[實用新型]一種低速氧化鋁管道化溶出換熱裝置

有效

• 申請號: 201520790969.3
• 申請日: 2015-10-14
• 公開（公告）號: CN205115070U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 陳才榮;楊溢;楊振榮;白英偉;康自華
• 申請（專利權）人: 貴陽鋁鎂設計研究院有限公司
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本實用新型涉及一種低速、低能耗的高效氧化鋁管道化溶出換熱裝置，屬于氧化鋁冶煉技術領域。

背景技術

高壓溶出作為拜耳法生產氧化鋁的核心工藝過程與耗熱工序，其工藝、技術指標上的好壞不僅反映出溶出過程本身的先進性和經濟性，而且直接影響到氧化鋁生產的各項經濟指標。對管道化溶出裝置的改進無疑對氧化鋁生產的技術進步、節能降耗有著巨大的意義。

自氧化鋁管道化溶出工藝實用新型以來，采用的均是普通的光滑形內管。而氧化鋁管道化溶出裝置，究其本質仍是一種套管式換熱器，也就是結構最簡單的管殼式換熱器。在國內外其他行業的應用中，套管式換熱器已取得了長足的進步，產生了大量的特殊形式的套管換熱器。而在氧化鋁生產領域，由于套管換熱器的應用時間較短，管內礦漿具有高溫、高壓、易結疤的特點，仍采用的是傳統的光滑形內管的套管式換熱器。

傳統光滑形內管的套管式換熱器在具體工程實際中發現其存在以下不足：

1)傳熱系數低，造成管道偏長，投資大；

2)管壁結疤現象嚴重；

3)高溫高壓下，管道、尤其是彎管部分磨損大，管道壽命低。

其中結疤問題尤其明顯，已成為制約氧化鋁溶出管道化熱交換的應用的重大因素。

因此本實用新型的目的就是要：改進傳統的氧化鋁管道化換熱器結構形式，以獲得較大的傳熱系數、減緩其結疤現象、以及提高換熱器壽命。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種低速氧化鋁管道化溶出換熱裝置，結構簡單，使用和操作方便，加熱效果好，結疤少，能耗低，以克服現有技術問題的不足。

本實用新型采取的技術方案為：一種低速氧化鋁管道化溶出換熱裝置，包括外套管和內管，內管中的礦漿與內外管間的加熱媒質以相反方向流動，所述內管的管壁呈周期性不規則變截面狀。

所述內管的截面形狀包括內凹弧形、外凸弧形、雙向弧形、梯形和螺線形。

外套管中的內管為多管或單管形式，其目的是為設計者提供更多的選擇，方便平衡能耗，換熱系數，換熱器長度等等參數。

同一外套管中的多根內管截面形狀不同，這樣一來可以利用不同截面的內管的性質差異重新組合設計，達到預期的換熱效果。進一步，可以通過差異化同一外套管中的多根內管來實現上述目的，例如，管徑不同，截面形狀不同等等。

外套管和內管組成的管道化溶出換熱裝置，由內外管間的流動加熱媒質對內管中的礦漿進行加熱，礦漿與加熱媒質以相反方向流動，其中內管的管壁呈周期性變截面不規則狀。

內管采用周期性變截面不規則管壁（包括內凹弧形、外凸弧形、雙向弧形、梯形和螺線形等）的目的是讓內外管中的流體在內管壁附近產生局部穩流，增加換熱效果；同時由于不論采用哪種形式的變截面不規則管，其同等條件下的換熱面積是傳統的光滑內管套管換熱器面積的1.2～1.5倍。故采用周期性變截面內管的管道化換熱器換熱效果理論上應優于傳統的光滑內管套管換熱器。

同時由于內管近壁處湍流的存在，使生產過程中產生的固體顆粒不易附著在內管的管壁；且即使少量的附著也會由于熱膨脹系數的不同、及管壁彎曲的特點而脫落。因此能較好的緩解換熱器內的結疤情況。

本實用新型與現有技術相比，管道化換熱器采用了波形管作為內管，可較好的起到增大傳熱系數、較少管內結疤的效果，可顯著的減少管道化換熱器總制造長度、及延長結疤清洗周期。并具有設備使用壽命更長、節能降耗的特點。

附圖說明

圖1和圖2為傳統氧化鋁溶出管道化換熱器（光滑內管）的局部結構示意圖；

圖3為本實用新型氧化鋁管道化換熱器單內管情況時的局部結構示意圖；

圖4為本實用新型氧化鋁管道化換熱器多內管情況時的局部結構示意圖；

圖5為本實用新型氧化鋁管道化換熱器內凹弧形截面內管的示意圖；

圖6為本實用新型氧化鋁管道化換熱器外凸弧形截面內管的示意圖；

圖7為本實用新型氧化鋁管道化換熱器雙向弧形截面內管的示意圖；

圖8為本實用新型氧化鋁管道化換熱器梯形截面內管的示意圖；

圖9為圖2中A-A截面示意圖；

圖10為圖3中A-A截面示意圖；

圖11為圖4中A-A截面示意圖。

具體實施方式

現有典型的氧化鋁溶出管道化換熱器如圖1所示,其直段局部詳圖如圖2和圖9所示。該管道化換熱器的內外管均為光滑的管子。正常生產時除圖中所示的三內管形式的換熱器外，還有單內管形式及四內管形式等。

實施例1：