可用于窯法磷酸工藝的板式盤管磷酸換熱器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可用于窯法磷酸工藝的板式盤管磷酸換熱器，主要包括一冷卻器槽體，冷卻器槽體的頂部通過(guò)一頂蓋封閉，冷卻器槽體內(nèi)設(shè)有冷卻盤管；該板式盤管磷酸換熱器上開(kāi)設(shè)有酸液進(jìn)口、酸液出口、冷卻盤管進(jìn)水口和冷卻盤管出水口，頂蓋上安裝有伸向冷卻器槽體內(nèi)的攪拌裝置；酸液進(jìn)口設(shè)于頂蓋上，酸液出口設(shè)于冷卻器槽體的底部，冷卻盤管以多組板式盤管換熱片形式布設(shè)在冷卻器槽體內(nèi)。本實(shí)用新型具有設(shè)備占地小、投資小、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于窯法磷酸工藝的磷酸酸液冷卻處理。
【專利說(shuō)明】可用于窯法磷酸工藝的板式盤管磷酸換熱器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種對(duì)窯法磷酸工藝中對(duì)循環(huán)酸液進(jìn)行冷卻的設(shè)備，尤其涉及一種用于可用于窯法磷酸工藝的磷酸換熱器。
【背景技術(shù)】
[0002]窯法磷酸是美國(guó)ORC公司于1983年最先提出了一種用回轉(zhuǎn)窯制取磷酸的新工藝(設(shè)備Kiln Phosphoric Acid,簡(jiǎn)稱KPA工藝),該工藝可用中低品位磷礦石、娃石和碳質(zhì)還原劑直接制取磷酸，ORC公司完成了部分中間試驗(yàn)工作后遇到一些難以克服的技術(shù)困難停止了開(kāi)發(fā)。
[0003]ORC公司的工作引起了我國(guó)科技工作者的高度重視，長(zhǎng)沙礦冶研究院從1988年開(kāi)始，將用于冶金工業(yè)的冷固球團(tuán)和直接還原回轉(zhuǎn)窯技術(shù)與我國(guó)的磷礦資源特點(diǎn)相結(jié)合，提出了一條新的磷酸制備工藝路線一CDK窯法磷酸新工藝，并進(jìn)行了相應(yīng)的開(kāi)發(fā)工作。
[0004]窯法磷酸的煙氣收酸原理與熱法磷酸收酸相同，其主要化學(xué)方程式為:
[0005]P205+3H20=2H3P04
[0006]窯法磷酸窯尾含P2O5和氟的煙氣首先進(jìn)入一個(gè)水化塔，該設(shè)備有冷卻煙氣和水化吸收P2O5的雙重功能，以濃磷酸作為循環(huán)噴淋液，將其均勻噴射到煙氣中，煙氣與噴射的磷酸溶液充分接觸，煙氣中的P2O5氣體與磷酸溶液中的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成磷酸，煙氣通過(guò)與循環(huán)噴淋的磷酸溶液換熱，溫度降至75°C?110°c，循環(huán)噴淋酸液換熱后進(jìn)出口溫差有25°C左右，為此，需要設(shè)計(jì)一種換熱器將循環(huán)磷酸溶液中的部分熱量移走。窯法磷酸可以借鑒的現(xiàn)有技術(shù)是采用熱法磷酸的石墨管式換熱器或金屬板式換熱器。然而，由于窯法磷酸的煙氣中含氟、塵、SO2等雜質(zhì)，跟熱法磷酸的噴淋酸相比，水化塔循環(huán)磷酸含一定固體顆粒，這些成分復(fù)雜的顆粒很快會(huì)造成石墨管式換熱器或金屬板式換熱器的堵塞，清理及修復(fù)相當(dāng)困難，因此，需要開(kāi)發(fā)一種更加實(shí)用、高效的磷酸換熱器才能滿足窯法磷酸工藝的配套要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)備占地小、投資小、性價(jià)比高的可用于窯法磷酸工藝的板式盤管磷酸換熱器。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案為一種可用于窯法磷酸工藝的板式盤管磷酸換熱器，主要包括一冷卻器槽體，冷卻器槽體的頂部通過(guò)一頂蓋封閉，冷卻器槽體內(nèi)設(shè)有冷卻盤管；該板式盤管磷酸換熱器上開(kāi)設(shè)有酸液進(jìn)口、酸液出口、冷卻盤管進(jìn)水口和冷卻盤管出水口，所述頂蓋上安裝有伸向冷卻器槽體內(nèi)的攪拌裝置；酸液進(jìn)口設(shè)于頂蓋上，酸液出口設(shè)于冷卻器槽體的底部，所述冷卻盤管以多組板式盤管換熱片形式布設(shè)在冷卻器槽體內(nèi)。
[0009]上述的板式盤管磷酸換熱器中，優(yōu)選的，所述冷卻器槽體的殼體為碳鋼材質(zhì)的空心柱體槽結(jié)構(gòu)，所述頂蓋為碳鋼材質(zhì)的板材結(jié)構(gòu)。[0010]上述的板式盤管磷酸換熱器中，優(yōu)選的，所述冷卻器槽體的殼體和頂蓋的壁厚為8mm ?20mmo
[0011]上述的板式盤管磷酸換熱器中，優(yōu)選的，所述冷卻器槽體的殼體內(nèi)側(cè)設(shè)置有由橡膠板和石墨磚組成的防腐內(nèi)襯層，所述頂蓋內(nèi)側(cè)襯有橡膠板、玻璃鱗片防腐涂層、玻璃鋼或軟塑。
[0012]上述的板式盤管磷酸換熱器中,優(yōu)選的,所述防腐內(nèi)襯層的壁厚為60mm?250mm。
[0013]上述的板式盤管磷酸換熱器中，優(yōu)選的，所述板式盤管換熱片包括哈氏合金C或不銹鋼316L襯膠材質(zhì)的換熱片框體和裝設(shè)于換熱片框體上的石墨改性聚丁烯材質(zhì)或石墨改性聚丙烯材質(zhì)的換熱管。每一組板式盤管換熱片優(yōu)選由5?20根換熱管組成，各換熱管的進(jìn)水口相互連通并匯集至冷卻盤管進(jìn)水口，各換熱管的出水口相互連通并匯集至冷卻盤管出水口。
[0014]上述的板式盤管磷酸換熱器中，優(yōu)選的，所述換熱管管徑為DN20mm?50mm。
[0015]上述的板式盤管磷酸換熱器中，優(yōu)選的，所述攪拌裝置為頂進(jìn)式攪拌器，攪拌裝置的轉(zhuǎn)軸從頂蓋延伸至冷卻器槽體的底部，且該轉(zhuǎn)軸設(shè)置在冷卻器槽體的對(duì)稱中心，所述轉(zhuǎn)軸的中下部安裝有多個(gè)攪拌葉片。
[0016]上述的板式盤管磷酸換熱器中，優(yōu)選的，所述多組板式盤管換熱片布設(shè)在冷卻器槽體的墻體周圍，所述冷卻盤管進(jìn)水口和冷卻盤管出水口均設(shè)置在頂蓋上。
[0017]上述的板式盤管磷酸換熱器中，優(yōu)選的，所述多組板式盤管換熱片沿冷卻器槽體的周向均勻布置，且單組的板式盤管換熱片呈扇形，所述冷卻盤管進(jìn)水口設(shè)于扇形的外弧附近，所述冷卻盤管出水口設(shè)于扇形的內(nèi)弧附近。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型具有設(shè)備投資小、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，能在含固量較高且易結(jié)晶的磷酸溶液中，特別是窯法磷酸水化塔循環(huán)酸中進(jìn)行應(yīng)用，整個(gè)設(shè)備及構(gòu)件的材質(zhì)使用合理，堅(jiān)固耐用，操作、觀察直觀。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中的板式盤管磷酸換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖(沿冷卻器槽體剖開(kāi))。
[0020]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中的板式盤管磷酸換熱器的俯視圖(頂蓋局部撕開(kāi))。
[0021]圖例說(shuō)明:
[0022]1、攪拌裝置；11、轉(zhuǎn)軸；12、攪拌葉片；2、頂蓋；3、冷卻器槽體；4、防腐內(nèi)襯層；5、
板式盤管換熱片；51、換熱片框體；52、換熱管；6、酸液進(jìn)口 ；7、酸液出口 ；8、冷卻盤管進(jìn)水口 ；9、冷卻盤管出水口。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0024]實(shí)施例:
[0025]一種如圖1所示用于窯法磷酸工藝的板式盤管磷酸換熱器，主要包括一冷卻器槽體3，冷卻器槽體3的頂部通過(guò)一頂蓋2封閉，冷卻器槽體3內(nèi)設(shè)有冷卻盤管；該板式盤管磷酸換熱器上開(kāi)設(shè)有酸液進(jìn)口 6、酸液出口 7、冷卻盤管進(jìn)水口 8和冷卻盤管出水口 9，頂蓋2上安裝有伸向冷卻器槽體3內(nèi)的攪拌裝置I ;酸液進(jìn)口 6設(shè)于頂蓋2上，酸液出口 7設(shè)于冷卻器槽體3的底部，冷卻盤管以共計(jì)8組板式盤管換熱片5的形式布設(shè)在冷卻器槽體3內(nèi)。這8組板式盤管換熱片5沿冷卻器槽體3的周向均勻布置，每一組板式盤管換熱片5由8根換熱管52組成，各換熱管52的進(jìn)水口相互連通并匯集至冷卻盤管進(jìn)水口 8，各換熱管52的出水口相互連通并匯集至冷卻盤管出水口 9。單組的板式盤管換熱片5呈扇形，冷卻盤管進(jìn)水口 8設(shè)于扇形的外弧段，冷卻盤管出水口 9設(shè)于扇形的內(nèi)弧段。
[0026]上述的板式盤管磷酸換熱器中，冷卻器槽體3的殼體為碳鋼材質(zhì)的空心圓柱體槽結(jié)構(gòu)(Φ7ηιΧ5ηι),頂蓋2為碳鋼材質(zhì)的板材結(jié)構(gòu)。
[0027]上述的板式盤管磷酸換熱器中，冷卻器槽體3的殼體和頂蓋2的壁厚為16mm(8mm ?20mm 均可)。
[0028]上述的板式盤管磷酸換熱器中，冷卻器槽體3的殼體內(nèi)側(cè)設(shè)置有由橡膠板和石墨磚組成的防腐內(nèi)襯層4。
[0029]上述的板式盤管磷酸換熱器中，防腐內(nèi)襯層4的壁厚為80mm (60mm?200mm均可)。
[0030]上述的板式盤管磷酸換熱器中，板式盤管換熱片5包括哈氏合金C材質(zhì)的換熱片框體51和裝設(shè)于換熱片框體51上的石墨改性聚丁烯材質(zhì)或石墨改性聚丙烯材質(zhì)的換熱管52。換熱管管徑為DN40mm (20mm?50_均可)。
[0031]上述的板式盤管磷酸換熱器中，攪拌裝置I為頂進(jìn)式攪拌器，攪拌裝置I的轉(zhuǎn)軸11從頂蓋2延伸至冷卻器槽體3的底部，且該轉(zhuǎn)軸11設(shè)置在冷卻器槽體3的對(duì)稱中心，轉(zhuǎn)軸11的中下部安裝有多個(gè)攪拌葉片12。
[0032]上述的板式盤管磷酸換熱器中，所有的板式盤管換熱片5以發(fā)散狀均勻布設(shè)在冷卻器槽體3的殼體內(nèi)側(cè)周圍，冷卻盤管進(jìn)水口 8和冷卻盤管出水口 9均設(shè)置在頂蓋2上。
[0033]上述本實(shí)施例的板式盤管磷酸換熱器的工作原理為:在窯法磷酸工藝中，在水化塔內(nèi)水化吸收五氧化二磷的循環(huán)酸液中不僅磷酸濃度增加，而且溫度升高，為了使循環(huán)酸液能在循環(huán)返回水化塔后繼續(xù)實(shí)現(xiàn)對(duì)出窯煙氣進(jìn)行水化吸收和冷卻煙氣的效果，我們可在循環(huán)酸液的循環(huán)管道上設(shè)置本實(shí)施例的板式盤管磷酸換熱器；循環(huán)酸液從水化塔的出口流出，并通過(guò)循環(huán)管道和酸液進(jìn)口 6進(jìn)入到本實(shí)施例的板式盤管磷酸換熱器內(nèi)，此時(shí)循環(huán)酸液的溫度較高(大概在70°C?90°C)，與此同時(shí)，開(kāi)始通過(guò)冷卻盤管進(jìn)水口 8向各組板式盤管換熱片5中通入冷卻水，經(jīng)過(guò)各組板式盤管換熱片5的熱交換，進(jìn)入到冷卻器槽體3內(nèi)的循環(huán)酸液溫度降至50°C?60°C，降溫后的循環(huán)酸液從酸液出口 7流出并通過(guò)循環(huán)管道返回至水化塔；換熱升溫后的冷卻水則從冷卻盤管出水口 9流出回收余熱，并有新的冷卻水從冷卻盤管進(jìn)水口 8補(bǔ)入。在熱交換過(guò)程中需要開(kāi)啟攪拌裝置1，攪拌裝置的轉(zhuǎn)速控制在30r/min?100r/min,功率控制在45Kw?75Kw,從而加速熱交換的進(jìn)程和效率。在板式盤管磷酸換熱器的工作過(guò)程中，循環(huán)酸液的流量控制在400mVh?800m3/h，循環(huán)酸液的濃度為 60% ?85%。
[0034]本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)布置合理，各管道和進(jìn)、出口都采用了優(yōu)化設(shè)計(jì)，各組件選用的材質(zhì)也做了重要改進(jìn)，這使得本實(shí)施例的板式盤管磷酸換熱器不僅工作效率高、占地小，且裝配容易，成本低。[0035]以上內(nèi)容描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種可用于窯法磷酸工藝的板式盤管磷酸換熱器，主要包括一冷卻器槽體，所述冷卻器槽體的頂部通過(guò)一頂蓋封閉，冷卻器槽體內(nèi)設(shè)有冷卻盤管；該板式盤管磷酸換熱器上開(kāi)設(shè)有酸液進(jìn)口、酸液出口、冷卻盤管進(jìn)水口和冷卻盤管出水口，其特征在于:所述頂蓋上安裝有伸向冷卻器槽體內(nèi)的攪拌裝置；酸液進(jìn)口設(shè)于頂蓋上，酸液出口設(shè)于冷卻器槽體的底部，所述冷卻盤管以多組板式盤管換熱片形式布設(shè)在冷卻器槽體內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式盤管磷酸換熱器，其特征在于:所述冷卻器槽體的殼體為碳鋼材質(zhì)的空心柱體槽結(jié)構(gòu)，所述頂蓋為碳鋼材質(zhì)的板材結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的板式盤管磷酸換熱器，其特征在于:所述冷卻器槽體的殼體和頂蓋的壁厚為8mm?20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的板式盤管磷酸換熱器，其特征在于:所述冷卻器槽體的殼體內(nèi)側(cè)設(shè)置有由橡膠板和石墨磚組成的防腐內(nèi)襯層,所述頂蓋內(nèi)側(cè)襯有橡膠板、玻璃鱗片防腐涂層、玻璃鋼或軟塑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的板式盤管磷酸換熱器，其特征在于:所述防腐內(nèi)襯層的壁厚為 60mm ?250mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的板式盤管磷酸換熱器，其特征在于:所述板式盤管換熱片包括哈氏合金C或不銹鋼316L襯膠材質(zhì)的換熱片框體和裝設(shè)于換熱片框體上的石墨改性聚丁烯材質(zhì)或石墨改性聚丙烯材質(zhì)的換熱管，每一組板式盤管換熱片由5?20根換熱管組成，各換熱管的進(jìn)水口相互連通并匯集至冷卻盤管進(jìn)水口，各換熱管的出水口相互連通并匯集至冷卻盤管出水口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的板式盤管磷酸換熱器，其特征在于:所述換熱管管徑為DN20mm ?50mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的板式盤管磷酸換熱器，其特征在于:所述攪拌裝置為頂進(jìn)式攪拌器，攪拌裝置的轉(zhuǎn)軸從頂蓋延伸至冷卻器槽體的底部，且該轉(zhuǎn)軸設(shè)置在冷卻器槽體的對(duì)稱中心，所述轉(zhuǎn)軸的中下部安裝有多個(gè)攪拌葉片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的板式盤管磷酸換熱器，其特征在于:所述多組板式盤管換熱片布設(shè)在冷卻器槽體的墻體周圍，所述冷卻盤管進(jìn)水口和冷卻盤管出水口均設(shè)置在頂蓋上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的板式盤管磷酸換熱器，其特征在于:所述多組板式盤管換熱片沿冷卻器槽體的周向均勻布置，且單組的板式盤管換熱片呈扇形，所述冷卻盤管進(jìn)水口設(shè)于扇形的外弧附近，所述冷卻盤管出水口設(shè)于扇形的內(nèi)弧附近。
【文檔編號(hào)】F28D7/04GK203518702SQ201320581293
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】侯擁和, 魏世發(fā), 王朋生 申請(qǐng)人:四川玖長(zhǎng)科技有限公司