[发明专利]气体净化单元和用于净化气体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于净化来自工厂的主未净化气流的气体净化单元。气体净化单元包括入口歧管和多个气体净化室，每个气体净化室配有净化室入口。入口歧管将流过其中的主未净化气流在流至所述净化室入口之前分成多个单独的分支未净化气流。本发明还涉及用于净化主未净化气流的方法。

背景技术

铝通常依靠使用一个或多个铝制备电解池的电解工艺制备。这样的电解池通常包括用于包含浴内容物的浴，浴内容物含有在熔融铝顶部上的含氟化物矿物。浴内容物与阴极块和阳极块接触。铝氧化物经由在沿池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。

在电解池中发生的电解反应生成热废气，其包括在大气中不期望的气体组分，包括氟化氢、二氧化硫等。该工艺还生成细尘。不期望的气体组分和粉尘必须以环保方面负责的方式处置；因此，未净化气在气体净化单元中被净化以优选地尽可能高效地除去任何不期望的组分。诸如氟化氢的粉尘和气体组分可返回至铝制备池，在这里，它们可对制备工艺具有有益效果。

典型的气体净化单元可包括干燥洗涤器和粉尘过滤器，例如可以是袋式过滤器的织物过滤器。对于这样的系统的考虑是在烟气处理系统中常常需要耗能的风机以将未净化气主动抽吸通过气体净化单元。出现这种情况是因为气体净化单元可在烟气处理系统中引入流动阻力。

对现有的气体净化单元的另一个考虑是其可构成大量的投资并且可需要大量的安装空间。还有一个考虑是现有烟气处理系统可需要冷却的烟气。该要求可例如由于任何下游设备的温度敏感性或气体净化单元的净化效率的温度依赖性而规定。在许多装置中，烟气在气体净化单元的上游通过用具有环境温度的环境空气稀释来进行冷却。

作为对用环境温度空气稀释的备选方案，WO 2008/113496建议使用难以结垢的热交换器，即难以在其内表面上形成粉尘的沉积物和污垢的热交换器，这使其尤其适合冷却未净化的气体。

最后，气体净化单元应优选地提供高可靠性，或者备选地应提供备用系统，因为停止和再启动依赖于相关联的气体净化单元的高效操作的电解铝制备工艺可能是非常昂贵和/或麻烦的。

发明内容

根据本文中所描述和示出的方面，现有技术的以上缺点和不足中的至少一些被用于净化来自工厂的主未净化气流的本主题的气体净化单元克服或缓解。本主题的气体净化单元包括：

多个气体净化室，每个气体净化室配有净化室入口；

入口歧管，其用于将流过其中的主未净化气流在流至所述净化室入口之前分成多个单独的分支未净化气流；以及

多个热交换器，每个热交换器位于入口歧管的下游，以用于与进入相应的净化室的的相应的分支未净化气流交换热量。

每个热交换器与流动阻力相关联，并且因此引起跨每个热交换器的压降。跨热交换器中的每一个的压降操作用于在单独净化室之间更均匀地共享主未净化气流。此外，跨热交换器的压降操作用于一定程度地补偿跨单独净化室的压降相对于其它净化室的任何变化。这允许更稳定且可靠的气体净化工艺。

根据一个实施例，热交换器中的每一个位于相应的净化室入口处。因此，其可与该净化室共用例如支撑结构、进出平台、照明等。

根据一个实施例，每个热交换器具有布置用于将未净化气直接排入相应的净化室的出口。因此，可以获得每个单独的分支未净化气流向相应的净化室的流动的更均匀的空间分布，因为跨每个热交换器的压降操作用于将在该热交换器的整个出口区域上的速度分布拉平(level)。

根据一个实施例，所述热交换器中的每一个包括用于接收分支未净化气流的未净化气入口室以及间隔开的多个相互平行的未净化气冷却管。因此，由于热交换器流动阻力而可获得低结垢度和低能量损失。

根据一个实施例，每个未净化气冷却管具有用于使未净化气加速进入冷却管的冷却管入口漏斗。入口漏斗可减少结垢并可导致减小的冷却管流动阻力。此外，入口漏斗可在每个管的横截面上提供更均匀的未净化气速度分布。

根据一个实施例，未净化气冷却管竖直置放(stand)；因此，在任何水平表面附近形成较少的粉尘可能沉淀的死空间。