用于溶出系统中自蒸发器的进料管和具有其的自蒸发器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于溶出系统中自蒸发器的进料管和具有其的自蒸发器。所述用于溶出系统中自蒸发器的进料管，包括：管体，所述管体的第一端设有进口端且第二端设有端板，且在邻近所述第二端设有喷嘴；小法兰，所述小法兰设在所述管体的第一端的端面上；法兰盖，所述法兰盖套设在所述管体上且邻近所述第一端；锥管，所述锥管套设在所述管体上且第一端连接至所述法兰盖的第二端端面上；和第一硬质合金层，所述第一硬质合金层设在所述管体的内壁上。根据本发明实施例的用于溶出系统中自蒸发器的进料管具有耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能，进而提高了自蒸发器的进料管在溶出系统中的使用周期及溶出系统机组的运转率。
【专利说明】用于溶出系统中自蒸发器的进料管和具有其的自蒸发器
【技术领域】
[0001]本发明涉及生产氧化铝的溶出系统设备，尤其是涉及一种用于溶出系统中自蒸发器的进料管和具有其的自蒸发器。
【背景技术】
[0002]自蒸发器在溶出系统中的作用是将溶出后的矿浆降温降压，此阶段需要在高温、高压、高流速的条件下进行。由于自蒸发器进料管在短时间内磨损过大就必须导致溶出系统停车检修，大大的影响了溶出系统机组的运转率及生产成本。因此，自蒸发器的进料管需要不断的改进。
【发明内容】
[0003]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种具耐高温、耐碱、耐高压及耐磨等优点的用于溶出系统中自蒸发器的进料管。
[0004]本发明还需要提供一种具有上述进料管的自蒸发器。
[0005]根据本发明第一方面实施例的一种用于溶出系统中自蒸发器的进料管，包括:管体，所述管体的第一端设有进口端且第二端设有端板，且在邻近所述第二端设有喷嘴；小法兰，所述小法兰设在所述管体的第一端的端面上；法兰盖，所述法兰盖套设在所述管体上且邻近所述第一端；锥管，所述锥管套设在所述管体上且第一端连接至所述法兰盖的第二端端面上；和第一硬质合金层，所述第一硬质合金层设在所述管体的内壁上。
[0006]由于管体内壁上设有第一硬质合金层，所述第一硬质合金层具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。因此，用于溶出系统中自蒸发器的进料管，通过设置该第一硬质合金层，从而具有耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能，进而可以提高自蒸发器的进料管在溶出系统中的使用周期及溶出系统机组的运转率。
[0007]另外，根据本发明的用于溶出系统中自蒸发器的进料管，还可具有如下附加技术特征:
[0008]根据本发明的一个实施例，所述进料管由16Mn管制成。由此进一步提高进料管的耐磨性及使用周期。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述第一硬质合金层焊接至所述管体的内壁上。通过将第一硬质合金层焊接至管体内壁上，从而使第一硬质合金层在管体内壁上的设置更加容易实现，第一硬质合金层和管体的连接更加稳固。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述第一硬质合金层由碳化钨制成。由此，进一步提高进料管的耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能及使用周期。
[0011]根据本发明的一个实施例，进一步包括喷嘴法兰，所述喷嘴法兰设在所述管体上且与所述喷嘴位置对应。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述喷嘴法兰内侧壁上设有第二硬质合金层。所述第二硬质合金层具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。因此，可以有效提高喷嘴法兰的耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能，进而提高了自蒸发器的进料管在溶出系统中的使用周期及机组的运转率。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述喷嘴法兰通过螺栓与管体连接。由此提高喷嘴法兰与管体之间的连接强度。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述端板上设有第三硬质合金层。所述第一硬质合金层具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。因此，可以有效提高端板的耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能，进而提高了自蒸发器的进料管在溶出系统中的使用周期及溶出系统机组的运转率。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述端板焊接在管体的第二端上。由此进一步提高端板与管体之间的连接强度。
[0016]根据本发明另一方面实施例的自蒸发器，由于用于溶出系统中的自蒸发器的进料管具有耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能，因此含有上述进料管的自蒸发器也具有耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能，从而有效自蒸发器的使用周期及溶出系统机组的运转率。
[0017]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0019]图1是根据本发明的一个实施例的自蒸发器的结构示意图；
[0020]图2是根据本发明的一个实施例的用于溶出系统中自蒸发器的进料管的剖视图。
[0021]附图标记:
[0022]自蒸发器100;
[0023]进料管10 ；
[0024]管体I ;小法兰2 ;法兰盖5 ;锥管3 ;第一硬质合金层4 ;端板6 ;喷嘴7 ;喷嘴法兰8 ;第二硬质合金层9 ;第三硬质合金层13 ;第一端口 11 ;第二端口 12。
【具体实施方式】
[0025]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0026]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0027]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0028]下面参考图1至图2，描述根据本发明第一方面实施例的用于溶出系统中自蒸发器的进料管10。溶出系统是氧化铝生产的核心，溶出系统的稳定运行是氧化铝生产的前提。溶出系统的作用是在高温高压的条件下将铝土矿中的Al2O3水合物与碱反应制成铝酸钠溶液。溶出系统的工艺流程主要包括乏气预热段、熔盐加热段、保温停留段、自蒸发器段和稀释段，具体过程为:原矿浆经过乏气预热段及熔盐加热段将温度提至270摄氏度后，在保温停留段中进行保温溶出，然后经过自蒸发器100降温降压后进入稀释槽。需要指出的是，乏气指的是做完功的蒸汽。
[0029]如图1和图2所示，用于溶出系统中自蒸发器的进料管10包括:管体1、小法兰2、法兰盖5、锥管3和第一硬质合金层4。
[0030]具体而言，管体I的第一端11设有进口端且第二端12设有端板6，且在邻近第二端12设有喷嘴7。这里所说的第一端11也就是图1和图2中所示的管体I的左端，第二端12也就是图1和图2中所示的管体I的右端，高温、高压、高流速的矿浆从进口端进入进料管10后，从喷嘴7喷出，进一步喷入自蒸发器100罐内，由于自蒸发器100中的压力相对较低，矿浆中液体迅速发生闪蒸过程，乏汽从自蒸发器100的罐顶流出并带走大量的热量，其可以用来预热矿浆，从而提高热能的利用率；低温低压的矿浆从罐底流出，进入下个工艺流程。有利地，喷嘴7设在进料管10的下侧管壁，更有利于泛气和矿浆的分离。
[0031]进一步地，小法兰2设在管体I第一端11的端面上，从而有利于进料管10与其它管道之间的连接。法兰盖5套设在管体上且邻近第一端，如图1和2所示，法兰盖5用于将整个进料管设在自蒸发器100的罐体的外表面上。
[0032]进一步地，锥管3套设在管体I上且锥管3的第一端(即锥管3的左端)连接至法兰盖5的第二端(即法兰盖5的右端)端面上，在锥管3的第一端端面上设有法兰盖5，法兰盖5用于连接自蒸发器100的罐体。由于进料管10的第二端伸入到自蒸发器100的罐体内一定长度，因此通过设置锥管3，从而可以提高进料管10的结构强度，避免其在罐体内长时间使用而造成弯折现象，延长其使用周期。
[0033]有利地，第一硬质合金层4设在管体I的内壁上，硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料，具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。可以理解的是，高温、高压、高流速的矿浆对管体I内壁会产生较大的机械损伤和化学损伤，因此，通过在管体I的内壁上设第一硬质合金层4，可以显著降低矿浆对管体I造成的机械损伤和化学损伤，进而有效提高管体I的使用周期。
[0034]综上所述，通过在进料管10的管体I内壁设第一硬质合金层4，显著提高管体I的耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能，进而提高自蒸发器的进料管10在溶出系统中的使用周期及溶出系统机组的运转率。
[0035]在本发明的一些实施例中，进料管10由16Mn管制成，16Mn管是低合金高强度结构钢，由此进一步提高进料管10的耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能及使用周期。
[0036]进一步地，第一硬质合金层4焊接至管体I的内壁上。第一硬质合金层4焊接至管体I的内壁之前，预先将硬质合金层外壁焊接面(即第一硬质合金层4与管体I的内壁接触的层面)的氧化层磨去，磨平整个焊接面，接着将硬质合金套入进料管10内壁焊接。通过将第一硬质合金层4焊接至管体I内壁上，从而使第一硬质合金层4在管体内壁上的设置更加容易实现，第一硬质合金层4和管体I的连接更加稳固。
[0037]进一步地，第一硬质合金层4可以由碳化钨制成。由此，进一步提高进料管10的耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能及使用周期。
[0038]进一步，用于溶出系统中的自蒸发器的进料管10还包括喷嘴法兰8，喷嘴法兰8设在管体I上且与喷嘴7位置对应。
[0039]进一步地，喷嘴法兰8内侧壁上设有第二硬质合金层9。所采用的第二硬质合金层9由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成，其具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，因此，可以有效提高喷嘴法兰8的耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能，进而提高了自蒸发器的进料管10在溶出系统中的使用周期及溶出系统机组的运转率。
[0040]进一步地，喷嘴法兰8通过螺栓与管体I连接。由此提高喷嘴法兰8与管体I之间的连接强度。[0041]进一步地,端板6上设有第三硬质合金层13。由于高温、高压、高流速的矿衆会对管体I的第二端12产生较大的冲击力，因此在端板6内表面上设第三硬质合金层13，所采用的第三硬质合金层13由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成，其具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，因此，可以有效提高端板6的耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能，进而提高了自蒸发器的进料管10在溶出系统中的使用周期及溶出系统机组的运转率。
[0042]进一步地，端板6焊接在管体I的第二端12上。由此进一步提高端板6与管体I之间的连接强度。
[0043]下面描述根据本发明另一方面实施例的自蒸发器100，其中，该自蒸发器100含有根据本发明第一方面实施例的进料管。由于进料管10具有耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能，因此含有上述进料管10的自蒸发器100也具有耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能，从而有效提高自蒸发器100的使用周期及溶出系统机组的运转率。
[0044]下表是用于溶出系统的自蒸汽器的进料管10设置有硬质合金层与未设置硬质合金层的使用周期的对比。
[0045]
Fl I名称I使用周期(天)—
1_普通El进料管_11_
2加硬质合金的El进料管 60
3普通E2进料管沅
4硬质合金的E2进料管130
5普通E3进料管5
6I硬质合金的E3进料管|l60
[0046]需要说明的是，溶出系统的自发器段通常由3-10级构成，随着级数的增大，矿浆对进料管10的机械损伤和化学损伤就越小，因此，级数越高的进料管10的使用周期越长。El进料管10指的是一级蒸发器的进料管10，E2进料管10指的是二级蒸发器的进料管10，E3进料管10指的是三级蒸发器的进料管10，从上表可以看出，设有硬质合金层的进料管10的使用天数是未设有硬质合金层的进料管10的使用天数的5-6倍。因此，通过在进料管10的管体内壁设置第一硬质合金层4、喷嘴法兰的内侧壁设置第二硬质合金层9及端板的内表面上设置第三硬质合金层13，可以有效提高进料管10的耐高温、耐碱、耐高压及耐磨的性能，从而有效提高自蒸发器进料管10的使用周期及溶出系统机组的运转率。
[0047]在本发明的实施例的描述中:“上下方向”如图1所示，“左右方向”例如图1和图2中所示，但是需要说明的是，该方向的指示只是出于示例的目的，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0048]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0049]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种用于溶出系统中自蒸发器的进料管，其特征在于，包括: 管体，所述管体的第一端设有进口端且第二端设有端板，且在邻近所述第二端设有喷嘴； 小法兰，所述小法兰设在所述管体的第一端的端面上； 法兰盖，所述法兰盖套设在所述管体上且邻近所述第一端； 锥管，所述锥管套设在所述管体上且第一端连接至所述法兰盖的第二端端面上；和 第一硬质合金层，所述第一硬质合金层设在所述管体的内壁上。
2.根据权利要求1所述的进料管，其特征在于，所述进料管由16Mn管制成。
3.根据权利要求1或2所述的进料管，其特征在于，所述第一硬质合金层焊接至所述管体的内壁上。
4.根据权利要求3所述的进料管，其特征在于，所述第一硬质合金层由碳化钨制成。
5.根据权利要求1所述的进料管，其特征在于，进一步包括喷嘴法兰，所述喷嘴法兰设在所述管体上且与所述喷嘴位置对应。
6.根据权利要求4所述的进料管，其特征在于，所述喷嘴法兰内侧壁上设有第二硬质I=Iο
7.根据权利要求4所述的进料管，其特征在于，所述喷嘴法兰通过螺栓与管体连接。
8.根据权利要求1所述的进料管，其特征在于，所述端板上设有第三硬质合金层。
9.根据权利要求8所述的进料管，其特征在于，所述端板焊接在管体的第二端上。
10.一种自蒸发器，其特征在于，含有权利要求1-9任一项所述的进料管。
【文档编号】B01D1/00GK103463822SQ201310375303
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】乔举旗, 何清, 郝红杰, 雷超, 贾万东, 张运距, 袁晓龙, 陆小磊, 王治国, 罗俊松, 邹云珺, 陈伦勇 申请人:云南文山铝业有限公司