CN102952932B - 一种传质交换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种传质交换器，它包括反应管（30）、管道、控制阀、显示器和电路控制部分，其特征是反应管（30）的进口管道与氢气管道和传质气体管道连通，氢气管道和传质气体管道上分别设有氢气和传质气体的流量控制装置，反应管（30）内的进口端设有加热设备，反应管（30）内置设有分子筛（32），反应管（30）的出口管道与过滤器（34）连接后由混合气体管道引入退火炉（33）内。本发明以市场上现有的具有“惰性”元素的多种低温液体，按不同元素不同比例配比而成，完全取代了传统液氨在光亮退火时所产生的作用。尤其值得在铁及铁基合金、铜及铜基合金的冷轧板、带、管、丝等金属材料表面光亮退火时推广使用。
Description
技术领域
本发明属于热处理设备技术领域，主要应用于铁及铁基合金、铜及铜基合金的冷轧板、带、管、丝等金属材料表面光亮退火时所需的冷却气体保护，具体涉及一种传质交换器。
背景技术
铁及铁基合金、铜及铜基合金的冷轧板、带、管、丝等金属材料表面光亮退火时，目前大都采用一种冷却气体——液氨。液氨经高温分解后产生75-80%氢气和20-25%氮气，氨燃烧气氛是一种氮基可控气氛，可用于铁基合金，铜基合金等光亮退火，正火，淬火，回火，钎焊及时效等多种热处理保护气氛，又可作粉末冶金的还原和烧结气氛，使上述金属经过热处理后能保持金属材料表面原有的光亮度。由于液氨及氨气是有毒、易燃气体，CAS: 7664-41-7，属国家安监部门重点监管的危险化学品之一。使用单位必须专人持证上岗，如储存量超过临界量将构成重大危险源；操作不当或发生泄漏会造成人员中毒、爆炸和环境污染；液氨分解出来的氢气属易燃易爆气体，如操作或使用不当，极易产生爆炸，造成重大人员和财产损失；液氨分解时需要消耗大量的能源，使退火热处理工艺成本居高不下。
正因为传统金属材料表面光亮退火时采用液氨分解，既有高度危险性且成本高，所以能否找到安全高效替代品，特别是安全高效替代品的控制设备就显得十分必要。
发明内容
通过实验和试产证明惰性的低温液体，在室温环境下经传热、传质后，产生的惰性混合气体，再和和少量氢气混合，在高温退火炉内不分解、不反应、不膨胀，非常稳定。作为保护氛围进行光亮退火，能彻底消除液氨对人体及环境的危害，避免发生液氨分解时产生的氢气爆炸事故。因此，使用惰性气体和少量氢气混合，采用智能化交换器控制系统，能完全取代传统液氨在光亮退火时所产生的作用，而本发明目的就在于提供了一种智能化交换器控制系统即传质交换器。
本发明的技术解决方案：
一种传质交换器，它包括反应管、管道、控制阀、显示器和电路控制部分，反应管的进口管道与氢气管道和传质气体管道连通，氢气管道和传质气体管道上分别设有氢气和传质气体的流量控制装置，反应管内的进口端设有加热设备，反应管内置设有分子筛，反应管的出口管道与过滤器连接后由混合气体管道引入退火炉内。
优选：所述流量控制装置中：氢气流量的控制装置为控制阀和氢气压力表，传质气体的流量控制装置为压力控制器、传质压力表、控制阀及流量计；氢气管道分别与控制阀及氢气压力表顺序连通后，再由氢气管道与反应管的进口管道连通；传质气体管道分别与压力控制器、传质压力表、控制阀及流量计顺序连通后，再由传质气体管道与反应管的进口管道连通。
上述它还包括热交换器，传质入口管道通过控制阀与热交换器的一路热交换管连通，由传质气体管道引出，传质气体管道再分别与压力控制器、传质压力表、控制阀及流量计顺序连通，再由传质气体管道与反应管进口管道连通；反应管的出口管道与热交换器的另一路热交换管连通，连通后，由混合气体管道引出，与过滤器、控制阀及出口压力表顺序连接后，由混合气体管道引入退火炉内。
上述氢气管道与氢气发生装置连接，氢气发生装置包括溶液池和电解槽，溶液池和电解槽连通，电解槽的气水出口与气水分离器连通，气水分离器与氢气管道连通后，氢气管道与控制阀及氢气压力表顺序连通，再由氢气管道与反应管的进口管道连通。
所述反应管设有三根，反应管的进口管道与第一反应管的进口连通，第一反应管内的进口端设有加热设备，第一反应管的出口由反应管道分别引入第二和三反应管，所述反应管道上分别与温度控制器及反应压力表顺序连接，第二和三反应管的出口管道并联后通过控制阀与反应管的出口管道，并联前，第二和三反应管的出口管道分别由控制阀引出。
所述加热设备包括加热棒、加热开关和温度控制器，加热棒与加热开关和温度控制器连接。
所述电路控制部分包括：电源开关与电源指示灯和电源电压表接通，单元工作开关与第一、第二接触器接通，第一、第二接触器与第一、第二整流开关电源接通，第一、第二整流开关电源分别与时间继电器和电解槽接通，还与第一、第二单元电流表接通；加热开关与第三接触器接通，第三接触器接通加热棒，同时与温度控制器和总电流表接通。
本发明的有益效果：
1、本发明以市场上现有的具有“惰性”元素的多种低温液体，按不同元素不同比例配比而成，其中氢气只是少量使用，因此传质是安全的，完全取代了传统液氨在光亮退火时所产生的作用。
2、本发明融合了自动稳压、自动调节温度，自动净化等多种自动控制技术，大大提高其稳定性、安全性，使用时操作非常方便。本设备耗电量小，装机总容量＜0.3千瓦。
3、本发明操作简单，使用方便，安全可靠，符合国家提倡的“十二·五”节能环保规划。
4、本发明给广大冷轧退火炉（连续式退火炉、钟罩式退火炉、楼式退火炉）企业带来新的经济增长点，是消除事故隐患和实现节能降耗的双赢项目。
5、本发明经多家企业试用，取得了良好的经济效益和社会效益，深受用户欢迎。
附图说明
图1是本发明实施例1主视结构示意图。
图2是本发明实施例1后视结构示意图。
图3是本发明实施例1连接结构示意图。
具体实施方式
本发明通过下面的实施例可以对本发明作进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。
实施例1：
传质交换器分前面、后面、左侧面和右侧面四面。
⑴前面分上、中、下三部分，上部第一排设有单元电流表1，单元电流表2，电源指示灯3，单元工作开关4，加热开关5，总电流表6，电源电压表7；
上部第二排设有流量计 8，出口压力表9，氢气压力表10，反应压力表11，传质压力表12；
中部为柜式结构，柜内设有温度控制器13，时间继电器14，控制阀15，气水分离器16，溶液池17，压力控制器18，整流开关电源19、20，电解槽22；柜门板上设有接线端23、接触器24 、25、26和电源开关27组成的电路控制面板，及门锁21；
下部设有热交换器29和过滤器34。
用于显示各单元气体压力；各单元气体工作情况是否正常；工作效能情况；气体瞬时流量和累计流量。过滤器34过滤惰性气体中的粉尘，热交换器29使惰性低温液体蒸发为气体。
机箱顶部设有报警器28；
⑵后面设有三根反应管30，第一根反应管内设有加热棒31，三根反应管内各设有分子筛32，分子筛32对惰性气体起到催化和吸附作用。
⑶左侧面在一定高度处安装进入阀门，调节控制传质流量。
⑷右侧面在一定高度处安装出气阀门，调节控制传质气体流量。
所述各设备、显示器和仪表通过管道或电路连接。
首先连接各条管路：将低温液体杜瓦罐与本设备传质入口管道35连接，进入热交换器29后，通过热变换，使低温液体变成气体与控制阀连接，在该段传质气体管道中抽两点接口，第一个接口与压力控制器18连接，低于设定压力时报警器28报警；第二个接口与传质压力表12连接，观察气化后的工作压力，传质气体管道再与流量计8进口连接，传质气体管道出口与第一根反应管上端的进口管道连接，同时在该段的进口管道中抽出小口径与口氢气管道连接，该段氢气管道中抽出一个点接口与氢气压力表10连接，氢气管道再与控制阀15连接，然后再与气水分离器16的出口连接，气水分离器16的进口与电解槽22出气口连接；在第一根反应管上端的进口管道处，氢气与传质气体进行混合，在反应管之间的反应管道上抽出两个接口。第一接口与反应压力表11连接，观察反应管的工作压力；第二接口与温度控制器13连接，观察控制设定反应管工作温度。再通过三根反应管加温、催化、吸附反应后，由反应管30的出口管道至热交换器29的另一进口，与从传质入口管道35进入的低温液体进行热交换使低温液体提高温度变成气体，同时把反应后的高能混合气体的温度降低，再经过过滤器34阻隔气体中的粉尘，过滤器34出口通过混合气体管道与出气控制阀连接，调节控制气体流量与进入退火炉33膛内的压力，混合气体管道抽出一个点接口与出口压力表9连接，显示进入退火炉33膛内的压力。
首先连接电源：合上电源开关27，电源指示灯3亮，证明了电源已接通，电源电压表7指针停在220V位置，点动单元工作开关4，联通接触器24、25工作，接通整流开关电源19、20，时间继电器14，电解槽22工作，使单元电流表1、2动作，证明了该发生器工作正常，点动加热开关5，接触器26动作连接加热棒31工作，温度控制器13和总电流表6动作。
应用试验：
本实施例应用试验广东省清远市青山钢铁公司冷轧分厂，在其十二条连续式带材光亮热处理退火生产线中，对两条生产线进行试验，一台为304#不锈钢带材，厚度为0.27mm，宽度为650mm，线速度为每分钟18米；另一台为304#不锈钢带材，厚度为0.34mm，宽度为800mm，线速度为每分钟15.8米，进行生产测试。
准备好装有低温液体杜瓦罐2个，本实施例设备一台。连接好进气阀门和出气管道；接通电源，开启设备电源，缓慢打开液体杜瓦罐出液阀门；开启电解池工作开关，观察相关压力表显示是否在设定范围内；打开设备进气阀门使气体进入反应管进行吸附，此时电解池产生的高纯氢气和气体一起进入退火炉，替代原先的液氨分解气体，密切观察各仪表的工作状况；调整各仪表显示数据直到在设定范围内。
经对两台炉使用后，用户反映本发明操作简单、使用安全，且有利于保证产品质量：钢带表面光洁度和手感（光滑度）比传统工艺更好，硬度等各项机械性能指标达到或超过了传统工艺，完全达到预期效果。
综上所述，本实施例设备所产生的混合气体取代传统液氨分解无疑是一种极佳方法，尤其值得在铁及铁基合金、铜及铜基合金的冷轧板、带、管、丝等金属材料表面光亮退火时推广使用。
Claims (7)
1.一种传质交换器，它包括反应管（30）、管道、控制阀、显示器和电路控制部分，其特征是反应管（30）的进口管道与氢气管道和传质气体管道连通，氢气管道和传质气体管道上分别设有氢气和传质气体的流量控制装置，反应管（30）内的进口端设有加热设备，反应管（30）内置设有分子筛（32），反应管（30）的出口管道与过滤器（34）连接后由混合气体管道引入退火炉（33）内。
2.根据权利要求1所述的一种传质交换器，其特征是所述流量控制装置中：氢气流量的控制装置为控制阀和氢气压力表（10），传质气体的流量控制装置为压力控制器（18）、传质压力表（12）、控制阀及流量计（8）；氢气管道分别与控制阀及氢气压力表（10）顺序连通后，再由氢气管道与反应管（30）的进口管道连通；传质气体管道分别与压力控制器（18）、传质压力表（12）、控制阀及流量计 （8）顺序连通后，再由传质气体管道与反应管（30）的进口管道连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种传质交换器，其特征是它还包括热交换器（29），传质入口管道（35）通过控制阀与热交换器（29）的一路热交换管连通，由传质气体管道引出，传质气体管道再分别与压力控制器（18）、传质压力表（12）、控制阀及流量计（8）顺序连通，再由传质气体管道与反应管（30）进口管道连通；反应管（30）的出口管道与热交换器（29）的另一路热交换管连通，连通后，由混合气体管道引出，与过滤器（34）、控制阀及出口压力表（9）顺序连接后，由混合气体管道引入退火炉（33）内。
4.根据权利要求1或2所述的一种传质交换器，其特征是氢气管道与氢气发生装置连接，氢气发生装置包括溶液池（17）和电解槽（22），溶液池（17）和电解槽（22）连通，电解槽（22）的气水出口与气水分离器（16）连通，气水分离器（16）与氢气管道连通后，氢气管道与控制阀及氢气压力表（10）顺序连通，再由氢气管道与反应管（30）的进口管道连通。
5.根据权利要求1或2所述的一种传质交换器，，其特征是所述反应管（30）设有三根，反应管（30）的进口管道与第一反应管的进口连通，第一反应管内的进口端设有加热设备，第一反应管的出口由反应管道分别引入第二和三反应管，所述反应管道上分别与温度控制器（13）及反应压力表（11）顺序连接，第二和三反应管的出口管道并联后通过控制阀与反应管（30）的出口管道，并联前，第二和三反应管的出口管道分别由控制阀引出。
6.根据权利要求1或2所述的一种传质交换器，其特征是所述加热设备包括加热棒（31）、加热开关（5）和温度控制器（13），加热棒（31）与加热开关（5）和温度控制器（13）连接。
7.根据权利要求1或2所述的一种传质交换器，其特征是所述电路控制部分包括：电源开关（27）与电源指示灯（3）和电源电压表（7）接通，单元工作开关（4）与第一、第二接触器（24、25）接通，第一、第二接触器（24、25）与第一、第二整流开关电源（19、20）接通，第一、第二整流开关电源（19、20）分别与时间继电器（14）和电解槽（22）接通，还与第一、第二单元电流表（1、2）接通；加热开关（5）与第三接触器（26）接通，第三接触器（26）接通加热棒（31），同时与温度控制器（13）和总电流表（6）接通。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Owner name: LI MINGJUE Free format text: FORMER OWNER: LI BANGFA Effective date: 20131231 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 344400 FUZHOU, JIANGXI PROVINCE TO: 325206 WENZHOU, ZHEJIANG PROVINCE |
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Effective date of registration: 20131231 Address after: 325206 No. 246 Middle Road, Ting Tian street, Ruian, Zhejiang Patentee after: Li Mingjue Address before: 344400 Jiangxi County, Jiangxi City, Yihuang province rich industrial park, Fuzhou Rui Sheng Metal Industry Co., Ltd. Patentee before: Li Bangfa |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI MINGYU ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: LI MINGJUE Effective date: 20150715 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150715 Address after: 200000 Shanghai Guo Shou Jing Road, Zhangjiang hi tech Park No. 351 Building No. 2 room A638-15 Patentee after: Shanghai Ming Yu Energy Science Co., Ltd Address before: 325206 No. 246 Middle Road, Ting Tian street, Ruian, Zhejiang Patentee before: Li Mingjue |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160329 Address after: 325206 No. 246 Middle Road, Ting Tian street, Ruian, Zhejiang Patentee after: Li Mingjue Address before: 200000 Shanghai Guo Shou Jing Road, Zhangjiang hi tech Park No. 351 Building No. 2 room A638-15 Patentee before: Shanghai Ming Yu Energy Science Co., Ltd |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170928 Address after: 224005 Jiangsu province Yancheng City County Sheyang County town prosperous avenue 88 Patentee after: Yancheng Weiyi energy saving equipment Co., Ltd. Address before: 325206 No. 246 Middle Road, Ting Tian street, Ruian, Zhejiang Patentee before: Li Mingjue |