CN106051738A - 一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，涉及蒸汽回收利用领域；包括管壳和冷却管，管壳的两端相对设置进水接口和出水接口，进水接口和出水接口之间通过管壳内的若干冷却管连通，进水接口和出水接口之间的管壳内形成密封的内腔；管壳靠近进水接口一端设有连通其内腔的排气口，管壳靠近出水接口一端设有连通其内腔的进气口；还包括小板式热交换器，管壳的进水接口通过保温管连接溶出二次水的出水口；在管壳上相对排气口一侧设有连通管壳内腔的排水口，排水口通过冷凝水罐连接蒸发热水站；进气口通过保温管连接高温料浆槽罐的槽盖，出水接口连接蒸发热水站。本发明通过回收蒸汽并进行热交换，同时冷凝成液体水并用于蒸汽发生。

Description

一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置

技术领域

本发明涉及蒸汽回收利用领域，特别是一种精液槽、粗液槽中蒸汽的回收再利用装置。

背景技术

在氧化铝生产工艺中，高温的粗液、精液产生蒸汽从槽顶冒出外排，且蒸汽全部排到大气中，温度高达(105℃左右)，为改善现场环保环境，全面有效利用余热。因此，需要增加一台管束进行余热再回收利用。同时再利用母液小板式经过降温的水进行换热后，再回蒸发热水站。蒸汽经过冷凝后，冷凝水还回蒸发热水站。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，实现氧化铝生产工艺中对高温料浆槽罐产生的蒸汽再回收利用，具体是回收高温料浆槽中精液槽、分解粗液槽的蒸汽，汇总到回收再利用装置中与小板式热交换器出来的低温的溶出二次水换热，达到减少蒸汽浪费，同时提高溶出二次水温；这里即改善了现场环境又将余热回收到系统中；蒸汽在改过程中冷凝成液体冷凝水，该冷凝水收集后重新输入蒸发热水站，用于蒸汽发生或作为赤泥洗水使用，实现二次利用。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，包括管壳和冷却管，管壳的两端相对设置进水接口和出水接口，进水接口和出水接口之间通过管壳内的若干冷却管连通，进水接口和出水接口之间的管壳内形成密封的内腔；所述管壳靠近进水接口一端设有连通其内腔的排气口，管壳靠近出水接口一端设有连通其内腔的进气口；还包括用于溶出车间的溶出二次水与分解槽分解母液热交换的小板式热交换器，所述管壳的进水接口通过保温管连接小板式热交换器低温溶出二次水的出水口；在所述管壳上相对排气口一侧设有连通管壳内腔的排水口，所述排水口通过冷凝水罐连接蒸发热水站；所述进气口通过保温管连接高温料浆槽罐的槽盖，所述出水接口连接蒸发热水站。

上述方案中，冷却管由小板式热交换器注入其流出的温度60-70℃左右的低温溶出二次水，其中回收后的蒸汽从管壳的进气口进入管壳内腔，并向排气口运动，在此过程中管壳内腔中蒸汽的运动方向和冷却管中低温溶出二次水的流动方向相反。这里回收的蒸汽的初入温度高达105℃，即蒸汽和低温溶出二次水的开始温差为40℃左右，蒸汽通过对冷却管加热，实现对低温溶出二次水的再次加热；在蒸汽不断移动过程中，蒸汽接触与其温差较大的冷却管，开始冷凝成液体并通过排水口流入冷凝水罐，不凝性气体从排气口排出。低温溶出二次水在进入冷却管时，温度最低，此时可以保证对蒸汽冷凝；随着沿冷却管移动，温度逐渐升高，在排出时温度可以上升1-3℃。通过热交换后的低温溶出二次水可以直接加入到蒸发热水站中。方案整个过程，对现有直排的蒸汽进行了有效再利用，改善了现场环保环境；且通过对低温溶出二次水热交换实现余热再利用，通过蒸汽冷凝回收可以得到100℃左右的冷凝水，可以从新投入蒸发热水站中，进行二次蒸汽发生。

优选的，还包括带阀门的旁通管，所述旁通管设置在管壳外且与管壳的进水接口和出水接口连通。旁通管可以调节低温溶出二次水通过装置后的温度大小，及在对装置检修时，维持该低温溶出二次水输送畅通。

优选的，所述进水接口、排气口和排水口上均设置阀门。通过阀门可以控制装置的正常运行。

优选的，所述管壳在出水接口一端设有换热腔和换热器，所述换热腔一侧连接出水接口，相对一侧连接冷却管；所述换热器沿换热腔的通道方向水平居中设置，所述换热器由两平行、厚度为0.4-1.2mm的铜薄板，沿螺距为8-14mm阿基米德螺线卷弯而成，两铜薄板相距2-5mm，两铜薄板的侧边通过焊接密封并形成呈阿基米德螺线设置的冷却通道；所述换热器的内侧端连接进气口，外侧端连接管壳的内腔。这里在于通过换热腔和换热器增强对低温溶出二次水的换热效果，及蒸汽在后续过程的冷凝效果。这里换热器浸泡在充满低温溶出二次水的换热腔中，其中换热器通过两铜板形成扁平的冷却通道或热交换通道，并通过将卷弯成阿基米德螺线状的柱型，增加接触面积及保证低温溶出二次水流通顺畅。蒸汽在换热器对低温溶出二次水热交换同时可以快速降温，在进入管壳的内腔后，温度变低、运动速度变慢，再间接接触较低温度的冷却管，其凝结速度变快。通过设置换热腔和换热器还可以减少装置的体积容量，降低其制造成本。

优选的，所述换热器的外轮廓距换热腔内壁20-30mm，所述出水接口最低位置不低于管壳端面高端的三分之二。这样使得低温溶出二次水可以注满换热腔，并保证低温溶出二次水与换热器有充分的接触。

优选的，所述换热器还包括进气管和出气管，所述进气管一端连接进气口，另一端连接换热器的内侧端，进气管换热器连接一端均布有若干出气孔，所述出气孔对应冷却通道设置；所述换热器的外侧端对应设置在换热器最低处，且通过出水管水平连接通管壳的内腔，出水管位置高于管壳的内腔的底部。首先，由于换热器内侧端起弯曲变换大，对蒸汽的流速阻碍较大，此时设置为进气口利用蒸汽初始流动速度大、温度高的特点，使其快速通过并避免在此凝结，造成凝结水阻塞换热器。其次，蒸汽热量初始温度较高，为了使其更好对低温溶出二次水进行热交换，将进气管设置在中间，可以有效利用其对外辐射，有效利用其热量。最后，出水管的位置设置最低位置且高于内腔的底部，这可以避免管壳内腔中的冷凝水回流阻塞，造成蒸汽流通不顺畅，从而引发蒸汽在换热器中大量凝结，最后影响换热器不能正常工作。

优选的，所述换热器与冷却管对应的一侧设置有排水管，排水管垂直设置且其底部为U型结构，排水管底部注有水且高度不高于换热器最低位置，排水管与管壳的内腔连通且高度不高于换热器最低位置；所述排水管依次与换热器螺旋低点处连通。蒸汽在进入换热器后，会有一定的冷凝，由于换热器呈螺旋状的，冷凝水一定程度上阻塞换热器正常运行，因此设置排水管可以排出换热器中的冷凝水，保证换热通道顺畅运行，同时设置U型结构可以防止蒸汽通过该通道直接进入管壳的内腔中。

优选的，进气口内安装有风机，可以提高蒸汽进入换热器的速度，避免蒸汽由于移动速度慢在换热器大量冷凝，阻塞换热器。

优选的，所述管壳采用螺旋钢管，所述冷却管为无缝钢管。

优选的，所述冷却管上均布有若干散热片。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1.本发明通过对氧化铝生产工艺中高温料浆槽罐产生的蒸汽再回收利用，具体是回收高温料浆槽罐中精液槽、粗液槽中的蒸汽，并与小板式热交换器的低温溶出二次水进行热交换，实现蒸汽冷凝成液体水，冷凝水收集后重新输入蒸发热水站，用于蒸汽发生，实现二次利用。低温溶出二次水在换热后，温度升高后同样输送到分蒸发热水站中，用于蒸汽发生，实现二次利用。本发明通过设置热利用减少热蒸汽大量冒气量外排改善现场环保环境。

2.本发明通过设置换热腔和换热器增强对低温溶出二次水的换热效果，溶出二次水可以升高3-5℃；换热器通过两铜板形成扁平的冷却通道或热交换通道，并通过将卷弯成阿基米德螺线状的柱型，增加接触面积及保证低温溶出二次水流通顺畅。蒸汽在换热器对低温溶出二次水热交换同时可以快速降温，在进入管壳的内腔后，温度变低、运动速度变慢，再间接接触较低温度的冷却管，其凝结速度变快。通过设置换热腔和换热器还可以减少装置的体积容量。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明管壳功能结构示意图。

图3是本发明优选实施例。

图4是本发明换热器结构示意图。

附图中，1-高温料浆槽罐、2-管壳、3-小板式热交换器、4-冷凝水罐、5-旁通管、6-阀门、7-冷却管、8-内腔、9-进水接口、10-出水接口、11-进气口、12-排气口、13-排水口、14-换热腔、15-换热器、16-进气管、17-出气管、18-排水管、19-蒸发热水站。

具体实施方式

以下结合附图对发明的具体实施进一步说明。

如图1和2所示，为高温料浆槽罐1蒸汽再利用装置的结构示意图，包括高温料浆槽罐1、管壳2、冷却管7、小板式热交换器3、冷凝水罐4、旁通管5、阀门6和蒸发热水站19。高温料浆槽罐1包括氧化铝制造工艺中使用的精液槽和粗液槽。高温料浆槽罐1在使用中会有蒸汽从其槽顶排出，现有工艺设备中没有针对该蒸发处理，通常采用直排模式，导致现场环保环境较差。因此设置一个回收装再利用装置，包括管壳2和冷却管7。管壳2为长为3m的螺旋钢管，冷却管7为无缝钢管，冷却管7上均布有若干散热片。在管壳2的两端相对设置进水接口9和出水接口10，进水接口9和出水接口10之间通过管壳2内的若干冷却管7连通。进水接口9和出水接口10之间的管壳2内形成密封的内腔8。管壳2靠近进水接口9一端设有连通其内腔8的排气口，管壳2靠近出水接口10一端设有连通其内腔8的进气口11，在管壳2上相对排气口一侧设有连通管壳2内腔8的排水口13。排水口13通过冷凝水罐4连通蒸发热水站19，进气口11通过保温管连通高温料浆槽罐1槽盖。管壳2的进水接口9连接小板式热交换器3的低温溶出二次水出水口，管壳2的出水接口10连接蒸发热水站19。在管壳2的进水接口9和出水接口10之间还设有带阀门6的旁通管5，旁通管5设置在管壳2外且将进水接口9和出水接口10连通。旁通管5能够调节低温溶出二次水通过管壳2后的温度大小，及在对管壳2检修时，维持该低温溶出二次水输送畅通。其中，进水接口9、排气口和排水口13上距设置阀门6。通过阀门6可以控制装置的正常运行。

这里小板式热交换器3用于溶出车间的高温溶出二次水与分解槽分解母液热交换，管壳的进水接口通过保温管连接低温溶出二次水的出水口；这里高温溶出二次水一般为120℃左右，低温溶出二次水温度一般为60-70℃左右，低温溶出二次水在通过蒸汽热交换后，返回蒸发热水站，实现二次蒸汽发生。低温溶出二次水通过与高温料浆槽罐1排出的105℃左右蒸汽进行热交换，将其温度提升1-3℃；同时蒸汽全部冷凝为100℃左右冷凝水，并重新投入蒸发热水站19中蒸发成新的蒸汽，实现其二次利用。具体的，冷却管7由小板式热交换器3注入温度60-70℃左右低温溶出二次水，收集的高温料浆槽罐1蒸汽从管壳2的进气口11进入管壳2内腔8，并向排气口运动，在此过程中管壳2内腔8中蒸汽的运动方向和冷却管7中低温溶出二次水的流动方向相反。这里回收的蒸汽的初入温度高达105℃，即蒸汽和低温溶出二次水的开始温差为40℃左右，蒸汽通过对冷却管7加热，现实对低温溶出二次水的热交换；在蒸汽不断移动移动过程中，蒸汽的温度下降，开始冷凝成液体并通过排水口13流入冷凝水罐4，不凝性气体从排气口12排出。低温溶出二次水在进入冷却管7时，温度最低，此时可以保证对蒸汽冷凝；随着沿冷却管7移动，温度逐渐升高，在排出时温度可以上升1-3℃。通过热交换后的低温溶出二次水可以直接加入到对应的高温料浆槽罐1中。方案整个过程，对现有直排的蒸汽进行了有效再利用，改善了现场环保环境；且通过对低温溶出二次水热交换实现蒸汽余热再利用，通过蒸汽冷凝回收可以得到100℃左右的冷凝水，可以从新投入蒸发热水站19中，进行二次蒸汽发生。

如图3和图4所示，为本发明另一个优选的实施例。这里管壳2在出水接口10一端设有换热腔14和换热器15，换热腔14一侧连接出水接口10，相对一侧连接冷却管7。换热器15沿换热腔14的通道方向水平居中设置，为保证低温溶出二次水可以注满换热腔14，与换热器15有充分的接触，换热器15的外轮廓距换热腔14内壁25mm，出水接口10最低位置不低于管壳2端面高端的三分之二。换热器15由两平行相距4mm、厚度为1mm的铜薄板，沿螺距为10mm阿基米德螺线卷弯而成。两铜薄板的侧边通过焊接密封并形成呈阿基米德螺线设置的冷却通道，冷却通道为蒸汽通过通道。在冷却通道的两端对应连通进气管16和出气管17，这里进气管16一端连接进气口11，接进气口11内安装有风机，可以提高蒸汽进入换热器的速度，避免蒸汽由于移动速度慢在换热器大量冷凝，阻塞换热器；另一端连通冷却通道内侧端，即连通换热器15的内侧端；出气管17一端连通冷却通道外侧端，即连通换热器15的外侧端，另一端水平连接通管壳2的内腔8。进气管16与换热器15连接一端均布有若干出气孔，出气孔对应冷却通道设置。换热器15的外侧端对应设置在换热器15最低处，且通过出水管水平连接通管壳2的内腔8，并且出水管位置高于管壳2的内腔8的底部。

上述中铜薄板厚度还可以在0.4-1.2mm之间根据需要选择；阿基米德螺线的螺距可以在8-14mm之间根据需要选择；两铜薄板相距距离可以在2-5mm之间根据需要选择。

由图4可知，换热器15内侧端弯曲方向变换大、变换快，对蒸汽的流速阻碍较大，此时在进气口11中设置风机，增加蒸汽初始流动速度、使其快速通过换热器，避免过量凝结阻塞，其次，蒸汽热量初始温度较高，为了使其更好对低温溶出二次水进行热交换，将进气管16设置在中间，可以有效利用其对外辐射，有效利用其热量。最后，出水管的位置设置最低位置且高于内腔8的底部，这可以避免管壳2内腔8中的冷凝水回流阻塞，造成蒸汽流通不顺畅，从而引发蒸汽在换热器15中大量凝结，最后影响换热器15不能正常工作。

为避免蒸汽在进入换热器15后冷凝产生的冷凝水阻塞呈螺旋状的换热器15，在换热器15与冷却管7对应的一侧设置有排水管18，排水管18垂直设置排且依次与换热器15螺旋低点处连通，其底部为U型结构。排水管18底部注有水且高度不高于换热器15最低位置，排水管18与管壳2的内腔8连通且高度不高于换热器15最低位置。因此设置排水管18可以排出换热器15中的冷凝水，保证换热通道顺畅运行，同时设置U型结构可以防止蒸汽通过该通道直接进入管壳2的内腔8中。

这里通过换热腔14和换热器15增强对低温溶出二次水的换热效果，及蒸汽在后续过程的冷凝效果。这里换热器15浸泡在充满低温溶出二次水的换热腔14中，其中换热器15通过两铜板形成扁平的冷却通道或热交换通道，并通过将卷弯成阿基米德螺线状的柱型，增加接触面积及保证低温溶出二次水流通顺畅。蒸汽在换热器15对低温溶出二次水热交换同时可以快速降温，在进入管壳2的内腔8后，温度变低、运动速度变慢，再间接接触较低温度的冷却管7，其凝结速度变快。通过设置换热腔14和换热器15还可以减少装置的体积容量，降低其制造成本。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，包括管壳和冷却管，管壳的两端相对设置进水接口和出水接口，进水接口和出水接口之间通过管壳内的若干冷却管连通，进水接口和出水接口之间的管壳内形成密封的内腔；所述管壳靠近进水接口一端设有连通其内腔的排气口，管壳靠近出水接口一端设有连通其内腔的进气口；其特征在于：还包括用于溶出车间的溶出二次水与分解槽分解母液热交换的小板式热交换器，所述管壳的进水接口通过保温管连接小板式热交换器低温溶出二次水的出水口；在所述管壳上相对排气口一侧设有连通管壳内腔的排水口，所述排水口通过冷凝水罐连接蒸发热水站；所述进气口通过保温管连接高温料浆槽罐的槽盖，所述出水接口连接蒸发热水站。

2.根据权利要求1所述的一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，其特征在于：还包括带阀门的旁通管，所述旁通管设置在管壳外且与管壳的进水接口和出水接口连通。

3.根据权利要求1所述的一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，其特征在于：所述进水接口、排气口和排水口上距设置阀门。

4.根据权利要求1所述的一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，其特征在于：所述管壳在出水接口一端设有换热腔和换热器，所述换热腔一侧连接出水接口，相对一侧连接冷却管；所述换热器沿换热腔的通道方向水平居中设置，所述换热器由两平行、厚度为0.4-1.2mm的铜薄板，沿螺距为8-14mm阿基米德螺线卷弯而成，两铜薄板相距2-5mm，两铜薄板的侧边通过焊接密封并形成呈阿基米德螺线设置的冷却通道；所述换热器的内侧端连接进气口，外侧端连接管壳的内腔。

5.根据权利要求4所述的一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，其特征在于：所述换热器的外轮廓距换热腔内壁20-30mm，所述出水接口最低位置不低于管壳端面高端的三分之二。

6.根据权利要求4所述的一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，其特征在于：所述换热器还包括进气管和出气管，所述进气管一端连接进气口，另一端连接换热器的内侧端，进气管换热器连接一端均布有若干出气孔，所述出气孔对应冷却通道设置；所述换热器的外侧端对应设置在换热器最低处，且通过出水管水平连接通管壳的内腔，出水管位置高于管壳的内腔的底部。

7.根据权利要求4所述的一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，其特征在于：所述换热器与冷却管对应的一侧设置有排水管，排水管垂直设置且其底部为U型结构，排水管底部注有水且高度不高于换热器最低位置，排水管与管壳的内腔连通且高度不高于换热器最低位置；所述排水管依次与换热器螺旋低点处连通。

8.根据权利要求1所述的一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，其特征在于：所述进气口内安装有风机。

9.根据权利要求1所述的一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，其特征在于：所述管壳采用螺旋钢管，所述冷却管为无缝钢管。

10.根据权利要求1所述的一种高温料浆槽罐的蒸汽回收再利用装置，其特征在于：所述冷却管上均布有若干散热片。