可用于窑法磷酸工艺的板式盘管磷酸换热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可用于窑法磷酸工艺的板式盘管磷酸换热器，主要包括一冷却器槽体，冷却器槽体的顶部通过一顶盖封闭，冷却器槽体内设有冷却盘管；该板式盘管磷酸换热器上开设有酸液进口、酸液出口、冷却盘管进水口和冷却盘管出水口，顶盖上安装有伸向冷却器槽体内的搅拌装置；酸液进口设于顶盖上，酸液出口设于冷却器槽体的底部，冷却盘管以多组板式盘管换热片形式布设在冷却器槽体内。本实用新型具有设备占地小、投资小、性价比高等优点，特别适用于窑法磷酸工艺的磷酸酸液冷却处理。
【专利说明】可用于窑法磷酸工艺的板式盘管磷酸换热器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种对窑法磷酸工艺中对循环酸液进行冷却的设备，尤其涉及一种用于可用于窑法磷酸工艺的磷酸换热器。
【背景技术】
[0002]窑法磷酸是美国ORC公司于1983年最先提出了一种用回转窑制取磷酸的新工艺(设备Kiln Phosphoric Acid,简称KPA工艺),该工艺可用中低品位磷矿石、娃石和碳质还原剂直接制取磷酸，ORC公司完成了部分中间试验工作后遇到一些难以克服的技术困难停止了开发。
[0003]ORC公司的工作引起了我国科技工作者的高度重视，长沙矿冶研究院从1988年开始，将用于冶金工业的冷固球团和直接还原回转窑技术与我国的磷矿资源特点相结合，提出了一条新的磷酸制备工艺路线一CDK窑法磷酸新工艺，并进行了相应的开发工作。
[0004]窑法磷酸的烟气收酸原理与热法磷酸收酸相同，其主要化学方程式为:
[0005]P205+3H20=2H3P04
[0006]窑法磷酸窑尾含P2O5和氟的烟气首先进入一个水化塔，该设备有冷却烟气和水化吸收P2O5的双重功能，以浓磷酸作为循环喷淋液，将其均匀喷射到烟气中，烟气与喷射的磷酸溶液充分接触，烟气中的P2O5气体与磷酸溶液中的水发生化学反应生成磷酸，烟气通过与循环喷淋的磷酸溶液换热，温度降至75°C?110°c，循环喷淋酸液换热后进出口温差有25°C左右，为此，需要设计一种换热器将循环磷酸溶液中的部分热量移走。窑法磷酸可以借鉴的现有技术是采用热法磷酸的石墨管式换热器或金属板式换热器。然而，由于窑法磷酸的烟气中含氟、尘、SO2等杂质，跟热法磷酸的喷淋酸相比，水化塔循环磷酸含一定固体颗粒，这些成分复杂的颗粒很快会造成石墨管式换热器或金属板式换热器的堵塞，清理及修复相当困难，因此，需要开发一种更加实用、高效的磷酸换热器才能满足窑法磷酸工艺的配套要求。
实用新型内容
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种设备占地小、投资小、性价比高的可用于窑法磷酸工艺的板式盘管磷酸换热器。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为一种可用于窑法磷酸工艺的板式盘管磷酸换热器，主要包括一冷却器槽体，冷却器槽体的顶部通过一顶盖封闭，冷却器槽体内设有冷却盘管；该板式盘管磷酸换热器上开设有酸液进口、酸液出口、冷却盘管进水口和冷却盘管出水口，所述顶盖上安装有伸向冷却器槽体内的搅拌装置；酸液进口设于顶盖上，酸液出口设于冷却器槽体的底部，所述冷却盘管以多组板式盘管换热片形式布设在冷却器槽体内。
[0009]上述的板式盘管磷酸换热器中，优选的，所述冷却器槽体的壳体为碳钢材质的空心柱体槽结构，所述顶盖为碳钢材质的板材结构。[0010]上述的板式盘管磷酸换热器中，优选的，所述冷却器槽体的壳体和顶盖的壁厚为8mm ?20mmo
[0011]上述的板式盘管磷酸换热器中，优选的，所述冷却器槽体的壳体内侧设置有由橡胶板和石墨砖组成的防腐内衬层，所述顶盖内侧衬有橡胶板、玻璃鳞片防腐涂层、玻璃钢或软塑。
[0012]上述的板式盘管磷酸换热器中,优选的,所述防腐内衬层的壁厚为60mm?250mm。
[0013]上述的板式盘管磷酸换热器中，优选的，所述板式盘管换热片包括哈氏合金C或不锈钢316L衬胶材质的换热片框体和装设于换热片框体上的石墨改性聚丁烯材质或石墨改性聚丙烯材质的换热管。每一组板式盘管换热片优选由5?20根换热管组成，各换热管的进水口相互连通并汇集至冷却盘管进水口，各换热管的出水口相互连通并汇集至冷却盘管出水口。
[0014]上述的板式盘管磷酸换热器中，优选的，所述换热管管径为DN20mm?50mm。
[0015]上述的板式盘管磷酸换热器中，优选的，所述搅拌装置为顶进式搅拌器，搅拌装置的转轴从顶盖延伸至冷却器槽体的底部，且该转轴设置在冷却器槽体的对称中心，所述转轴的中下部安装有多个搅拌叶片。
[0016]上述的板式盘管磷酸换热器中，优选的，所述多组板式盘管换热片布设在冷却器槽体的墙体周围，所述冷却盘管进水口和冷却盘管出水口均设置在顶盖上。
[0017]上述的板式盘管磷酸换热器中，优选的，所述多组板式盘管换热片沿冷却器槽体的周向均匀布置，且单组的板式盘管换热片呈扇形，所述冷却盘管进水口设于扇形的外弧附近，所述冷却盘管出水口设于扇形的内弧附近。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:本实用新型具有设备投资小、性价比高等优点，能在含固量较高且易结晶的磷酸溶液中，特别是窑法磷酸水化塔循环酸中进行应用，整个设备及构件的材质使用合理，坚固耐用，操作、观察直观。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型实施例中的板式盘管磷酸换热器的结构示意图(沿冷却器槽体剖开)。
[0020]图2为本实用新型实施例中的板式盘管磷酸换热器的俯视图(顶盖局部撕开)。
[0021]图例说明:
[0022]1、搅拌装置；11、转轴；12、搅拌叶片；2、顶盖；3、冷却器槽体；4、防腐内衬层；5、
板式盘管换热片；51、换热片框体；52、换热管；6、酸液进口 ；7、酸液出口 ；8、冷却盘管进水口 ；9、冷却盘管出水口。
【具体实施方式】
[0023]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
[0024]实施例:
[0025]一种如图1所示用于窑法磷酸工艺的板式盘管磷酸换热器，主要包括一冷却器槽体3，冷却器槽体3的顶部通过一顶盖2封闭，冷却器槽体3内设有冷却盘管；该板式盘管磷酸换热器上开设有酸液进口 6、酸液出口 7、冷却盘管进水口 8和冷却盘管出水口 9，顶盖2上安装有伸向冷却器槽体3内的搅拌装置I ;酸液进口 6设于顶盖2上，酸液出口 7设于冷却器槽体3的底部，冷却盘管以共计8组板式盘管换热片5的形式布设在冷却器槽体3内。这8组板式盘管换热片5沿冷却器槽体3的周向均匀布置，每一组板式盘管换热片5由8根换热管52组成，各换热管52的进水口相互连通并汇集至冷却盘管进水口 8，各换热管52的出水口相互连通并汇集至冷却盘管出水口 9。单组的板式盘管换热片5呈扇形，冷却盘管进水口 8设于扇形的外弧段，冷却盘管出水口 9设于扇形的内弧段。
[0026]上述的板式盘管磷酸换热器中，冷却器槽体3的壳体为碳钢材质的空心圆柱体槽结构(Φ7ηιΧ5ηι),顶盖2为碳钢材质的板材结构。
[0027]上述的板式盘管磷酸换热器中，冷却器槽体3的壳体和顶盖2的壁厚为16mm(8mm ?20mm 均可)。
[0028]上述的板式盘管磷酸换热器中，冷却器槽体3的壳体内侧设置有由橡胶板和石墨砖组成的防腐内衬层4。
[0029]上述的板式盘管磷酸换热器中，防腐内衬层4的壁厚为80mm (60mm?200mm均可)。
[0030]上述的板式盘管磷酸换热器中，板式盘管换热片5包括哈氏合金C材质的换热片框体51和装设于换热片框体51上的石墨改性聚丁烯材质或石墨改性聚丙烯材质的换热管52。换热管管径为DN40mm (20mm?50_均可)。
[0031]上述的板式盘管磷酸换热器中，搅拌装置I为顶进式搅拌器，搅拌装置I的转轴11从顶盖2延伸至冷却器槽体3的底部，且该转轴11设置在冷却器槽体3的对称中心，转轴11的中下部安装有多个搅拌叶片12。
[0032]上述的板式盘管磷酸换热器中，所有的板式盘管换热片5以发散状均匀布设在冷却器槽体3的壳体内侧周围，冷却盘管进水口 8和冷却盘管出水口 9均设置在顶盖2上。
[0033]上述本实施例的板式盘管磷酸换热器的工作原理为:在窑法磷酸工艺中，在水化塔内水化吸收五氧化二磷的循环酸液中不仅磷酸浓度增加，而且温度升高，为了使循环酸液能在循环返回水化塔后继续实现对出窑烟气进行水化吸收和冷却烟气的效果，我们可在循环酸液的循环管道上设置本实施例的板式盘管磷酸换热器；循环酸液从水化塔的出口流出，并通过循环管道和酸液进口 6进入到本实施例的板式盘管磷酸换热器内，此时循环酸液的温度较高(大概在70°C?90°C)，与此同时，开始通过冷却盘管进水口 8向各组板式盘管换热片5中通入冷却水，经过各组板式盘管换热片5的热交换，进入到冷却器槽体3内的循环酸液温度降至50°C?60°C，降温后的循环酸液从酸液出口 7流出并通过循环管道返回至水化塔；换热升温后的冷却水则从冷却盘管出水口 9流出回收余热，并有新的冷却水从冷却盘管进水口 8补入。在热交换过程中需要开启搅拌装置1，搅拌装置的转速控制在30r/min?100r/min,功率控制在45Kw?75Kw,从而加速热交换的进程和效率。在板式盘管磷酸换热器的工作过程中，循环酸液的流量控制在400mVh?800m3/h，循环酸液的浓度为 60% ?85%。
[0034]本实施例的结构布置合理，各管道和进、出口都采用了优化设计，各组件选用的材质也做了重要改进，这使得本实施例的板式盘管磷酸换热器不仅工作效率高、占地小，且装配容易，成本低。[0035]以上内容描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种可用于窑法磷酸工艺的板式盘管磷酸换热器，主要包括一冷却器槽体，所述冷却器槽体的顶部通过一顶盖封闭，冷却器槽体内设有冷却盘管；该板式盘管磷酸换热器上开设有酸液进口、酸液出口、冷却盘管进水口和冷却盘管出水口，其特征在于:所述顶盖上安装有伸向冷却器槽体内的搅拌装置；酸液进口设于顶盖上，酸液出口设于冷却器槽体的底部，所述冷却盘管以多组板式盘管换热片形式布设在冷却器槽体内。
2.根据权利要求1所述的板式盘管磷酸换热器，其特征在于:所述冷却器槽体的壳体为碳钢材质的空心柱体槽结构，所述顶盖为碳钢材质的板材结构。
3.根据权利要求2所述的板式盘管磷酸换热器，其特征在于:所述冷却器槽体的壳体和顶盖的壁厚为8mm?20mm。
4.根据权利要求1、2或3所述的板式盘管磷酸换热器，其特征在于:所述冷却器槽体的壳体内侧设置有由橡胶板和石墨砖组成的防腐内衬层,所述顶盖内侧衬有橡胶板、玻璃鳞片防腐涂层、玻璃钢或软塑。
5.根据权利要求4所述的板式盘管磷酸换热器，其特征在于:所述防腐内衬层的壁厚为 60mm ?250mm。
6.根据权利要求1、2或3所述的板式盘管磷酸换热器，其特征在于:所述板式盘管换热片包括哈氏合金C或不锈钢316L衬胶材质的换热片框体和装设于换热片框体上的石墨改性聚丁烯材质或石墨改性聚丙烯材质的换热管，每一组板式盘管换热片由5?20根换热管组成，各换热管的进水口相互连通并汇集至冷却盘管进水口，各换热管的出水口相互连通并汇集至冷却盘管出水口。
7.根据权利要求6所述的板式盘管磷酸换热器，其特征在于:所述换热管管径为DN20mm ?50mm。
8.根据权利要求1、2或3所述的板式盘管磷酸换热器，其特征在于:所述搅拌装置为顶进式搅拌器，搅拌装置的转轴从顶盖延伸至冷却器槽体的底部，且该转轴设置在冷却器槽体的对称中心，所述转轴的中下部安装有多个搅拌叶片。
9.根据权利要求1、2或3所述的板式盘管磷酸换热器，其特征在于:所述多组板式盘管换热片布设在冷却器槽体的墙体周围，所述冷却盘管进水口和冷却盘管出水口均设置在顶盖上。
10.根据权利要求1、2或3所述的板式盘管磷酸换热器，其特征在于:所述多组板式盘管换热片沿冷却器槽体的周向均匀布置，且单组的板式盘管换热片呈扇形，所述冷却盘管进水口设于扇形的外弧附近，所述冷却盘管出水口设于扇形的内弧附近。
【文档编号】F28D7/04GK203518702SQ201320581293
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】侯拥和, 魏世发, 王朋生 申请人:四川玖长科技有限公司