CN102249273A - 氧化铝分解槽降温热管换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化铝分解槽降温热管换热器，包括冷却段和受热段，受热段设置在冷却段的下部，其中冷却段包括内管和外套管，外套管的下部焊接进水管接口，顶部焊接出水管接口，而受热段则设置在冷却段的下部，其与上述的内管则为一体结构，其特征在于，所述的受热段内部还设置一圆筒形金属丝网，且圆筒形金属丝网的外壁与受热段的管内壁具有一定的距离。本发明通过在氧化铝分解槽降温热管换热器的受热段加设圆筒形金属丝网，使得流体在回流时从圆筒形金属丝网回流，避免其直接与受热段的管壁接触，从而减小了受热段管壁的内外温差，进而不会造成在受热段的管外壁上结痂的情况发生，大大提高了换热效率和工作效率，增强了本发明的使用寿命。

Description

氧化铝分解槽降温热管换热器
技术领域
本发明涉及一种冶金氧化铝分解槽的逐级降温装置，具体地讲是涉及一种多级氧化铝分解槽的降温热管换热器。 
背景技术
生产氧化铝的关键工序之一是晶种分解过程，即将氢氧化铝从过饱和的铝酸钠溶液中析出，得到质量良好的氢氧化铝和苛性比值较高的种分母液。在铝酸钠溶液成分一定的情况下，影响分离效果的关键因素是溶液温度和分解过程中的降解温度，温度降低，则铝酸钠溶液的过饱和度增大，有利于提高分解率、产出率等，因此分解过程的中间降温工序显得尤为重要。
多级氧化铝分解槽其中有五级每级均需要降温2℃，其它各级采用自然降温，氧化铝分解槽容积庞大，单个分解槽容积均在3000～5000M3，各级分解槽每小时溢流量在1200～1600 M3，每小时约有300万大卡的热量，需要通过换热设备降温排放，传统的氧化铝生产企业采用不锈钢板式换热器进行降温，通过压力泵送物料进入板式换热器，经与循环冷却水换热实现降温。
不锈钢制板式换热器是在不锈钢平板上安装不锈钢翅片，然后再在其上安装不锈钢制平板，两边以边缘封条密封而组成一个基本单元，由许多基本单元组成板式换热器的芯体。需被降温的热介质和用于冷却的冷介质分别交叉通过相邻的基本单元，由于冷介质和热介质之间存在的温差，热量通过不锈钢板翅片从高温侧传到低温侧，以此实现冷介质和热介质之间的传热，板式换热器造价昂贵，每套设备售价均在150万元以上，运行耗能大，（以换热器面积338M2的板式换热器为例）每小时运行功率90千瓦，按年90%运行时间估算，年耗电能在70万千瓦/时，大、中型氧化铝生产企业，同类设备均在数十台之多。而且板式换热器设备在运行中极易堵塞，拆装维护频繁，导致不能正常生产运行。
申请人与2010年6月提出过一件氧化铝分解槽降温热管换热器的专利申请，其中主要是为了克服不锈钢制板式换热器所存在的不足，其中，氧化铝分解槽降温热管换热器的主要结构为：包括分解槽、安装在分解槽内的搅拌器和设置在分解槽上部用于驱动搅拌器的驱动装置，在分解槽的两侧分别对称安装多件热管换热器，热管换热器通过分解槽顶板的承重框架伸入到分解槽内，其包括冷却段和受热段，冷却段通过扁包箍固定在上部安装框架上，上部安装框架焊接在分解槽顶板的承重框架上，而受热段则通过圆包箍固定在下部稳定框架上，下部稳定框架焊接在分解槽的槽壁上。其中，所述的热管换热器的冷却段包括内管和外套管，外套管的下部焊接进水管接口，顶部焊接出水管接口，而内管则与受热段为一体结构。
    上述的氧化铝分解槽降温热管换热器的工作原理为：热管换热器的受热段伸入到分解槽的流体中吸收热量，热量沿着受热段上升至冷却段，在冷却段，热量与循环冷却水进行换热，实行降温，而热管换热器的冷却段在换热后会有冷凝液体回流到热管换热器的受热段内，在冷凝液体回流时，其主要是沿着受热段的管壁流下，由于冷凝液体的温度比较低，其使得受热段的内壁温度降低，而伸入到分解槽中的受热段的外壁受分解槽内物料温度的影响，外壁的温度比较高，这样，受热段的内外壁就形成了温差，使得分解槽内的物料很容易在受热段的外壁上结痂，时间久了，就会形成厚厚的结痂层，严重影响本发明的换热效果，进而会影响到生产效率，增加除痂的劳动时间和劳动强度。 
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种不结痂，换热效果高、使用寿命长的氧化铝分解槽降温热管换热器。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种氧化铝分解槽降温热管换热器，包括冷却段和受热段，其中冷却段包括内管和外套管，外套管的下部焊接进水管接口，顶部焊接出水管接口，而受热段则设置在冷却段的下部，其与上述的内管为一体结构，其特征在于，所述的受热段内部还设置一圆筒形金属丝网，且圆筒形金属丝网的外壁与受热段的管内壁具有一定的距离。
上述的圆筒形金属丝网的上端口为一喇叭形口，喇叭形口的外沿与上述的冷却段的内管下端的内管壁焊接，喇叭形口的内沿与圆筒形金属丝网的上端口焊接。
此外，上述的圆筒形金属丝网的外壁与上述的受热段的内壁之间设置有倾斜角度的支撑。
上述的外套管上部的外周面上还设置有外部散热翅片。
此外，还可以在上述的受热段的外壁上涂覆有不粘连涂料，如特氟龙涂料等。
本发明的有益效果是：本发明通过在氧化铝分解槽降温热管换热器的受热段加设圆筒形金属丝网，使得在换热过程中，冷凝液体在回流时从冷却段通过喇叭形口进入受热段的圆筒形金属丝网，沿着圆筒形金属丝网流回到受热段，由于圆筒形金属丝网的外壁面与受热段的管内壁之间具有一定距离，而在这段距离的空间内，填充的是受热段内的工作介质在吸收热量后而产生的蒸汽，温度比较高，而回流液体不会直接与受热段的管壁接触，从而减小了受热段管壁的内外温差，进而不会造成在受热段的管外壁上结痂的情况发生，大大提高了换热效率和工作效率，增强了本发明的使用寿命。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
附图主要附图标记含义为：
1、外套管    2、进水管接口    3、出水管接口  4、下封头
5、翅片      6、上封头        7、吊耳        8、圆筒形金属丝网   
9、导流槽道  10、内管         L、受热段      M、冷却段
11、外部散热翅片。     
具体实施方式
下面将结合附图，详细说明本发明的具体实施方式：
图1为本发明一实施例的结构示意图。
如图1所示：氧化铝分解槽降温热管换热器，包括冷却段M和受热段L，冷却段M固定在分解槽上部的固定支架上（图中未示出），其中冷却段M包括内管10和外套管1，外套管1的下部焊接进水管接口2，顶部焊接出水管接口3，且外套管1与内管10之间还焊有螺旋状翅片5，形成螺旋状导流槽道9，使得冷却水从进水管接口2进入导流槽道9，螺旋上升，从出水管接口3排出，此导流槽道9的结构增加了冷却水在管内的行程，起到了很好的换热效果，而在外套管1上部的外周面上还设置有外部散热翅片11，外部散热翅片有利于在空气中散热减少循环冷却水的流量，节水节电，在内管10和外套管1之间的空腔内充满水的情况下，利用空腔内的水将热量从内管10传导到外套管1，而外套管1上的外部散热翅片11则增大了外套管1的散热面积，在气温较低的情况下，可以少供或停供循环冷却水，此时，可以通过风冷却即可实现工艺要求的降温效果，本发明实现了风冷和水冷双重降温功效。在冬季，可以在本发明所述的具有外部散热翅片段加装保温棉套，以防止降温过快。
而受热段L则设置在冷却段的下部，其与上述的内管10为一体结构，
所述的受热段L内部还设置一圆筒形金属丝网8，且圆筒形金属丝网8的外壁与受热段L的管内壁具有一定的距离,圆筒形金属丝网8的上端口为一喇叭形口，喇叭形口的外沿与上述的冷却段M的内管10下端的内管壁焊接，喇叭形口的内沿与圆筒形金属丝网8的上端口焊接，而在上述的圆筒形金属丝网8的外壁与上述的受热段L的内壁之间设置有倾斜角度的支撑，以加强圆筒形金属丝网8的牢固性和稳定性，且上述的支撑沿圆筒形金属丝网8的外壁向上倾斜，圆筒形金属丝网8上回流的冷凝液体不会流向受热段的管内壁，避免了冷凝液体与受热段L的内壁面接触。
此外，还可以在上述的受热段L的外壁上涂覆有不粘连涂料，如特氟龙涂料等，可更有效地防止本发明所述的受热段结痂。
在冷却段M上部还设置了用于密封的上封头6和吊耳7，吊耳7焊接在上封头6的顶部，上封头6焊接在内管10的顶部，而在受热段L的底部还焊接有下封头4。
本发明所述的热管换热器R的规格可以为：Ф102mm×3.5mm×11100mm，受热段L长度：6500mm，冷却段M总长度4600mm，其中冷却段M翅片6段的长度为4500mm。
本发明的工作过程为：本发明所述的受热段L伸入到分解槽的流体中吸收热量，并将热量传导至冷却段M，在冷却段M，热量与循环冷却水进行换热，实行降温，即冷却水从外套管1下端经供水连接橡胶管由进水管接口2进入外套管1，沿螺旋导流槽道9从外套管1上部的出水管接口3通过排水连接橡胶管流出，进入排水管道实现氧化铝分解槽符合生产工艺的降温的要求。
在经过冷却段M降温后，在冷却段M形成了冷凝液体并回流，其沿圆筒形金属丝网8回流到受热段L，在回流的过程中，其不与受热段L的管内壁接触，进而不会造成受热段L管壁内外温差，因此不会造成在受热段的管外壁上结痂的情况发生，大大提高了换热效率和工作效率。
以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1. 一种氧化铝分解槽降温热管换热器，包括冷却段和受热段，其中冷却段包括内管和外套管，外套管的下部焊接进水管接口，顶部焊接出水管接口，而受热段则设置在冷却段的下部，其与上述的内管为一体结构，其特征在于，所述的受热段内部还设置一圆筒形金属丝网，且圆筒形金属丝网的外壁与受热段的管内壁具有一定的距离。
2.根据权利要求1所述的氧化铝分解槽降温热管换热器，其特征在于：所述的圆筒形金属丝网的上端口为一喇叭形口，喇叭形口的外沿与上述的冷却段的内管下端的内管壁焊接，喇叭形口的内沿与圆筒形金属丝网的上端口焊接。
3.根据权利要求1所述的氧化铝分解槽降温热管换热器，其特征在于：所述的圆筒形金属丝网的外壁与上述的受热段的内壁之间设置有倾斜角度的支撑。
4.根据权利要求1所述的氧化铝分解槽降温热管换热器，其特征在于，所述的外套管上部的外周面上还设置有外部散热翅片。
5.根据权利要求1所述的氧化铝分解槽降温热管换热器，其特征在于，所述的受热段的外壁上涂覆有不粘连涂料。
6.根据权利要求5所述的氧化铝分解槽降温热管换热器，其特征在于，所述的不粘连涂料为特氟龙涂料2。
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