CN103344140B - 氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体公开了一种氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置及方法，包括一个金属筒体，所述的金属筒体内径向用一个金属隔板上下隔开，隔板上面为低温介质室、隔板下面为高温介质室，且所述的低温介质室和高温介质室设有贯穿于隔板的热管，所述的热管每根单独工作。本发明是根据项目工况运行条件，采用换热设备除垢的装置进行定期清除污垢。换热设备除垢装置与氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置密切结合，采用互补技术，对由于易结垢介质产生的污垢进行清理，一方面解决了结垢难题，同时确保了氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置在余热回收利用和治理污染项目的高效运行。

Description

氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置及方法。
背景技术
氧化铝高低压溶出过程中产生的对空排放废蒸汽含有较高的热值。由于氧化铝生产过程中废蒸汽排放量较大，造成大量的热能浪费。在针对氧化铝废蒸汽废余热介质进行余热回收利用中，会造成余热回收装置结垢，直接影响余热的回收和利用效率，结垢严重者会造成余热回收装置报废。这部分废蒸汽含有多种有害物质，对环境污染严重。
为此，对废余热回收利用装置进行除垢专项设计，使其能够根据余热回收利用项目工况定期进行除垢，延长余热回收装置的使用寿命，达到高效余热回收利用的目的。
在对废蒸汽余热回收利用的同时，该装置把有害汽体转化为液体进行回收，对有害汽体对空排放做到了治理。
发明内容
本发明的目的是解决余热回收利用装置在实施对易结垢流体进行余热回收利用时的结垢与不足，提供一种用于氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置及方法。
本发明采用下述技术方案：
氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置，包括一个金属筒体，所述的金属筒体内径向用一个金属隔板上下隔开，隔板上面为低温介质室，隔板下面为高温介质室，且所述的低温介质室和高温介质室设有贯穿于隔板的热管，所述的热管每根单独工作。
在低温介质室的外壁上设有与其相通的进水口，在高温介质室的外壁上设有与其相通的进气口。
在金属筒体的顶部设有与其相通的出水口，底部设有与其相通的凝结水排放口。
在所述的金属筒体内设有金属螺旋板，使冷热介质在热交换时沿螺旋通道运动，以消除换热死角，提高装置的换热效率。
在所述的热管与隔板的连通处密封焊接。
氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的方法，包括以下步骤:
步骤1、氧化铝生产中废蒸汽流经高温介质室，通过贯穿于隔板的热管传递到低温介质室；
步骤2、高温蒸汽所含热能经由高温介质室通过，冲刷热管，热能向低温介质室传递并对氧化铝生产工艺中赤泥水进行加热；
步骤3、氧化铝生产工艺中赤泥水从进水口进入，经由热管加热再从出水口流出，进入到氧化铝生产工艺中赤泥水热水槽；
步骤4、经过降温的废蒸汽变成低温凝结水，通过凝结水排放口排放到氧化铝溶出备用热水槽内；
步骤5、待整个工艺过程完成后，利用换热设备除垢的装置对热管上的污垢进行除垢。
步骤5所述的换热设备除垢的装置包括除垢刀头、软管和动力装置，所述的软管连接动力装置和除垢刀头，所述的软管的内径大于热管外径。
所述的软管为能伸缩的弹性装置。
所述的刀头包括一个环形的固定刀架，在固定刀架的内侧均匀安装有若干刀片，且在固定刀架的顶端设有凸爪，所述的凸爪与软管连接。
所述的换热设备除垢的装置除垢方法如下：
把除垢刀头套在已结垢的热管上，刀头通过软管在动力装置的作用下进行旋转和伸缩，刀片切削污垢，这样就可以把污垢切削干净，恢复热管的热效率。
把对空排放的废蒸汽通过余热回收利用后凝结成水，并把凝结水回收利用。
本发明的工作原理：
从热力学的角度看，热管之所以具有良好的导热能力，源自物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。从热传递的三种方式来看（辐射、对流、传导），其中热传导最快。热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态，充入适当的导热介质液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端，另外一端为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸汽在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。
本发明以废余热回收利用、节约能源、减少和治理有害汽体排放为主要目的，充分把废余热介质的余热资源对可利用介质进行加热，把热能进行高效置换，使废热能得以充分利用。同时把废蒸汽余热回收及治理污染的装置设计为可拆卸的封头，根据项目工况运行条件，采用换热设备除垢的装置定期清除污垢，始终保持余热回收利用项目高效运行。
本发明的着眼点是回收利用热能和治理有害汽体排放；其存在的难点是由于装置结垢不能保障回收利用热能和治理有害气体排放的连续进行；其解决的方法是根据项目工况运行条件，采用换热设备除垢的装置进行定期清除污垢；其目的是始终保持余热回收利用和治理有害气体排放项目高效运行。
用于换热设备除垢的装置是专项针对氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置在余热回收利用过程中易结垢而设计的。该装置与氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置密切结合，采用互补技术，对由于易结垢介质产生的污垢进行清理，一方面解决了结垢难题，同时确保了氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置在余热回收利用和治理污染项目中高效运行。
本发明的有益效果是：
1、采用优质换热元件——热管
（1）热管是靠工质相变时吸收和释放汽化潜热，以及工质流动来传导热量的，导热率高，其导热能力远远大于已知的任何列管换热器。
（2）采用热管侧高频焊接翅片的工艺扩展换热面积，其传热系数与传统列管换热器相比可提高5倍以上。
（3）安全可靠性高。即使单根热管失效，也绝不会发生冷热流体掺杂，影响正常工序的安全运行。用于易燃、易爆、腐蚀、多尘、多杂质等流体的换热场合具有很高的安全可靠性。
（4）节省占地面积。由翅片管制成的换热元件与换热装置组合使用时，其结构紧凑、装置重量轻、节省场地，可适用于有限的安装空间。
（5）运行成本低。由于热管工作不需要动力，无运动部件，不产生噪音，冷热流体均在管外流动，且通过隔板完全分开，单根热管独立工作，互不影响。
（6）适用范围广。装置采用了复合设计，可根据不同工况实现加热不同的易结垢介质。
2、设计可拆卸的氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置
（1）把氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置设计为常压容器。
（2）氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置的封头可拆卸，有益于对污垢的清洗。
（3）螺旋板亦可拆卸，确保对热管除垢干净。
3、设计了与氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置配套使用的换热设备除垢的装置
（1）针对氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置运行时容易结垢，设计了专用装置用于换热设备除垢。
（2）换热设备除垢的装置可有效对污垢进行彻底清除。
（3）经过除垢后的氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置重新组装后，恢复原有的技术性能。
（4）该装置操作方法简便、安全可靠、用时短、见效快、效率高。
附图说明
图1为本发明中氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置示意图；
图2为本发明中除垢的装置刀头主视图；
图3为本发明中除垢的装置刀头俯视图；
图4为本发明的除垢的装置示意图；
其中：1.筒体，2.法兰，3.热管，4.进水口，5.出水口，6.进气口，7.凝结水排放口8.隔板，9.螺旋板，10.高温介质室,11.低温介质室，12.凸爪，13.刀片，14.固定刀架，15.动力装置，16.软管，17.刀头。
具体实施方式
下面结合附图以及回收氧化铝高压溶出时排空的高温蒸汽余热加热氧化铝生产工艺中赤泥水实例对本发明做进一步的阐述。
如图1-图4所示，本发明包括一个金属筒体1，所述的金属筒体1中间用一个金属隔板8隔开，隔板8上面为低温介质室11、隔板8下面为高温介质室10，且所述的低温介质室11和高温介质室10设有贯穿于隔板8的热管3，所述的热管3每根单独工作。
在低温介质室11的外壁上设有进水口4，在高温介质室10的外壁上设有进气口6。
在金属筒体1的顶部设有出水口5，底部设有凝结水排放口7，筒体1顶部的两侧设有法兰2。
在所述的金属筒体1内设有螺旋板9，使冷热介质在热交换时沿螺旋通道运动，以消除换热死角，提高装置的换热效率。
在所述的热管3与隔板8的连通处密封焊接。
余热回收的方法，如下：
步骤1、流经高温介质室10的高温蒸汽中所含热能，通过贯穿于隔板8的热管3传递到低温介质室11。
步骤2、高温蒸汽所含热能经由高温介质室10通过冲刷热管3，热能向低温介质室11传递并加热氧化铝生产工艺中的赤泥水。
步骤3、氧化铝生产工艺中低温赤泥水从进水口4进入，经由热管3加热再从出水口5流出，并与氧化铝生产工艺中赤泥水热水槽连接。
步骤4、经过热能释放的废蒸汽变成低温凝结水，通过凝结水排放口7排出到备用热水槽内。
步骤5、所述的氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置，上部分为低温介质室11，下部分为高温介质室10。
步骤6、所述的热管3通过隔板8贯穿于高温介质室与低温介质室之间，贯通处满焊密封处理。
步骤7、所述的热管3经由热工计算按设计进行规格、数量、排序布置。
步骤8、所述的余热回收装置除垢方法
在确定氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置运行中热效率大幅下降时，首先停止装置运行，打开装置封头，取出装置内螺旋板，采用换热设备除垢的装置实施对氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置进行除垢。
除垢专用工具—换热设备除垢的装置，主要有除垢刀头17，连接软管16和动力装置15组成，软管16用弹簧做成，软管16内径能套下热管3，动力通过软管16传递给除垢刀头17，刀头17内有刀片13。除垢时把除垢刀头17套在已结垢的热管3上，刀头17通过软管16在动力作用下旋转，刀片切削污垢，这样就可以把污垢切削干净，恢复热管3的热效率。
步骤8、换热设备除垢的装置中刀头的使用方式
软管16与凸爪12连接，刀片13安装在固定刀架14上。

Claims (3)

1. 氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的方法，其装置，包括一个金属筒体，所述的金属筒体内径向用一个金属隔板上下隔开，隔板上面为低温介质室、隔板下面为高温介质室，且所述的低温介质室和高温介质室设有贯穿于隔板的热管，所述的热管每根单独工作；其特征在于，包括以下步骤:
步骤1、氧化铝生产中废蒸汽流经高温介质室，通过贯穿于隔板的热管传递到低温介质室；
步骤2、高温蒸汽所含热能经由高温介质室通过，冲刷热管，热能向低温介质室传递并对氧化铝生产工艺中赤泥水进行加热；
步骤3、氧化铝生产工艺中低温赤泥水从进水口进入，经由热管加热再从出水口流出，进入到氧化铝生产工艺中赤泥水热水槽；
步骤4、经过降温的废蒸汽变成低温凝结水，通过凝结水排放口排放到备用热水槽内；
步骤5、待整个工艺过程完成后，打开装置封头，取出螺旋板准备除垢；
步骤6、利用换热设备除垢的装置对热管上的污垢进行除垢；
步骤7、对废蒸汽余热回收及治理污染装置进行组装后继续使用；
步骤5所述的换热设备除垢的装置包括除垢刀头、软管和动力装置，所述的软管连接动力装置和除垢刀头，所述的软管用弹簧做成，其内径大于热管外径。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的刀头包括一个环形的固定刀架，在固定刀架的内侧均匀安装有若干刀片，且在固定刀架的顶端设有凸爪，所述的凸爪与软管连接。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的换热设备除垢的装置除垢方法如下：
在确定氧化铝生产中废蒸汽余热回收及治理污染的装置运行中热效率大幅下降时，首先停止装置运行，打开装置封头，取出装置内螺旋板，把除垢刀头套在已结垢的热管上，刀头通过软管在动力装置的作用下进行旋转和伸缩，刀片切削污垢，这样就把污垢切削干净，恢复热管的热效率。
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