一種低速氧化鋁管道化溶出換熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低速、低能耗的高效氧化鋁管道化溶出換熱裝置，屬于氧化鋁冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓溶出作為拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的核心工藝過(guò)程與耗熱工序，其工藝、技術(shù)指標(biāo)上的好壞不僅反映出溶出過(guò)程本身的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性，而且直接影響到氧化鋁生產(chǎn)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。對(duì)管道化溶出裝置的改進(jìn)無(wú)疑對(duì)氧化鋁生產(chǎn)的技術(shù)進(jìn)步、節(jié)能降耗有著巨大的意義。
[0003]自氧化鋁管道化溶出工藝發(fā)明以來(lái)，采用的均是普通的光滑形內(nèi)管。而氧化鋁管道化溶出裝置，究其本質(zhì)仍是一種套管式換熱器，也就是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的管殼式換熱器。在國(guó)內(nèi)外其他行業(yè)的應(yīng)用中，套管式換熱器已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，產(chǎn)生了大量的特殊形式的套管換熱器。而在氧化鋁生產(chǎn)領(lǐng)域，由于套管換熱器的應(yīng)用時(shí)間較短，管內(nèi)礦漿具有高溫、高壓、易結(jié)疤的特點(diǎn)，仍采用的是傳統(tǒng)的光滑形內(nèi)管的套管式換熱器。
[0004]傳統(tǒng)光滑形內(nèi)管的套管式換熱器在具體工程實(shí)際中發(fā)現(xiàn)其存在以下不足:
1)傳熱系數(shù)低，造成管道偏長(zhǎng)，投資大；
2)管壁結(jié)疤現(xiàn)象嚴(yán)重；
3)高溫高壓下，管道、尤其是彎管部分磨損大，管道壽命低。
[0005]其中結(jié)疤問(wèn)題尤其明顯，已成為制約氧化鋁溶出管道化熱交換的應(yīng)用的重大因素。
[0006]因此本發(fā)明的目的就是要:改進(jìn)傳統(tǒng)的氧化鋁管道化換熱器結(jié)構(gòu)形式，以獲得較大的傳熱系數(shù)、減緩其結(jié)疤現(xiàn)象、以及提高換熱器壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種低速氧化鋁管道化溶出換熱裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用和操作方便，加熱效果好，結(jié)疤少，能耗低，以克服現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題的不足。
[0008]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種低速氧化鋁管道化溶出換熱裝置，包括外套管和內(nèi)管，內(nèi)管中的礦漿與內(nèi)外管間的加熱媒質(zhì)以相反方向流動(dòng)，所述內(nèi)管的管壁呈周期性不規(guī)則變截面狀。
[0009]所述內(nèi)管的截面形狀包括內(nèi)凹弧形、外凸弧形、雙向弧形、梯形和螺線形。
[0010]外套管中的內(nèi)管為多管或單管形式，其目的是為設(shè)計(jì)者提供更多的選擇，方便平衡能耗，換熱系數(shù)，換熱器長(zhǎng)度等等參數(shù)。
[0011]同一外套管中的多根內(nèi)管截面形狀不同，這樣一來(lái)可以利用不同截面的內(nèi)管的性質(zhì)差異重新組合設(shè)計(jì)，達(dá)到預(yù)期的換熱效果。進(jìn)一步，可以通過(guò)差異化同一外套管中的多根內(nèi)管來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，例如，管徑不同，截面變化周期不同等等。
[0012]外套管和內(nèi)管組成的管道化溶出換熱裝置，由內(nèi)外管間的流動(dòng)加熱媒質(zhì)對(duì)內(nèi)管中的礦漿進(jìn)行加熱，礦漿與加熱媒質(zhì)以相反方向流動(dòng)，其中內(nèi)管的管壁呈周期性變截面不規(guī)則狀。
[0013]內(nèi)管采用周期性變截面不規(guī)則管壁(包括內(nèi)凹弧形、外凸弧形、雙向弧形、梯形和螺線形等)的目的是讓內(nèi)外管中的流體在內(nèi)管壁附近產(chǎn)生局部穩(wěn)流，增加換熱效果；同時(shí)由于不論采用哪種形式的變截面不規(guī)則管，其同等條件下的換熱面積是傳統(tǒng)的光滑內(nèi)管套管換熱器面積的1.2?1.5倍。故采用周期性變截面內(nèi)管的管道化換熱器換熱效果理論上應(yīng)優(yōu)于傳統(tǒng)的光滑內(nèi)管套管換熱器。
[0014]同時(shí)由于內(nèi)管近壁處湍流的存在，使生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的固體顆粒不易附著在內(nèi)管的管壁；且即使少量的附著也會(huì)由于熱膨脹系數(shù)的不同、及管壁彎曲的特點(diǎn)而脫落。因此能較好的緩解換熱器內(nèi)的結(jié)疤情況。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，管道化換熱器采用了波形管作為內(nèi)管，可較好的起到增大傳熱系數(shù)、較少管內(nèi)結(jié)疤的效果，可顯著的減少管道化換熱器總制造長(zhǎng)度、及延長(zhǎng)結(jié)疤清洗周期。并具有設(shè)備使用壽命更長(zhǎng)、節(jié)能降耗的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1和圖2為傳統(tǒng)氧化鋁溶出管道化換熱器(光滑內(nèi)管)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明氧化鋁管道化換熱器單內(nèi)管情況時(shí)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明氧化鋁管道化換熱器多內(nèi)管情況時(shí)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明氧化鋁管道化換熱器內(nèi)凹弧形截面內(nèi)管的示意圖；
圖6為本發(fā)明氧化鋁管道化換熱器外凸弧形截面內(nèi)管的示意圖；
圖7為本發(fā)明氧化鋁管道化換熱器雙向弧形截面內(nèi)管的示意圖；
圖8為本發(fā)明氧化鋁管道化換熱器梯形截面內(nèi)管的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]現(xiàn)有典型的氧化鋁溶出管道化換熱器如圖1所示，其直段局部詳圖如圖2所示。該管道化換熱器的內(nèi)外管均為光滑的管子。正常生產(chǎn)時(shí)除圖中所示的三內(nèi)管形式的換熱器夕卜，還有單內(nèi)管形式及四內(nèi)管形式等。
[0018]實(shí)施例1:
本發(fā)明所提出的低速氧化鋁管道化溶出換熱器如圖3 (單內(nèi)套管方式)所示。其內(nèi)管2采用管徑呈周期變化波形管，即內(nèi)凹弧形，這種方式的換熱器綜合傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于常規(guī)的光管形換熱器。故可以將多根內(nèi)管合并為單根，以降低礦漿輸送的栗的功率，進(jìn)而降低能耗；也可保留原有多內(nèi)管結(jié)構(gòu)，但減少換熱器的總長(zhǎng)度，以節(jié)省一次投資。
[0019]實(shí)施例2:
本發(fā)明所提出的低速氧化鋁管道化溶出換熱器如圖4 (多根內(nèi)套管方式)所示。保留多根內(nèi)管2，同時(shí)內(nèi)管2采用管徑呈周期變化波形管方式，圖中為內(nèi)凹弧形，這種方式的換熱器綜合傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于常規(guī)的光管形換熱器，可以減少換熱器的總長(zhǎng)度，即總用材料量，節(jié)省一次投資。
[0020]實(shí)施例3:
本發(fā)明所提出的低速氧化鋁管道化溶出換熱器的內(nèi)管2，為沿長(zhǎng)度方向管徑周期性變化的波形管，波形管的管壁可以是內(nèi)凹弧形(圖3，4)、外凸弧形(圖6)、雙向弧形(圖7)、梯形(圖8)、螺線形等所有周期性變化形狀。
[0021] 實(shí)施例4:
本發(fā)明所提出的低速氧化鋁管道化溶出換熱器的內(nèi)管2有多根，例如3根，3根內(nèi)管2采用1根外凸弧形(在下方)，2根內(nèi)凹弧形(在上方)的組合形式，又如4根內(nèi)管2，采用2根梯形(在上方)，2根雙向弧形(在下方)。詳細(xì)的設(shè)置情況可以采用計(jì)算機(jī)軟件模擬其散熱變化，結(jié)合具體工礦搭配。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低速氧化鋁管道化溶出換熱裝置，其特征在于:包括外套管(1)和內(nèi)管(2)，內(nèi)管(2)中的礦漿與內(nèi)外管間的加熱媒質(zhì)以相反方向流動(dòng)，所述內(nèi)管(2)的管壁呈周期性不規(guī)則變截面狀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速氧化鋁管道化溶出換熱裝置，其特征在于:所述內(nèi)管(2 )的截面形狀包括內(nèi)凹弧形、外凸弧形、雙向弧形、梯形和螺線形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低速氧化鋁管道化溶出換熱裝置，其特征在于:外套管(1)中的內(nèi)管(2)為多管或單管形式。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低速氧化鋁管道化溶出換熱裝置，其特征在于:外套管(1)中的多根內(nèi)管(2)截面形狀不同。
【專利摘要】為了達(dá)到加熱礦漿、促進(jìn)礦漿內(nèi)氫氧化鋁溶出的目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種低速氧化鋁管道化溶出換熱裝置，包括外套管（1）和內(nèi)管（2），內(nèi)管（2）中的礦漿與內(nèi)外管間的加熱媒質(zhì)以相反方向流動(dòng)，所述內(nèi)管（2）的管壁呈周期性不規(guī)則變截面狀。內(nèi)管（2）根據(jù)實(shí)際需要可以是單管、也可以是多管形式，但均為波紋內(nèi)管。采用本發(fā)明的氧化鋁管道化溶出換熱裝置，可以獲得比傳統(tǒng)氧化鋁管道化換熱裝置高1.5～3倍的換熱效果，同時(shí)有效的抑制了管內(nèi)料漿結(jié)疤的生成，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，可廣泛的運(yùn)用在氧化鋁工程之中。
【IPC分類(lèi)】C01F7/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105329924
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510659559
【發(fā)明人】陳才榮, 楊溢, 楊振榮, 白英偉, 康自華
【申請(qǐng)人】貴陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年10月14日