备气体清洁系统和清洁废气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金设备气体清洁系统，其包括至少一个气体清洁单元和用于生成通过气体清洁单元以用于废气清洁的废气流的气体流生成装置。

本发明还涉及使用包括至少一个气体清洁单元和气体流生成装置的清洁系统来清洁冶金设备的废气的方法。

背景技术

铝通常通过使用一个或多个铝制备电解槽的电解方法制备。US 2009/0159434中公开了一种这样的方法。这样的电解槽通常包括用于包含浴槽内容物的浴槽，浴槽内容物包括在熔融铝顶部上的含氟化物矿物。浴槽内容物与阴极电极块和阳极电极块接触。氧化铝经由在沿槽的中心和各行阳极之间的若干位置处的开口以有规律的间隔供应至浴槽。

如此制备的铝生成包括氟化氢、二氧化硫、二氧化碳等的废气。这些气体必须从铝制备电解槽中去除并以环保方式处置。此外，由这种电解过程生成的热量必须以某种方式控制，以避免位于浴槽附近的设备的过热问题。如在US 2009/0159434中所述，一个或多个气体导管可用来从多个并联的电解槽抽走废气和粉尘颗粒并从槽去除所生成的热量以便冷却槽设备。为了实现这一点，在气体导管中借助于风扇或类似装置产生吸力或负压。这种吸力导致环境通风空气流通过电解槽并进入相邻的气体导管。通过电解槽的环境通风空气流在其将生成的废气和粉尘颗粒从电解槽设备带走时冷却电解槽设备。由风扇产生的吸力同样形成通过电解槽和气体导管的合适气体流，以抽吸生成的废气和粉尘颗粒通过流体连接的气体清洁系统。

气体清洁系统应优选地提供高可靠性，或者，应在冶金设备内设置备用系统，因为由于清洁系统故障导致的电解生产过程的停机或再启动可能是代价不菲的。

在许多情况下，待清洁的废气是热的，并且在废气进入气体清洁系统之前冷却废气可能对于气体清洁系统过程和/或对能量回收的愿望来说是有利的。DE 19845258公开了一种铝制备设备，其中换热器布置在气体清洁系统的上游以用于能量回收的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种冶金设备气体清洁系统，该系统就清洁设备运营成本而言比现有技术的系统更加高效。

上述目的通过冶金设备气体清洁系统实现，该系统包括：至少一个气体清洁单元；气体流生成装置，其用于生成通过气体清洁单元以用于气体清洁的废气流；换热器，其用于冷却所述废气并直接或间接地生成经加热流体；以及经加热流体推进的驱动单元，其用于接收由所述换热器生成的经加热流体并用于直接或间接地驱动所述气体流生成装置。

通过来自一个或多个电解槽的废气的冷却而回收的能量可因此以高效的方式回收并用作内部能量源，以完全或至少部分地为诸如风扇的气体流生成装置供能，从而生成将通过气体清洁系统清洁的废气流。因此，可以减少生成通过气体清洁系统的废气流所需的外部能量的量。又一优点是，可以减少对用于控制气体流生成装置的控制设备的需求。外部能量消耗和控制设备需求的这种减少降低了整个气体清洁系统的所需资金投资和当前运营成本。使用由换热器生成的经加热流体所生成的功率可以例如呈经由机械轴直接驱动风扇的机械功的形式或者呈可用于驱动风扇马达的电能的形式。本主题气体清洁系统的又一优点在于，当对用以驱动气体流生成装置的能量的需求较高时，由于由冶金过程产生的增加的废气量，可用于能量回收和经加热流体生成的热量的量也较高。因此，气体清洁系统将为至少部分地自调节的，其中由换热器生成的经加热流体的增加与用以生成废气流的能量需求的增加相一致。

根据本主题系统的一个实施例，用于冷却所述废气的所述换热器相对于所述至少一个气体清洁单元的废气流布置在上游。该实施例的优点在于，气体清洁过程趋于在较低气体温度下更加高效。

优选地，所述经加热流体推进的驱动单元为由经加热流体流供能以实现机械功的旋转发动机。因此，气体流生成装置可以以非常高效的方式被供能。通过将这种旋转发动机的可旋转轴直接连接到气体流生成装置，可以以非常高效的方式从废气回收热能。

在一个实施例中，所述经加热流体推进的驱动单元包括可旋转轴，用于接收所述经加热流体的涡轮叶轮连接到该可旋转轴。

在另一实施例中，所述经加热流体推进的驱动单元包括可旋转轴，用于接收所述经加热流体的螺杆膨胀机连接到该可旋转轴，以便例如通过取消齿轮箱和/或通过取消高每分钟转数(rpm)轴承而简化系统和减少所需数量的系统构件。

本发明的又一目的是提供一种清洁来自冶金设备的废气的方法，该方法就清洁设备资金成本和运营成本而言比现有技术的方法更加高效。