专利名称：硝酸铵溶解装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种硝酸铵在水中的溶解装置，属于易溶化学物质溶解的技术领域。
背景技术：
通常硝酸铵的溶解是在一个带有搅拌装置和蒸汽加热夹套或蛇形盘管的缸式容器中 进行。首先，将一定量的水放入溶解缸中，在搅拌状态下一次、分次或连续均匀地将硝酸 铵加入水中；需要的热量由蒸汽通过容器内的蛇形盘管或容器外的蒸汽夹套间接提供。应 该说，这一过程是简单的，但是带来了几个明显缺憾溶解速度慢，蒸汽浪费多和溶解过
程间断。
硝酸铵是一种极易溶于水的化学物质，溶解过程需要吸收大量热量。在热量和温度能 够保证的前提下，硝酸铵几乎可以瞬间溶于水中。但是，现有的通过夹套或盘管的蒸汽间 接加热方法，由于传热效率低，传热速度慢，不能及时提供所需热量，导致溶解过程的温 度下降，相应地硝酸铵溶解速度降低。另一方面，设备内加热盘管大大影响了搅拌效果， 降低了物料与溶液间的相对运动，在更大程度上降低了硝酸铵溶解速度。实际生产中，硝
酸铵的溶解往往需要几十分钟，甚至几小时。蒸汽含有大量热量，其中80%以上是冷凝 热；也就是说，只有在冷凝过程中这种热量才能有效释放。冷凝只能发生在低温条件下， 即蒸汽温度降至它的沸点(或汽化温度)以下时它才能由气态变成液态。在现有的蒸汽间 接加热情况下，蒸汽温度往往与传热介质的温度很接近。这种状态的结果是，热量只能依 靠蒸汽与传热介质之间不大的温差进行，蒸汽难以降至它的沸点以下，冷凝热几乎没有释 放。这种蒸汽"穿肠过"的状态使蒸汽的冷凝热没有得到利用，蒸汽80%以上的热量白 白浪费了，蒸汽利用率只有10 30%。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的蒸汽利用率低的问题，提供了一种蒸汽 直接加热和完全冷凝并且热量完全都利用的硝酸铵溶解装置。
本发明的一种硝酸铵溶解装置，包括吸料空腔管体、蒸汽进口、物料进口和蒸汽喷嘴， 其中吸料空腔管体包括依次相连的大圆柱部、圆锥部和小圆柱部三个部分；吸料空腔管体 大圆柱部的上端固连一个中心带通孔的挡板，该挡板的通孔上设置一蒸汽进口，该蒸汽进
3口接有蒸汽喷嘴，该蒸汽喷嘴伸入到吸料空腔管体内，蒸汽喷嘴的头部靠近吸料空腔管体 圆锥部与小圆柱部的连接处，从而使蒸汽喷嘴喷出的蒸汽能全部进入到吸料空腔管体小圆 柱部，吸料空腔管体大圆柱部的侧壁设置有物料进口，吸料空腔管体大圆柱部的内部形成 吸料空腔。吸料空腔管体小圆柱部下端接硝酸铵溶液!C槽，从而使溶解硝酸铵后的溶液流 入到贮槽中，吸料空腔管体小圆柱部可以设计成两端内径大，中间内径小。
当一定压力的水蒸汽通过喷嘴可以形成200m* s—'左右的高速射流，这种射流导致了 蒸汽喷嘴上部的吸料空腔形成较高的负压(压力小于等于-0.07MPa)，固而可以将进料口 输入的硝酸铵粒子均匀快速地吸入吸料空腔管体大圆柱部内的吸料空腔，并改变运动方向 在喷嘴下部同蒸汽射流直接接触。由于水蒸汽同硝酸铵粒子之间存在着很大的速度差，于 是产生"漩涡状"激烈湍动的直接接触，在瞬间形成强烈的混拌、渗透、传热、冷凝和溶 解等多种综合作用，上述混拌溶解过程是在吸料空腔管体小圆柱部内进行的，因此可以把 吸料空腔管体小圆柱部设计成为两端内径大，中间内径小，从而有利于混拌溶解，溶解硝 酸铵后的溶液最终流入到吸料空腔管体小圆柱部下端的硝酸铵溶液贮槽中。
本发明的原理就是，直接接触、喷射混溶。在本发明中，蒸汽喷嘴喷出的蒸汽既是一 种供热介质，它冷凝后形成的水又是硝酸铵的溶剂。所以，采用蒸汽直接对硝酸铵加热可 以使蒸汽直接作用于硝酸铵粒子表面，并在表面上冷凝成水，在此过程中不但放出大量热 量，而且水蒸气冷凝形成的水可以直接溶解硝酸铵而形成硝酸铵水溶液。
本发明与现有技术相比，其显著特点是(1)溶解速度快，在条件充分的情况下， 其溶解过程可以在喷射瞬间结束，其溶解速度是现有技术的几十倍；(2)能量利用率高， 如果忽略喷射系统自身的热传递本发明的蒸汽能量利用率应该是完全的，尤其蒸汽的冷凝 热的利用率接近100%; (3)溶解进程连续，这大大减化了间断溶解过程，减少了人工 操作，溶解过程更加稳定；(4)经济效益好，本发明的蒸汽喷射溶解泵体积小、效率高， 在生产效率相同的情况下可以减少设备投资60%以上，减少生产成本50%以上，而且大 大节省了生产线的建设投资；(5)安全性高，本发明的溶解过程是一个强烈的湍动过程， 进程温度始终保持在一个溶解最低温度上，避免了间接加热可能存在的局部过热，从而保 证了溶解过程的安全性。
图1是本发明硝酸铵溶解装置示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，本发明的硝酸铵溶解装置包括吸料空腔管体l、 蒸汽进口2、物料进口3和蒸汽喷嘴4，其中吸料空腔管体1包括依次相连的大圆柱部、 圆锥部和小圆柱部三个部分；吸料空腔管体1大圆柱部的上端固连一个中心带通孔的挡板 5，该挡板5的通孔上设置一蒸汽进口2，该蒸汽进口2连接有蒸汽喷嘴4，该蒸汽喷嘴4 伸入到吸料空腔管体1内，蒸汽喷嘴4的头部靠近吸料空腔管体1圆锥部与小圆柱部的连 接处，从而使蒸汽喷嘴4喷出的蒸汽能全部进入到吸料空腔管体1小圆柱部，吸料空腔管 体1大圆柱部的侧壁设置有物料进口 3。吸料空腔管体1大圆柱部的内部形成吸料空腔6。 吸料空腔管体1小圆柱部下端接硝酸铵溶液贮槽，从而使溶解硝酸铵后的溶液流入到贮槽 中，吸料空腔管体小圆柱部的两端内径大，中间内径小。
大于0. 4MPa的过饱和蒸汽从蒸汽进口 2进入，经过蒸汽喷嘴4形成180 300 m s—' 的高速蒸汽射流，进而在吸料空腔6内形成-O. 06 -0. 099MPa的负压；在负压作用下,物料 进口上输入的硝酸铵会被吸入到吸料空腔中，并随射流喷射方向而改变为向下的垂直运 动。在蒸汽喷嘴4出口附近，由于负压作用，物料再次改变运动方向而形成向射流中心的水 平运动。这时，每秒百米以上的轴向高速射流与轴向运动速度几乎为零的物料直接相撞。 就在这一瞬间，水蒸气同硝酸铵粒子充分接触和渗透，由于温度相差较大和硝酸铵溶解极 大的吸热性,蒸汽在硝酸铵粒子的内外表面迅速冷凝和传热，并形成向下了运动的混溶态 射流。在吸料空腔管体1小圆柱部,这种快速的混溶过程继续进行,在出口湍流就己经几乎 完全溶解而形成硝酸铵水溶液了，硝酸铵水溶液最终流入到吸料空腔管体小圆柱部下端的 硝酸铵溶液贮槽中。蒸汽喷嘴喷出的蒸汽既是一种供热介质，它冷凝后形成的水又是硝酸 铵的溶剂。所以，采用蒸汽直接对硝酸铵加热可以使蒸汽直接作用于硝酸铵粒子表面，并 在表面上冷凝成水，在此过程中不但放出大量热量，而且水蒸气冷凝形成的水可以直接溶 解硝酸铵而形成硝酸铵水溶液。
本发明的技术和装置对于溶解性良好的无机物同样适用。
权利要求
1、一种硝酸铵溶解装置，其特征在于，该装置包括吸料空腔管体[1]、蒸汽进口[2]、物料进口[3]、蒸汽喷嘴[4]，其中吸料空腔管体[1]包括大圆柱部、圆锥部和小圆柱部三个部分；吸料空腔管体[1]大圆柱部的上端固连一个中心带通孔的挡板[5]，该挡板的通孔上设置一蒸汽进口[2]，蒸汽进口[2]的输出端连接蒸汽喷嘴[4]，该蒸汽喷嘴[4]伸入到吸料空腔管体[1]内部，蒸汽喷嘴[4]的头部靠近吸料空腔管体[1]圆锥部与小圆柱部的连接处，从而使蒸汽喷嘴[4]喷出的蒸汽能全部进入到吸料空腔管体[1]小圆柱部，吸料空腔管体[1]大圆柱部的侧面设置有物料进口[3]。
2、 如权利要求1所述的一种硝酸铵溶解装置，其特征在于，吸料空腔管体[l]小圆柱 部的两端内径大，中间内径小。
全文摘要
本发明的硝酸铵溶解装置包括吸料空腔管体、蒸汽进口、物料进口和蒸汽喷嘴，其中吸料空腔管体包括依次相连的大圆柱部、圆锥部和小圆柱部三个部分；吸料空腔管体大圆柱部的上端固连一个中心带通孔的挡板，该挡板的通孔上设置一蒸汽进口，该蒸汽进口接有蒸汽喷嘴，该蒸汽喷嘴伸入到吸料空腔管体内部，蒸汽喷嘴的头部靠近吸料空腔管体圆锥部与小圆柱部的连接处，吸料空腔管体大圆柱部的侧壁设置有物料进口。该装置在进行硝酸铵溶解时，具有溶解速度快，能量利用率高，溶解进程连续，经济效益好，安全性高等优点。
文档编号B01F1/00GK101683591SQ200810157190
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者刘祖亮, 叶志文, 周新利, 胡炳成, 明 陆 申请人:南京理工大学