一种用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置的制作方法

1.本实用新型涉及化工设备技术领域，特别是涉及一种用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置。


背景技术：

2.聚氯化铝，简称聚铝，英文缩写为pac，为无机高分子混凝剂。作为一种新兴净水材料，它对水中胶体和颗粒物具有高度电中和及桥联作用，可强力去除微有毒物及重金属离子，性状稳定。
3.氢氧化铝与盐酸溶液(合成盐酸或副产盐酸)在一定温度和压力下反应，得到氯化铝溶液，再根据产品盐基度要求，添加铝酸钙反应，生成复合聚氯化铝。它们在反应池内的反应过程中，前期通过注入蒸汽升温，以达到聚合反应所需的反应温度。反应过程中通过调节蒸汽注入量，使温度维持在聚合反应温度范围。此过程中反应池搅拌桨叶转速恒定，保证反应充分、均匀。
4.目前，国内聚氯化铝生产领域反应池蒸汽加入方式主要有两种，但都存在着较大的弊端：
5.一种蒸汽注入方式为从反应池顶部注入池内，蒸汽管采用钢衬四氟管，反应池内部做固定支撑稳定蒸汽管道。此方式在长期使用时存在如下严重缺陷：
6.1、碳钢管内外衬四氟，其蒸汽出口处四氟材料极易破损，一旦破损则报废，需更换新蒸汽管。需定期更换蒸汽注入管，而钢衬四氟造价也相对高，不经济。
7.2、池壁固定支撑防腐处理难度大。因物料在搅拌过程中与蒸汽管线及其支撑发生巨大剪切力，极易磨蚀掉支撑的表面防腐，进而对反应池池壁防腐造成破坏，最终造成反应池混凝土骨架迅速腐蚀，安全隐患极大。
8.另一种蒸汽注入方式为从反应池底部注入池内，即蒸汽注入点为池底出料管上。此方式采用蒸汽与物料出管共用一根相同管线的方式，虽然解决了第一种方式中的两个严重缺陷，但同时也带来了新的缺陷：蒸汽从底部料口注入时，与物料混合时震动非常剧烈，此处池壁防腐层极易受损，进而对反应池池壁防腐造成破坏，最终造成反应池混凝土骨架迅速腐蚀，安全隐患极大。
9.上述两种注入方式都会造成反应池损坏，导致维修成本极大。


技术实现要素：

10.(一)要解决的技术问题
11.本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种能够将蒸汽平稳、可靠、可控地注入聚氯化铝反应池内的蒸汽注入装置。
12.(二)技术方案
13.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置，包括：具有开放端和封闭端的蒸汽输入管和设置在所述蒸汽输入管外壁上的多层套管；
所述多层套管两端开放，所述多层套管中的每一层套管均通过支撑板固定在所述蒸汽输入管的靠近其所述封闭端的外壁上；所述蒸汽输入管在被所述多层套管包围的段上开设有蒸汽出孔；所述多层套管中的每一层套管上均开设有蒸汽缓冲孔。
14.可选地，相邻的两层套管上开设的所述蒸汽缓冲孔相互错开排布。
15.可选地，所述多层套管中相邻的两层套管中，外层套管上开设的蒸汽缓冲孔的直径为内层套管上开设的蒸汽缓冲孔的直径的1至3倍。
16.可选地，所述多层套管中相邻的两层套管中，外层套管上开设的所述蒸汽缓冲孔的总面积为内层套管上开设的所述蒸汽缓冲孔的总面积的1.2至2倍。
17.可选地，所述多层套管中最内层套管上开设的所述蒸汽缓冲孔的总面积为所述蒸汽输入管上的所述蒸汽出孔总面积的1.2至2倍；所述最内层套管上开设的蒸汽缓冲孔的直径为所述蒸汽出孔的直径的1.5至2倍。
18.可选地，所述蒸汽出孔的总面积为所述蒸汽输入管横截面积的1.2至2倍。
19.可选地，所述蒸汽出孔为直径为4至8mm的圆孔。
20.可选地，所述蒸汽输入管的中心轴线在所述蒸汽输入管的径向方向上距离聚氯化铝反应池内的搅拌桨叶边缘的距离s1为所述搅拌桨叶边缘在所述径向方向上与所述聚氯化铝反应池的池壁距离s的0.2至0.5倍。
21.可选地，所述蒸汽输入管的封闭端的端面距离所述聚氯化铝反应池底部的距离为300至700mm。
22.可选地，所述蒸汽输入管、所述多层套管以及所述支撑板的材质为耐温耐腐蚀的工程塑料。
23.(三)有益效果
24.本实用新型提供的用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置，通过设置在靠近蒸汽输入管封闭端的外壁上的多层套管，以及在蒸汽输入管和多层套管上开孔，对输入蒸汽输入管的蒸汽进行缓冲，并使蒸汽向四周分散，蒸汽的力度随着穿过每层套管周向抵消，逐级减小，从而实现将蒸汽平缓地输送至聚氯化铝反应池内。当蒸汽进入聚氯化铝反应池时，其与料液的碰撞和振动更加的分散，使得蒸汽的注入变得平稳、可靠、可控。该蒸汽注入装置结构简单，制作简便，成本低廉，使用寿命长。其成本不到钢衬四氟管的五分之一，使用寿命可达到2年以上。同时，也减少了维修、维护成本，从而有效降低生产成本。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实用新型实施例中的用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置及聚氯化铝反应池的结构示意图；
27.图2为本实用新型实施例中的用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置的多层套管及蒸汽输入管封闭端的结构示意图；
28.图3为从图2中的a向看到的用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置的多层套管与蒸
汽输入管连接的结构示意图；
29.图4为本实用新型实施例中的用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置的蒸汽输入管上开设的蒸汽出孔的结构示意图；
30.图5为本实用新型实施例中的用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置的第一层套管上的蒸汽缓冲孔的结构示意图；
31.图6为本实用新型实施例中的用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置的第二层套管上的蒸汽缓冲孔的结构示意图。
32.附图中的附图标记依次为：
33.1、蒸汽输入管，11、蒸汽出孔，2、第一层套管，21、第一层蒸汽缓冲孔，3、第二层套管，31、第二层蒸汽缓冲孔，4、支撑板，5、聚氯化铝反应池，6、搅拌桨叶。
具体实施方式
34.下面结合实施例和附图，对本实用新型的具体实施方式做进一步详细说明。在此，本实用新型的以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限定本实用新型的范围。
35.如图1和图2所示，本实用新型的实施例提供一种用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置，包括：具有开放端和封闭端的蒸汽输入管1和设置在蒸汽输入管1外壁上的多层套管。多层套管两端开放，多层套管中的每一层套管均通过支撑板4固定在蒸汽输入管1的靠近其封闭端的外壁上。蒸汽输入管1在被多层套管包围的段上开设有蒸汽出孔11，多层套管中的每一层套管上均开设有相应的蒸汽缓冲孔。
36.本实施例中，如图1和图3所示，蒸汽输入管1的上端为开放端，下端为封闭端，蒸汽从开放的上端注入蒸汽输入管1中。在靠近蒸汽输入管1封闭端的蒸汽输入管1的外壁上设置有两层套管，设置在内层的为第一层套管2，设置在外层的为第二层套管3。第一层套管2通过均匀分布的四个支撑板4固定在蒸汽输入管1的外壁上，并且将蒸汽输入管1包围住。第二层套管3也通过均匀分布的四个支撑板4固定在蒸汽输入管1的外壁上，并且将第一层套管2包围住。可以根据需要设定套管的层数、尺寸(例如，管径，长度等)，以及用于将每层套管固定在蒸汽输入管1外壁上的支撑板4的形状、尺寸、数量和排布方式，本实用新型实施例对此不作具体限定。
37.如图4至图6所示，蒸汽输入管1上被第一层套管2和第二层套管3包围着的管段上开设有设定数量的蒸汽出孔11，用于将从蒸汽输入管1上端的开放端注入的蒸汽排出蒸汽输入管1。在第一层套管2和第二层套管3的侧壁上分别开设有设定数量的第一层蒸汽缓冲孔21和第二层蒸汽缓冲孔31。蒸汽从蒸汽输入管1的蒸汽出孔11排出后，受到第一层套管2的管壁的阻挡，向上下移动，并通过开设在第一层套管2上的第一层蒸汽缓冲孔21穿过第一层套管2；蒸汽到达第二层套管3处时，又受到第二层套管3的管壁的阻挡，向上下移动，并通过开设在第二层套管3上的第二层蒸汽缓冲孔31穿过第二层套管3，进入聚氯化铝反应池5内。通过这种方式，利用第一层套管2和第二层套管3实现对从蒸汽出孔11喷出的蒸汽进行缓冲，并使蒸汽向四周分散，蒸汽的力度随着穿过每层套管周向抵消，逐级减小，从而实现将蒸汽平缓地输送至聚氯化铝反应池5内。当蒸汽进入聚氯化铝反应池5时，其与料液的碰撞和振动更加的分散。可以根据需要设定每层套管开设的蒸汽出孔11的形状、尺寸、直径、数量和排布方式，本实用新型实施例对此不作具体限定。
38.进一步地，如图2所示，相邻的两层套管上开设蒸汽缓冲孔相互错开排布。避免从蒸汽出孔11喷出的蒸汽，经过最内层套管的第一次缓冲后，通过相邻的套管上相对开设的蒸汽缓冲孔直接穿过两层套管进入到聚氯化铝反应池5内，从而削弱了套管对蒸汽的缓冲效果。
39.进一步的，多层套管中相邻的两层套管中，外层套管上开设的蒸汽缓冲孔的直径为内层套管上开设的蒸汽缓冲孔的直径的1至3倍。例如，第二层蒸汽缓冲孔31的直径是第一层蒸汽缓冲孔直径的1.5倍；第三层蒸汽缓冲孔(如果有的的话)的直径是第二层蒸汽缓冲孔31直径的1,5倍，以此类推，从而实现更好地缓冲和分散蒸汽的效果。
40.进一步地，多层套管中相邻的两层套管中，外层套管上开设的蒸汽缓冲孔的总面积为内层套管上开设的蒸汽缓冲孔的总面积的1.2至2倍。例如，第二层蒸汽缓冲孔31的总面积为第一层蒸汽缓冲孔21的总面积的2倍；第三层蒸汽缓冲孔(如果有的的话)的总面积是第二层蒸汽缓冲孔31的总面积的2倍，以此类推。
41.进一步地，多层套管中最内层套管上开设的蒸汽缓冲孔的总面积为蒸汽输入管1上的蒸汽出孔11的总面积的1.2至2倍；最内层套管上开设的蒸汽缓冲孔的直径为蒸汽出孔11的直径的1.5至2倍。
42.进一步地，开设在蒸汽输入管1上的蒸汽出孔11的总面积为蒸汽输入管1横截面积的1.2至2倍。
43.进一步地，蒸汽出孔11为直径为4至8mm的圆孔。可以根据需要设置蒸汽出孔11的形状(例如，为方形)，本实用新型实施例对此不作具体限定。
44.通过上述设置，能够确定多层套管中内层套管上设置开设的蒸汽缓冲孔的数量，从而通过多层套管实现对蒸汽更好的缓冲和分散作用。
45.进一步地，如图1所示，蒸汽输入管1的中心轴线在1蒸汽输入管的径向方向上距离聚氯化铝反应池5内的搅拌桨叶6边缘的距离s1为搅拌桨叶6边缘在该径向方向上与聚氯化铝反应池5的池壁距离s的0.2至0.5倍。
46.进一步地，蒸汽输入管1的封闭端的端面距离聚氯化铝反应池5底部的距离为300至700mm。
47.通过上述设置，使得蒸汽进入聚氯化铝反应池5时，与料液的碰撞和振动更小。
48.在一个实施例中，蒸汽出孔11的直径为5mm，开设在蒸汽输入管1上的蒸汽出孔11的总面积为蒸汽输入管1横截面积的1.5倍，第一层套管2上开设的蒸汽缓冲孔的直径为10mm，第二层套管3上开设的蒸汽缓冲孔的直径为12mm。第一层套管上蒸汽缓冲孔的总面积为蒸汽输入管1上的蒸汽出孔11的总面积的2倍。第二层套管上蒸汽缓冲孔的总面积为第一层套管上蒸汽缓冲孔的总面积的2倍。蒸汽输入管1的中心轴线在蒸汽输入管1的径向方向上距离聚氯化铝反应池5内的搅拌桨叶6边缘的距离s1为搅拌桨叶6边缘在该径向方向上与聚氯化铝反应池5的池壁距离s的0.3倍。蒸汽输入管1的封闭端的端面距离聚氯化铝反应池5底部的距离为400mm。
49.蒸汽输入管1、多层套管以及支撑板4的材质为耐温耐腐蚀的工程塑料，例如，ptfe、pvdf、pph等，本实用新型实施例对此不作具体限定。塑料的柔性使得通过蒸汽输入管1和多层套管在聚氯化铝反应池5内料液中的移动减缓蒸汽与聚氯化铝反应池5内料液的碰撞。
50.蒸汽输入管1、多层套管以及支撑板4可以是一体成型的，也可以是连接在一起的，例如，通过焊接相连接。
51.使用本实用新型实施例的用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置时，通过蒸汽输入管1的开放端将该装置固定在聚氯化铝反应池5内，蒸汽输入管1的开放端通过法兰固定在聚氯化铝反应池5上端面上。然后通过该开放端向蒸汽输入管1注入蒸汽。蒸汽通过靠近蒸汽输入管1封闭端的侧壁上开设的蒸汽出孔11离开蒸汽输入管1，并通过该包围在蒸汽输入管1的这段管路外的多层套管的缓冲和分散后，平缓地进入聚氯化铝反应池5内的料液，实现对料液的加热。
52.本实用新型提供的用于聚氯化铝反应池的蒸汽注入装置，通过设置在靠近蒸汽输入管封闭端的外壁上的多层套管，以及在蒸汽输入管和多层套管上开孔，对输入蒸汽输入管的蒸汽进行缓冲，并使蒸汽向四周分散，蒸汽的力度随着穿过每层套管周向抵消，逐级减小，从而实现将蒸汽平缓地输送至聚氯化铝反应池内。当蒸汽进入聚氯化铝反应池时，其与料液的碰撞和振动更加的分散，使得蒸汽的注入变得平稳、可靠、可控。该注入装置结构简单，制作简便，成本低廉，使用寿命长。其成本不到钢衬四氟管的五分之一，使用寿命可达到2年以上。同时，也减少了维修、维护成本，从而有效降低生产成本。
53.在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。
54.在本实用新型的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
55.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
56.以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。