Экспериментальное исследование эффективности дожигания сажи и углерода в турбулентном потоке /Experimental research of soot and carbon combustion efficiency in turbulent flow

Abstract

В горелки алюминиевых электролизеров вместе с сжигаемыми анодными газами поступает ~1,9 кг/ч пыли, в которой содержится ~45 % (более 0,8 кг) углерода и сажи, образующихся в результате окисления анода, который на 70 % состоит из пекового или нефтяного кокса и примерно на 30 % из связующего каменноугольного пека, и сгорания полиароматических углеводородов (ПАУ), выделяющихся при его коксовании. В горелках алюминиевого электролизера выгорает не более 50 % углерода и сажи, а оставшаяся их часть вместе с анодными газами уносится в газоочистные установки (ГОУ), откуда они со фторированным глиноземом возвращаются в электролизер. В результате происходит рост содержания углерода в электролите, его электрического сопротивления и температуры, повышается частота разгерметизации электролизера для удаления из него угольной пены, увеличиваются потери фтористых солей вследствие их испарения с открытой поверхности расплава, возрастают транспортные, энергетические и экологические затраты, связанные с флотацией угольной пены и необходимостью складирования хвостов флотации на шламохранилищах. Таким образом, повышение эффективности дожигания углерода и сажи в горелках алюминиевых электролизеров является актуальной задачей, способной повысить экономические и экологические показатели производства алюминия. Представлены результаты экспериментов, направленных на увеличение эффективности дожигания сажи и углерода в горелках алюминиевого электролизера с самообжигающимся анодом. Проведен анализ предполагаемых моделей сажеобразования в алюминиевых электролизерах. Рассмотрена методика проведения эксперимента интенсификации дожигания углерода и сажи в турбулентном потоке. Показано, что путем кратковременного увеличения подачи воздуха в зону горения с избытком ( = 8,0–10,0) содержание сажи и углерода в твердых продуктах горения снижается более чем в 3 раза.