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】本實用新型公開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一頂蓋封閉，冷卻器槽體內(nèi)設有冷卻盤管；該板式盤管磷酸換熱器上開設有酸液進口、酸液出口、冷卻盤管進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；酸液進口設于頂蓋上，酸液出口設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在冷卻器槽體內(nèi)。本實用新型具有設備占地小、投資小、性價比高等優(yōu)點，特別適用于窯法磷酸工藝的磷酸酸液冷卻處理。
【專利說明】可用于窯法磷酸工藝的板式盤管磷酸換熱器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種對窯法磷酸工藝中對循環(huán)酸液進行冷卻的設備，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】
[0002]窯法磷酸是美國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(設備Kiln Phosphoric Acid,簡稱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工作后遇到一些難以克服的技術困難停止了開發(fā)。
[0003]ORC公司的工作引起了我國科技工作者的高度重視，長沙礦冶研究院從1988年開始，將用于冶金工業(yè)的冷固球團和直接還原回轉(zhuǎn)窯技術與我國的磷礦資源特點相結合，提出了一條新的磷酸制備工藝路線一CDK窯法磷酸新工藝，并進行了相應的開發(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和氟的煙氣首先進入一個水化塔，該設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)生化學反應生成磷酸，煙氣通過與循環(huán)噴淋的磷酸溶液換熱，溫度降至75°C?110°c，循環(huán)噴淋酸液換熱后進出口溫差有25°C左右，為此，需要設計一種換熱器將循環(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，這些成分復雜的顆粒很快會造成石墨管式換熱器或金屬板式換熱器的堵塞，清理及修復相當困難，因此，需要開發(fā)一種更加實用、高效的磷酸換熱器才能滿足窯法磷酸工藝的配套要求。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種設備占地小、投資小、性價比高的可用于窯法磷酸工藝的板式盤管磷酸換熱器。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型提出的技術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一頂蓋封閉，冷卻器槽體內(nèi)設有冷卻盤管；該板式盤管磷酸換熱器上開設有酸液進口、酸液出口、冷卻盤管進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；酸液進口設于頂蓋上，酸液出口設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)的空心柱體槽結構，所述頂蓋為碳鋼材質(zhì)的板材結構。[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)側設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，各換熱管的進水口相互連通并匯集至冷卻盤管進水口，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)軸設置在冷卻器槽體的對稱中心，所述轉(zhuǎn)軸的中下部安裝有多個攪拌葉片。
[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在冷卻器槽體的墻體周圍，所述冷卻盤管進水口和冷卻盤管出水口均設置在頂蓋上。
[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，所述冷卻盤管進水口設于扇形的外弧附近，所述冷卻盤管出水口設于扇形的內(nèi)弧附近。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型具有設備投資小、性價比高等優(yōu)點，能在含固量較高且易結晶的磷酸溶液中，特別是窯法磷酸水化塔循環(huán)酸中進行應用，整個設備及構件的材質(zhì)使用合理，堅固耐用，操作、觀察直觀。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型實施例中的板式盤管磷酸換熱器的結構示意圖(沿冷卻器槽體剖開)。
[0020]圖2為本實用新型實施例中的板式盤管磷酸換熱器的俯視圖(頂蓋局部撕開)。
[0021]圖例說明:
[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、酸液進口 ；7、酸液出口 ；8、冷卻盤管進水口 ；9、冷卻盤管出水口。
【具體實施方式】
[0023]以下結合說明書附圖和具體優(yōu)選的實施例對本實用新型作進一步描述，但并不因此而限制本實用新型的保護范圍。
[0024]實施例:
[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的頂部通過一頂蓋2封閉，冷卻器槽體3內(nèi)設有冷卻盤管；該板式盤管磷酸換熱器上開設有酸液進口 6、酸液出口 7、冷卻盤管進水口 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 ;酸液進口 6設于頂蓋2上，酸液出口 7設于冷卻器槽體3的底部，冷卻盤管以共計8組板式盤管換熱片5的形式布設在冷卻器槽體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的進水口相互連通并匯集至冷卻盤管進水口 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，冷卻盤管進水口 8設于扇形的外弧段，冷卻盤管出水口 9設于扇形的內(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)的空心圓柱體槽結構(Φ7ηιΧ5ηι),頂蓋2為碳鋼材質(zhì)的板材結構。
[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)側設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設置在冷卻器槽體3的對稱中心，轉(zhuǎn)軸11的中下部安裝有多個攪拌葉片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)散狀均勻布設在冷卻器槽體3的殼體內(nèi)側周圍，冷卻盤管進水口 8和冷卻盤管出水口 9均設置在頂蓋2上。
[0033]上述本實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)實現(xiàn)對出窯煙氣進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)管道上設置本實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，并通過循環(huán)管道和酸液進口 6進入到本實施例的板式盤管磷酸換熱器內(nèi)，此時循環(huán)酸液的溫度較高(大概在70°C?90°C)，與此同時，開始通過冷卻盤管進水口 8向各組板式盤管換熱片5中通入冷卻水，經(jīng)過各組板式盤管換熱片5的熱交換，進入到冷卻器槽體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水口 8補入。在熱交換過程中需要開啟攪拌裝置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程和效率。在板式盤管磷酸換熱器的工作過程中，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]本實施例的結構布置合理，各管道和進、出口都采用了優(yōu)化設計，各組件選用的材質(zhì)也做了重要改進，這使得本實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)容描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入本實用新型要求保護的范圍內(nèi)。本實用新型要求保護的范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
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一頂蓋封閉，冷卻器槽體內(nèi)設有冷卻盤管；該板式盤管磷酸換熱器上開設有酸液進口、酸液出口、冷卻盤管進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；酸液進口設于頂蓋上，酸液出口設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在冷卻器槽體內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求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)的空心柱體槽結構，所述頂蓋為碳鋼材質(zhì)的板材結構。
3.根據(jù)權利要求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)側設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)側襯有橡膠板、玻璃鱗片防腐涂層、玻璃鋼或軟塑。
5.根據(jù)權利要求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，各換熱管的進水口相互連通并匯集至冷卻盤管進水口，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)軸設置在冷卻器槽體的對稱中心，所述轉(zhuǎn)軸的中下部安裝有多個攪拌葉片。
9.根據(jù)權利要求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在冷卻器槽體的墻體周圍，所述冷卻盤管進水口和冷卻盤管出水口均設置在頂蓋上。
10.根據(jù)權利要求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，所述冷卻盤管進水口設于扇形的外弧附近，所述冷卻盤管出水口設于扇形的內(nèi)弧附近。
【文檔編號】F28D7/04GK203518702SQ201320581293
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權日:2013年9月18日
【發(fā)明者】侯擁和, 魏世發(fā), 王朋生 申請人:四川玖長科技有限公司