專利名稱：一種用于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù)熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氧化鋁生產(chǎn)高壓溶出設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，即提供一種用 于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù)熱器。
背景技術(shù)：
氧化鋁生產(chǎn)過程中的管道化溶出技術(shù)，即在大型管道中用堿溶液 溶出鋁土礦中的氧化鋁。它采用的是雙層管道即單套管，內(nèi)管輸送礦 漿，外管通熱蒸汽，蒸汽的熱量通過管壁傳給礦漿，使礦漿達(dá)到溶出 所需要的溫度。溶出工序是氧化鋁生產(chǎn)過程中的核心工序，氧化鋁廠 要向大型、超大型化發(fā)展，關(guān)鍵就在于如何使溶出裝置大型化和高效 化。
中國專利申請案200510200288.8公開了一項《全單套管預(yù)熱、 保溫溶出技術(shù)》，該發(fā)明采用的是全單套管對原礦漿進(jìn)行預(yù)熱，工作 效率較低，故該工藝主要適合于小型氧化鋁廠應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是尋求一種適合于大型和超大型氧化鋁廠應(yīng)用的 管道化溶出裝置。為了提高氧化鋁溶出系統(tǒng)的產(chǎn)量，套管預(yù)熱器的內(nèi)、 外管截面面積需要相應(yīng)增大。而內(nèi)管截面面積增大，將會出現(xiàn)新的問 題 一是礦漿的流速會要減慢；二是熱交換效率會要降低；三是隨著 內(nèi)管直徑增大，礦漿流表面和中心的溫度將出現(xiàn)明顯的梯度。為了解 決上述這些問題，需要特殊設(shè)計一種用于大型管道化溶出裝置的新型套管預(yù)熱器。
本發(fā)明提出了一種用于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù)熱器， 包括外管和內(nèi)管，其特征在于-
(1) 外管內(nèi)沿其軸線方向平行地安置有三根以上的內(nèi)管；
(2) 在外管內(nèi)相隔一定的距離上設(shè)置有內(nèi)管支架。 本發(fā)明的用于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù)熱器，其三根內(nèi)
管的相對位置處于正三角形三頂點的位置。采用多內(nèi)管的設(shè)計方案， 其優(yōu)點是 一由于增大了內(nèi)管外表面面積，在相同流量的條件下增大 了熱交換表面面積；二由于減小了內(nèi)管直徑，其管壁到管中心的傳導(dǎo) 距離縮短，可提高內(nèi)管中礦漿溫度的均勻性。因而采用本發(fā)明的星形 套管預(yù)熱器，可明顯地提高管道溶出工藝的效率。
本發(fā)明的用于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù)熱器，其內(nèi)管的 支架可有多種設(shè)計方案
第一種方案的內(nèi)管支架是由焊在外管內(nèi)壁上的一根豎管和分處 其兩側(cè)的兩根橫管以及焊在外管內(nèi)壁相對應(yīng)位置的丁字形頂架組成。 即是在外管內(nèi)焊上一根豎管和分處其兩側(cè)的兩根橫管，使之將外管內(nèi) 空間分為三大塊和一小塊，再讓三根內(nèi)管分別置三個大的被分割的空 間中，使內(nèi)管的一側(cè)靠緊豎管或橫管，而其相對的另一側(cè)則用焊在外 管內(nèi)壁相對應(yīng)位置的丁字形頂架固定。
第二種方案的內(nèi)管支架由焊在外管內(nèi)壁上的一根豎管和分處其 兩側(cè)的兩根橫管以及焊在豎管和橫管上相對另一側(cè)的小短管組成。即 也是在外管內(nèi)焊上一根豎管和分處其兩側(cè)的兩根橫管，使之將外管內(nèi)空間分為三大塊和一小塊，再讓三根內(nèi)管分別置三個大的被分割的空 間中，使內(nèi)管的一側(cè)靠緊豎管或橫管，而其相對的另一側(cè)則用焊在豎 管和橫管上的小短管固定。
第三種方案的內(nèi)管支架是由焊在外管內(nèi)上下的二根橫管、連接兩 橫管中部的短豎管以及將內(nèi)管另一側(cè)固定的若干個丁字形頂架組成。 即是在外管內(nèi)上下焊上二根橫管，將三根內(nèi)管呈品字形放置，上部一
根內(nèi)管置于上橫管上，并在與其最低點成120。角的另為兩點用焊在 外管內(nèi)壁的丁字形頂架固定；而另兩根內(nèi)管則置于兩橫管之間，中間 用短豎管隔開，兩外側(cè)則用焊在外管內(nèi)壁上的丁字形頂架固定。
本發(fā)明的用于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù)熱器在安裝時， 每根外管比其內(nèi)管要短，在每根外管的兩端安裝上內(nèi)管支架，將內(nèi)管 套入外管內(nèi)的支架中，先將內(nèi)管兩端焊接好，再將外管推移、對接焊 好。這樣，可確保三根內(nèi)管能在外管內(nèi)固定。
采用本發(fā)明的套管預(yù)熱器，其外管中的蒸汽不僅在外管內(nèi)壁附近 通過(如單套管那樣)加熱內(nèi)管；而是從內(nèi)壁附近和管芯部分同時通 過以加熱內(nèi)管，因此，從傳熱學(xué)的角度來說三內(nèi)管之間形成了類似電 工學(xué)中三相電路的星形接法的關(guān)系，故命名為星形套管預(yù)熱器。本發(fā) 明的星形套管預(yù)熱器，在增大礦漿流量的條件下，既能不減慢礦漿流 速；而又可增大熱交換表面面積，提高礦漿流內(nèi)溫度的均勻性?？傊?， 大大地提高了管道溶出的效率，具有較大的推廣應(yīng)用價值。


圖1為本發(fā)明的用于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù)熱器的總裝示意圖；圖2、 3、 4分別為本發(fā)明的套管預(yù)熱器內(nèi)管支架的第一、 二、三種設(shè)計方案的結(jié)構(gòu)示意圖，即圖1的A-A剖面示意圖。上述 各圖中l(wèi)為外管；2為內(nèi)管；3為冷凝水出口； 4為不凝氣出口； 5 蒸汽進(jìn)口； 6內(nèi)管支架；7支架豎管；8丁字形頂架；9支架橫管；10 小短管；ll短豎管。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的用于大型管道化溶出裝置的星形套管 余熱器作進(jìn)一步的說明與補(bǔ)充。
實施例1 頂架固定式星形套管預(yù)熱器
如圖1和2所示。取d)530mm的鋼管作外套管1在鋼管的兩端 頭按圖2所示的方案先焊上一根支架豎管7、再在該豎管兩側(cè)各焊上 一根支架橫管9將外管內(nèi)空間分割成三大一小的部分，再在三個大空 間中與支架豎管和橫管連接處相對的位置在外管內(nèi)壁上焊上丁字頂 架8。頂架同豎、橫管之間的空間可容納內(nèi)管2穿過，而又不容許它 滾動或滑移。內(nèi)管為4)159X12mm的鋼管。組裝式先將三根內(nèi)管從 外管的一端支架中穿入、從另一端支架中穿出，再將帶外套管的內(nèi)管 串聯(lián)焊接起來。由于內(nèi)管比外管長，可先將內(nèi)管焊接好，再焊接外管。 然后再按圖l所示的方案， 一端配上蒸汽進(jìn)口5、另一端配上冷凝水 出口 3和不凝氣出口 4后，便可組裝成整套大型管道化溶出裝置。
當(dāng)設(shè)計年產(chǎn)40萬噸氧化鋁管道化溶出裝置時，采用九級二次汽 預(yù)熱，預(yù)熱器外管壁厚為llmm; —級新蒸汽預(yù)熱，并備用一級新蒸 汽預(yù)熱，預(yù)熱器外管壁厚為18mm。外管總長為80000mm;內(nèi)管總長為85000mm。 二次蒸汽溫度120~235°C;新蒸汽溫度275°C (6.0Pa); 原礦漿溫度從95°C左右預(yù)熱至265°C左右。礦石中氧化鋁溶出率 》93%;溶出裝置運(yùn)轉(zhuǎn)率>90%。
實施例2 小短管固定式星形套管預(yù)熱器
如圖1和3所示。取4>610的鋼管作外套管1在鋼管的兩端頭按 圖2所示的方案先焊上一根支架豎管7、再在該豎管兩側(cè)各焊上一根 支架橫管9將外管內(nèi)空間分割成三大一小的部分，再在三個大空間中 與支架豎、橫管上相應(yīng)位置上焊上若干根用于使內(nèi)管定位的小短管 10，小短管同豎、橫短管之間的空間可容納內(nèi)管2由穿過，而又不容 許它滾動或滑移。內(nèi)管為4)219的鋼管。組裝式先將三根內(nèi)管從外管 的一端支架中穿入、從另一端支架中穿出，再將帶外套管的內(nèi)管串聯(lián) 焊接起來。由于內(nèi)管比外管長，可先將內(nèi)管焊接好，再焊接外管。然 后再按圖l所示的方案， 一端配上蒸汽進(jìn)口5、另一端配上冷凝水出 口 3和不凝氣出口 4后，便可組裝成整套大型管道化溶出裝置。
當(dāng)設(shè)計年產(chǎn)50萬噸氧化鋁管道化溶出裝置時，采用九級二次汽 預(yù)熱，預(yù)熱器外管壁厚為12mm; —級新蒸汽預(yù)熱，并備用一級新蒸 汽預(yù)熱，預(yù)熱器外管壁厚為20mm。每級外套管總長為80000mm;而 三根內(nèi)管管壁厚為12mm，總長為85000mm。其余工藝參數(shù)與實施例 l相同。
實施例3 小短管和頂架組合固定式星形套管預(yù)熱器 如圖1和4所示。取4610的鋼管作外套管1在鋼管的兩端頭按 圖2所示的方案上、下各焊上兩根支架橫管9，兩橫管之間的距離可容內(nèi)管穿過，再在兩橫管的中心部位焊上短豎管11，用短豎管將兩 支架橫管之間的空間一分為二，再分別在短豎管的兩側(cè)的外管內(nèi)壁上
各焊上一個丁字形頂架8，而在上橫管的上部空間中，以橫管中點為 原點在同該點前后成120°的外管內(nèi)壁相應(yīng)位置上各焊一個丁字形頂 架8，頂架同上橫管、頂架同短豎管之間的空間分別可容納三根內(nèi)管 2自由穿過，而又不容許它滾動或滑移。內(nèi)管為4)219mm的鋼管。組 裝式先將三根內(nèi)管從外管的一端支架中穿入、從另一端支架中穿出， 再將帶外套管的內(nèi)管串聯(lián)焊接起來。由于內(nèi)管比外管長，可先將內(nèi)管 焊接好，再焊接外管。然后再按圖l所示的方案， 一端配上蒸汽進(jìn)口 5、另一端配上冷凝水出口 3和不凝氣出口 4后，便可組裝成整套大
型管道化溶出裝置。
當(dāng)設(shè)計年產(chǎn)55萬噸氧化鋁生產(chǎn)線時，其管道化溶出裝置采用九 級二次汽預(yù)熱，預(yù)熱器外管壁厚為20mm; —級新蒸汽預(yù)熱，并備用 一級新蒸汽預(yù)熱，預(yù)熱器外管壁厚為20mm。每級外套管總長為 85000mm;而三根內(nèi)管管壁厚為13mm，總長為86370mm。其余工藝 參數(shù)與實施例1、 2相同。
權(quán)利要求
1.一種用于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù)熱器，包括外管和內(nèi)管，其特征在于(1)外管內(nèi)沿其軸線方向平行地安置有三根以上的內(nèi)管；(2)在外管內(nèi)相隔一定的距離上設(shè)置有內(nèi)管支架。
2. 按權(quán)利要求1所述的用于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù)熱 器，其特征在于所說的三根內(nèi)管的相對位置處于正三角形三頂點的位 置。
3. 按權(quán)利要求1所述的用于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù)熱 器，其特征在于所說的內(nèi)管支架由焊在外管內(nèi)壁上的一根豎管和分處 其兩側(cè)的兩根橫管以及焊在外管內(nèi)壁相對應(yīng)位置的丁字形頂架組成。
4. 按權(quán)利要求1所述的用于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù) 熱器，其特征在于所說的內(nèi)管支架由焊在外管內(nèi)壁上的一根豎管和分 處其兩側(cè)的兩根橫管以及焊在豎管和橫管上相對另一側(cè)的小短管組 成。
5. 按權(quán)利要求1所述的用于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù)熱 器，其特征在于所說的內(nèi)管支架由焊在外管內(nèi)上下的二根橫管、連接 兩橫管中部的短豎管以及將內(nèi)管另一側(cè)固定的若干個丁字形頂架組 成。
全文摘要
一種用于大型管道化溶出裝置的星形套管預(yù)熱器，包括外管和內(nèi)管，其特征在于(1)外管內(nèi)沿其軸線方向平行地安置有三根以上的內(nèi)管；(2)在外管內(nèi)相隔一定的距離上設(shè)置有內(nèi)管支架。三根內(nèi)管的相對位置處于正三角形三頂點的位置，并通過內(nèi)管支架予以固定。本發(fā)明還給出了內(nèi)管支架的三種不同的設(shè)計方案。采用本發(fā)明的星形套管預(yù)熱器，在增大礦漿流量的條件下，既能不減慢礦漿流速；而又可增大熱交換表面面積，提高礦漿流內(nèi)溫度的均勻性?？傊?，大大地提高了管道溶出的效率，具有較大的推廣應(yīng)用價值。
文檔編號C01F7/02GK101314475SQ20081001222
公開日2008年12月3日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者劉文全, 楊青辰, 彧 王 申請人:東北大學(xué)設(shè)計研究院(有限公司)