[发明专利]一种用于大型管道化溶出装置的星形套管预热器

说明书

技术领域

本发明属于氧化铝生产高压溶出设备的技术领域，即提供一种用于大型管道化溶出装置的星形套管预热器。

背景技术

氧化铝生产过程中的管道化溶出技术，即在大型管道中用碱溶液溶出铝土矿中的氧化铝。它采用的是双层管道即单套管，内管输送矿浆，外管通热蒸汽，蒸汽的热量通过管壁传给矿浆，使矿浆达到溶出所需要的温度。溶出工序是氧化铝生产过程中的核心工序，氧化铝厂要向大型、超大型化发展，关键就在于如何使溶出装置大型化和高效化。

中国专利申请案200510200288.8公开了一项《全单套管预热、保温溶出技术》，该发明采用的是全单套管对原矿浆进行预热，工作效率较低，故该工艺主要适合于小型氧化铝厂应用。

发明内容

本发明的目的是寻求一种适合于大型和超大型氧化铝厂应用的管道化溶出装置。为了提高氧化铝溶出系统的产量，套管预热器的内、外管截面面积需要相应增大。而内管截面面积增大，将会出现新的问题：一是矿浆的流速会要减慢；二是热交换效率会要降低；三是随着内管直径增大，矿浆流表面和中心的温度将出现明显的梯度。为了解决上述这些问题，需要特殊设计一种用于大型管道化溶出装置的新型套管预热器。

本发明提出了一种用于大型管道化溶出装置的星形套管预热器，包括外管和内管，其特征在于：

(1)外管内沿其轴线方向平行地安置有三根以上的内管；

(2)在外管内相隔一定的距离上设置有内管支架。

本发明的用于大型管道化溶出装置的星形套管预热器，其三根内管的相对位置处于正三角形三顶点的位置。采用多内管的设计方案，其优点是：一由于增大了内管外表面面积，在相同流量的条件下增大了热交换表面面积；二由于减小了内管直径，其管壁到管中心的传导距离缩短，可提高内管中矿浆温度的均匀性。因而采用本发明的星形套管预热器，可明显地提高管道溶出工艺的效率。

本发明的用于大型管道化溶出装置的星形套管预热器，其内管的支架可有多种设计方案：

第一种方案的内管支架是由焊在外管内壁上的一根竖管和分处其两侧的两根横管以及焊在外管内壁相对应位置的丁字形顶架组成。即是在外管内焊上一根竖管和分处其两侧的两根横管，使之将外管内空间分为三大块和一小块，再让三根内管分别置三个大的被分割的空间中，使内管的一侧靠紧竖管或横管，而其相对的另一侧则用焊在外管内壁相对应位置的丁字形顶架固定。

第二种方案的内管支架由焊在外管内壁上的一根竖管和分处其两侧的两根横管以及焊在竖管和横管上相对另一侧的小短管组成。即也是在外管内焊上一根竖管和分处其两侧的两根横管，使之将外管内空间分为三大块和一小块，再让三根内管分别置三个大的被分割的空间中，使内管的一侧靠紧竖管或横管，而其相对的另一侧则用焊在竖管和横管上的小短管固定。

第三种方案的内管支架是由焊在外管内上下的二根横管、连接两横管中部的短竖管以及将内管另一侧固定的若干个丁字形顶架组成。即是在外管内上下焊上二根横管，将三根内管呈品字形放置，上部一根内管置于上横管上，并在与其最低点成120°角的另为两点用焊在外管内壁的丁字形顶架固定；而另两根内管则置于两横管之间，中间用短竖管隔开，两外侧则用焊在外管内壁上的丁字形顶架固定。

本发明的用于大型管道化溶出装置的星形套管预热器在安装时，每根外管比其内管要短，在每根外管的两端安装上内管支架，将内管套入外管内的支架中，先将内管两端焊接好，再将外管推移、对接焊好。这样，可确保三根内管能在外管内固定。

采用本发明的套管预热器，其外管中的蒸汽不仅在外管内壁附近通过(如单套管那样)加热内管；而是从内壁附近和管芯部分同时通过以加热内管，因此，从传热学的角度来说三内管之间形成了类似电工学中三相电路的星形接法的关系，故命名为星形套管预热器。本发明的星形套管预热器，在增大矿浆流量的条件下，既能不减慢矿浆流速；而又可增大热交换表面面积，提高矿浆流内温度的均匀性。总之，大大地提高了管道溶出的效率，具有较大的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明的用于大型管道化溶出装置的星形套管预热器的总装示意图；图2、3、4分别为本发明的套管预热器内管支架的第一、二、三种设计方案的结构示意图，即图1的A-A剖面示意图。上述各图中：1为外管；2为内管；3为冷凝水出口；4为不凝气出口；5蒸汽进口；6内管支架；7支架竖管；8丁字形顶架；9支架横管；10小短管；11短竖管。

具体实施方式