CN105329924A - 一种低速氧化铝管道化溶出换热装置 - Google Patents

Abstract

为了达到加热矿浆、促进矿浆内氢氧化铝溶出的目的，本发明公开了一种低速氧化铝管道化溶出换热装置，包括外套管（1）和内管（2），内管（2）中的矿浆与内外管间的加热媒质以相反方向流动，所述内管（2）的管壁呈周期性不规则变截面状。内管（2）根据实际需要可以是单管、也可以是多管形式，但均为波纹内管。采用本发明的氧化铝管道化溶出换热装置，可以获得比传统氧化铝管道化换热装置高1.5～3倍的换热效果，同时有效的抑制了管内料浆结疤的生成，并具有结构简单的特点，可广泛的运用在氧化铝工程之中。

Description

一种低速氧化铝管道化溶出换热装置

技术领域

本发明涉及一种低速、低能耗的高效氧化铝管道化溶出换热装置，属于氧化铝冶炼技术领域。

背景技术

高压溶出作为拜耳法生产氧化铝的核心工艺过程与耗热工序，其工艺、技术指标上的好坏不仅反映出溶出过程本身的先进性和经济性，而且直接影响到氧化铝生产的各项经济指标。对管道化溶出装置的改进无疑对氧化铝生产的技术进步、节能降耗有着巨大的意义。

自氧化铝管道化溶出工艺发明以来，采用的均是普通的光滑形内管。而氧化铝管道化溶出装置，究其本质仍是一种套管式换热器，也就是结构最简单的管壳式换热器。在国内外其他行业的应用中，套管式换热器已取得了长足的进步，产生了大量的特殊形式的套管换热器。而在氧化铝生产领域，由于套管换热器的应用时间较短，管内矿浆具有高温、高压、易结疤的特点，仍采用的是传统的光滑形内管的套管式换热器。

传统光滑形内管的套管式换热器在具体工程实际中发现其存在以下不足：

1)传热系数低，造成管道偏长，投资大；

2)管壁结疤现象严重；

3)高温高压下，管道、尤其是弯管部分磨损大，管道寿命低。

其中结疤问题尤其明显，已成为制约氧化铝溶出管道化热交换的应用的重大因素。

因此本发明的目的就是要：改进传统的氧化铝管道化换热器结构形式，以获得较大的传热系数、减缓其结疤现象、以及提高换热器寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种低速氧化铝管道化溶出换热装置，结构简单，使用和操作方便，加热效果好，结疤少，能耗低，以克服现有技术问题的不足。

本发明采取的技术方案为：一种低速氧化铝管道化溶出换热装置，包括外套管和内管，内管中的矿浆与内外管间的加热媒质以相反方向流动，所述内管的管壁呈周期性不规则变截面状。

所述内管的截面形状包括内凹弧形、外凸弧形、双向弧形、梯形和螺线形。

外套管中的内管为多管或单管形式，其目的是为设计者提供更多的选择，方便平衡能耗，换热系数，换热器长度等等参数。

同一外套管中的多根内管截面形状不同，这样一来可以利用不同截面的内管的性质差异重新组合设计，达到预期的换热效果。进一步，可以通过差异化同一外套管中的多根内管来实现上述目的，例如，管径不同，截面变化周期不同等等。

外套管和内管组成的管道化溶出换热装置，由内外管间的流动加热媒质对内管中的矿浆进行加热，矿浆与加热媒质以相反方向流动，其中内管的管壁呈周期性变截面不规则状。

内管采用周期性变截面不规则管壁（包括内凹弧形、外凸弧形、双向弧形、梯形和螺线形等）的目的是让内外管中的流体在内管壁附近产生局部稳流，增加换热效果；同时由于不论采用哪种形式的变截面不规则管，其同等条件下的换热面积是传统的光滑内管套管换热器面积的1.2～1.5倍。故采用周期性变截面内管的管道化换热器换热效果理论上应优于传统的光滑内管套管换热器。

同时由于内管近壁处湍流的存在，使生产过程中产生的固体颗粒不易附着在内管的管壁；且即使少量的附着也会由于热膨胀系数的不同、及管壁弯曲的特点而脱落。因此能较好的缓解换热器内的结疤情况。

本发明与现有技术相比，管道化换热器采用了波形管作为内管，可较好的起到增大传热系数、较少管内结疤的效果，可显著的减少管道化换热器总制造长度、及延长结疤清洗周期。并具有设备使用寿命更长、节能降耗的特点。

附图说明

图1和图2为传统氧化铝溶出管道化换热器（光滑内管）的局部结构示意图；

图3为本发明氧化铝管道化换热器单内管情况时的局部结构示意图；

图4为本发明氧化铝管道化换热器多内管情况时的局部结构示意图；

图5为本发明氧化铝管道化换热器内凹弧形截面内管的示意图；

图6为本发明氧化铝管道化换热器外凸弧形截面内管的示意图；

图7为本发明氧化铝管道化换热器双向弧形截面内管的示意图；

图8为本发明氧化铝管道化换热器梯形截面内管的示意图。

具体实施方式

现有典型的氧化铝溶出管道化换热器如图1所示,其直段局部详图如图2所示。该管道化换热器的内外管均为光滑的管子。正常生产时除图中所示的三内管形式的换热器外，还有单内管形式及四内管形式等。

实施例1：

本发明所提出的低速氧化铝管道化溶出换热器如图3（单内套管方式）所示。其内管2采用管径呈周期变化波形管，即内凹弧形，这种方式的换热器综合传热系数远大于常规的光管形换热器。故可以将多根内管合并为单根，以降低矿浆输送的泵的功率，进而降低能耗；也可保留原有多内管结构，但减少换热器的总长度，以节省一次投资。

实施例2：

本发明所提出的低速氧化铝管道化溶出换热器如图4（多根内套管方式）所示。保留多根内管2，同时内管2采用管径呈周期变化波形管方式，图中为内凹弧形，这种方式的换热器综合传热系数远大于常规的光管形换热器，可以减少换热器的总长度，即总用材料量，节省一次投资。

实施例3：

本发明所提出的低速氧化铝管道化溶出换热器的内管2，为沿长度方向管径周期性变化的波形管，波形管的管壁可以是内凹弧形（图3，4）、外凸弧形（图6）、双向弧形（图7）、梯形（图8）、螺线形等所有周期性变化形状。

实施例4：

本发明所提出的低速氧化铝管道化溶出换热器的内管2有多根，例如3根，3根内管2采用1根外凸弧形（在下方），2根内凹弧形（在上方）的组合形式，又如4根内管2，采用2根梯形（在上方），2根双向弧形（在下方）。详细的设置情况可以采用计算机软件模拟其散热变化，结合具体工矿搭配。

Claims (4)

1.一种低速氧化铝管道化溶出换热装置，其特征在于：包括外套管（1）和内管（2），内管（2）中的矿浆与内外管间的加热媒质以相反方向流动，所述内管（2）的管壁呈周期性不规则变截面状。

2.根据权利要求1所述的一种低速氧化铝管道化溶出换热装置，其特征在于：所述内管（2）的截面形状包括内凹弧形、外凸弧形、双向弧形、梯形和螺线形。

3.根据权利要求1所述的一种低速氧化铝管道化溶出换热装置，其特征在于：外套管（1）中的内管（2）为多管或单管形式。

4.根据权利要求3所述的一种低速氧化铝管道化溶出换热装置，其特征在于：外套管（1）中的多根内管（2）截面形状不同。