外加熱強制反循環蒸發器的製作方法
2023-07-30 14:53:51
專利名稱：外加熱強制反循環蒸發器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種改進的外加熱強制循環蒸發器，用於氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液的蒸發濃縮。
背景技術：
在氧化鋁生產中，鋁酸鈉溶液的蒸發濃縮很多情況下需要使用外加熱強制循環蒸發器，外加熱強制循環蒸發器主要由加熱室、蒸發室和軸流泵構成，現有的外加熱強制循環蒸發器中，軸流泵的出料口連接加熱室的進料口，軸流泵的進料口連接蒸發室的軸向出料口，加熱室的出料口連接蒸發室的切向進料口。應用過程中，在循環軸流泵的動力下，需要蒸發濃縮的鋁酸鈉溶液依次經過加熱室、蒸發室後再返回軸流泵，進行循環加熱蒸發，切向進入的料液，導致蒸發室罐壁結疤速度加快，大大縮短了蒸發器清洗周期，增大了清洗工作量，增加了生產成本；加熱室和蒸發室間容易出現熱短路，減小了傳熱有效溫差，降低了蒸發器的生產能力；容易出現漩渦損失，增加了循環泵的功率能耗，也降低了循環泵的效率和使用壽命；並且因為罐壁結疤現象嚴重，無法進行高濃度結晶蒸發，蒸發性能受到限制。
發明內容
本實用新型的目的在於提供一種外加熱強制反循環蒸發器，罐壁結疤速度慢，蒸發器清洗周期短，能夠進行高濃度蒸發。
本實用新型所述的外加熱強制反循環蒸發器，包括加熱室、蒸發室和軸流泵，其特徵在於軸流泵的出料口連接蒸發室的軸向進料口，軸流泵的進料口連接加熱室的出料口，蒸發室的出料口連接加熱室的進料口。
本實用新型中，實際上是通過改變循環泵的安裝方式，將蒸發室傳統的切向進料正循環方式，改變成蒸發室的軸向進料，改變了物料的流向，實現蒸發室物料的反循環運轉。反循環時，蒸發室中的主要流向有原來切向改為豎向流，有效地克服了切向正循環操作時有害的固相偏析，即沸騰區固相濃度低，增加成核速度和結晶速度的現象，使過飽和度最高的沸騰區中能懸浮相對較多的晶體，使沸騰產生的過飽和度能被懸浮的晶體及時吸收，而不是在罐壁上釋放，以減緩蒸發室壁結疤速度，大大延長了蒸發器的清洗周期，降低了清洗工作量，降低了生產成本；其次，反循環時，外循環的晶體量減少，特別是通過循環泵和加熱室的大晶體較少(比重大的晶體通過離心泵排走)，不僅減少了晶體與葉輪碰撞機會，抑止二次成核，並且使料液經加熱室時升溫產生的細晶溶解效果更加有效，減緩了加熱室結疤速度；第三、利用加熱室中加熱管上方液柱靜壓引起的沸點升高，阻止加熱管內任何處料液沸騰造成的析鹽。在操作中，加熱室上方設置足夠富裕的液柱高度，不用擔心會增加靜壓溫差損失，就達到防止加熱管內沸騰的目的，使結疤問題得到了有效的解決，從而可以實現高濃度蒸發。
將蒸發室的軸向進料口通過引料管引入到蒸發室的內部，保證料液液位，確保蒸發器的蒸發性能。
在引料管的頂部配裝有返料帽，使物料得到分散，改善蒸發效果。
將蒸發室的物料液面控制位設計的高於蒸發室的出料口高度，避免蒸汽進入循環料液，會引發蒸發器的強烈振動，還會影響蒸發性能。
在工業實際中需要注意的事項第一、防止循環泵的汽蝕。
由正循環改為反循環後，與循環泵入口相連的是阻力大的加熱室，造成泵進口壓力的下降。如果蒸發器的有效汽蝕餘量NPSHa降到循環泵的必需汽蝕餘量NPSHr時，泵將發生汽蝕而無法正常工作。在蒸發器改為反循環時，必須校對計算，保證NPSHa-NPSHr至少有0.5米的富裕量。其中NPSHa要按蒸發室的最低液位和最大循環量計算；NPSHr要用循環泵可能的運行流量範圍內的最大NPSHr值。這就要求在選用循環泵時，要選擇抗汽蝕性能高的循環泵。
第二、如何準確控制蒸發室液位。
蒸發室的出料口液位絕對不能低於切向出料管的上沿，以避免蒸汽進入循環料液，引發蒸發器的強烈振動，影響蒸發性能；同時，液位不能過高，過高會增大短路溫差損失，並增加二次蒸汽的霧沫夾帶量，影響冷凝水合格率。
本實用新型外加熱強制反循環蒸發器，經實際工業試驗後證實，蒸發室罐壁結疤速度慢，抗結疤能力效果顯著，蒸發室清洗周期短，降低了清洗工作量，降低了生產成本；其次，反循環時，外循環的晶體量減少，特別是通過循環泵和加熱室的大晶體較少，不僅減少了晶體與葉輪碰撞機會，抑止二次成核，並且使料液經加熱室時升溫產生的細晶溶解效果更加有效，減緩了加熱室結疤速度；第三、利用加熱室中加熱管上方液柱靜壓引起的沸點升高，阻止加熱管內任何處料液沸騰造成的析鹽，並且不會增加靜壓溫差損失；第四、反循環時，加熱室和蒸發室間不易出現熱短路，保證了傳熱有效溫差，利於保證蒸發器的生產能力；第五、反循環，避免了出現漩渦損失，降低了循環泵的功率能耗，延長了循環泵的效率和使用壽命。結疤問題得到了有效的解決，可以實現高濃度蒸發。
一批試驗情況資料如下(1)節約清洗費用按強制循環蒸發器的清理周期從20天延長到90天，則每年可節約水力清洗以及酸洗費用25萬元。
(2)降低蒸汽消耗提高加熱室中加熱管的傳熱效率，蒸發汽耗由原來的0.5t-汽/t-水降到0.4t-汽/t-水，每年產生經濟效益(0.5-0.4)×40×60×24×365×80％＝168萬元。
(3)實施結晶蒸發，可以提高熟料氧化鋁含量，降低熟料折合比，提高氧化鋁生產能力。
(1)、(2)兩項合計經濟效益193萬元，扣除稅金等淨利為193×61％＝118萬元。以年產77萬噸氧化鋁計算，每噸氧化鋁可降低成本118÷77＝1.532萬元/噸。經濟效益可觀。
圖1、本實用新型一實施例簡易結構示意圖。
圖2、現有外加熱強制反循環蒸發器結構示意參考圖。
圖中1、9、軸流泵 2、7、加熱室3、8、蒸發室 4、返料帽 5、蒸發室物料液面控制位 6、引料管。
具體實施方式
結合上述實施例附圖對本實用新型作進一步說明。
如圖所示，本實用新型所述的外加熱強制反循環蒸發器，包括加熱室2、蒸發室3和軸流泵1，其軸流泵1的出料口連接蒸發室3的軸向進料口，軸流泵1的進料口連接加熱室2的出料口，蒸發室3的出料口連接加熱室2的進料口。蒸發室3的軸向進料口通過引料管6引入到蒸發室3的內部，引料管6的頂部配裝有返料帽4，蒸發室3的物料液面控制位5高於蒸發室3的出料口高度。
在應用過程中，在循環軸流泵1的動力下，需要蒸發濃縮的鋁酸鈉溶液依次經過蒸發室3、加熱室2後再返回軸流泵1，進行循環加熱蒸發。
權利要求1.一種外加熱強制反循環蒸發器，包括加熱室、蒸發室和軸流泵，其特徵在於軸流泵的出料口連接蒸發室的軸向進料口，軸流泵的進料口連接加熱室的出料口，蒸發室的出料口連接加熱室的進料口。
2.根據權利要求1所述的外加熱強制反循環蒸發器，其特徵在於蒸發室的軸向進料口通過引料管引入到蒸發室的內部。
3.根據權利要求2所述的外加熱強制反循環蒸發器，其特徵在於引料管的頂部配裝有返料帽。
4.根據權利要求1、2或3所述的外加熱強制反循環蒸發器，其特徵在於蒸發室的物料液面控制位高於蒸發室的出料口高度。
專利摘要本實用新型涉及一種外加熱強制反循環蒸發器，用於氧化鋁生產中鋁酸鈉溶液的蒸發濃縮，包括加熱室、蒸發室和軸流泵，其軸流泵的出料口連接蒸發室的軸向進料口，軸流泵的進料口連接加熱室的出料口，蒸發室的出料口連接加熱室的進料口。本實用新型通過改變循環泵的安裝方式，將蒸發室傳統的切向進料正循環方式，改變成蒸發室的軸向進料，改變了物料的流向，實現蒸發室物料的反循環運轉。物料反循環流動，罐壁結疤速度慢，抗結疤能力效果顯著，蒸發器清洗周期短，降低了清洗工作量，降低了生產成本，結疤問題得到了有效的解決，可以實現高濃度蒸發。
文檔編號B01D1/00GK2772591SQ20052008160
公開日2006年4月19日 申請日期2005年3月18日 優先權日2005年3月18日
發明者王克嶽, 趙光利, 滿永國, 董曉輝, 張超, 張哲新, 王慶娜, 徐洪剛, 段立林 申請人:山東鋁業股份有限公司