专利名称：一种用于大型管道化溶出装置的星形套管预热器的制作方法
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 距离縮短，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 管和橫管上的小短管固定。
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。
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l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；ll短竖管。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的用于大型管道化溶出装置的星形套管 余热器作进一步的说明与补充。
实施例1 顶架固定式星形套管预热器
如图1和2所示。取d)530mm的钢管作外套管1在钢管的两端 头按图2所示的方案先焊上一根支架竖管7、再在该竖管两侧各焊上 一根支架横管9将外管内空间分割成三大一小的部分，再在三个大空 间中与支架竖管和横管连接处相对的位置在外管内壁上焊上丁字顶 架8。顶架同竖、横管之间的空间可容纳内管2穿过，而又不容许它 滚动或滑移。内管为4)159X12mm的钢管。组装式先将三根内管从 外管的一端支架中穿入、从另一端支架中穿出，再将带外套管的内管 串联焊接起来。由于内管比外管长，可先将内管焊接好，再焊接外管。 然后再按图l所示的方案， 一端配上蒸汽进口5、另一端配上冷凝水 出口 3和不凝气出口 4后，便可组装成整套大型管道化溶出装置。
当设计年产40万吨氧化铝管道化溶出装置时，采用九级二次汽 预热，预热器外管壁厚为llmm; —级新蒸汽预热，并备用一级新蒸 汽预热，预热器外管壁厚为18mm。外管总长为80000mm;内管总长为85000mm。 二次蒸汽温度120~235°C;新蒸汽温度275°C (6.0Pa); 原矿浆温度从95°C左右预热至265°C左右。矿石中氧化铝溶出率 》93%;溶出装置运转率>90%。
实施例2 小短管固定式星形套管预热器
如图1和3所示。取4>610的钢管作外套管1在钢管的两端头按 图2所示的方案先焊上一根支架竖管7、再在该竖管两侧各焊上一根 支架横管9将外管内空间分割成三大一小的部分，再在三个大空间中 与支架竖、横管上相应位置上焊上若干根用于使内管定位的小短管 10，小短管同竖、横短管之间的空间可容纳内管2由穿过，而又不容 许它滚动或滑移。内管为4)219的钢管。组装式先将三根内管从外管 的一端支架中穿入、从另一端支架中穿出，再将带外套管的内管串联 焊接起来。由于内管比外管长，可先将内管焊接好，再焊接外管。然 后再按图l所示的方案， 一端配上蒸汽进口5、另一端配上冷凝水出 口 3和不凝气出口 4后，便可组装成整套大型管道化溶出装置。
当设计年产50万吨氧化铝管道化溶出装置时，采用九级二次汽 预热，预热器外管壁厚为12mm; —级新蒸汽预热，并备用一级新蒸 汽预热，预热器外管壁厚为20mm。每级外套管总长为80000mm;而 三根内管管壁厚为12mm，总长为85000mm。其余工艺参数与实施例 l相同。
实施例3 小短管和顶架组合固定式星形套管预热器 如图1和4所示。取4610的钢管作外套管1在钢管的两端头按 图2所示的方案上、下各焊上两根支架横管9，两横管之间的距离可容内管穿过，再在两横管的中心部位焊上短竖管11，用短竖管将两 支架横管之间的空间一分为二，再分别在短竖管的两侧的外管内壁上
各焊上一个丁字形顶架8，而在上横管的上部空间中，以横管中点为 原点在同该点前后成120°的外管内壁相应位置上各焊一个丁字形顶 架8，顶架同上横管、顶架同短竖管之间的空间分别可容纳三根内管 2自由穿过，而又不容许它滚动或滑移。内管为4)219mm的钢管。组 装式先将三根内管从外管的一端支架中穿入、从另一端支架中穿出， 再将带外套管的内管串联焊接起来。由于内管比外管长，可先将内管 焊接好，再焊接外管。然后再按图l所示的方案， 一端配上蒸汽进口 5、另一端配上冷凝水出口 3和不凝气出口 4后，便可组装成整套大
型管道化溶出装置。
当设计年产55万吨氧化铝生产线时，其管道化溶出装置采用九 级二次汽预热，预热器外管壁厚为20mm; —级新蒸汽预热，并备用 一级新蒸汽预热，预热器外管壁厚为20mm。每级外套管总长为 85000mm;而三根内管管壁厚为13mm，总长为86370mm。其余工艺 参数与实施例1、 2相同。
权利要求
1.一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。
2. 按权利要求1所述的用于大型管道化溶出装置的星形套管预热 器，其特征在于所说的三根内管的相对位置处于正三角形三顶点的位 置。
3. 按权利要求1所述的用于大型管道化溶出装置的星形套管预热 器，其特征在于所说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外管内壁相对应位置的丁字形顶架组成。
4. 按权利要求1所述的用于大型管道化溶出装置的星形套管预 热器，其特征在于所说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。
5. 按权利要求1所述的用于大型管道化溶出装置的星形套管预热 器，其特征在于所说的内管支架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。
全文摘要
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。三根内管的相对位置处于正三角形三顶点的位置，并通过内管支架予以固定。本发明还给出了内管支架的三种不同的设计方案。采用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。
文档编号C01F7/02GK101314475SQ20081001222
公开日2008年12月3日 申请日期2008年7月8日 优先权日2008年7月8日
发明者刘文全, 杨青辰, 彧 王 申请人:东北大学设计研究院(有限公司)