CN109296937A - 一种蒸汽回收组件及氧化铝生产系统 - Google Patents
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Abstract
本实施例提供一种蒸汽回收组件及氧化铝生产系统，涉及氧化铝生产操作技术领域。该蒸汽回收组件用于回收氧化铝生产过程中的母液蒸发所产生的蒸汽。其主要包括水冷器、水封槽、冷却塔以及冷水池。水冷器用于收集蒸汽并将蒸汽进行冷凝。经过冷凝后的蒸汽以液态水的形式进入水封槽。水封槽的安装高度大于冷却塔的安装高度，以使水封槽内的液态水能依靠高度差自动流入冷却塔。一般需要利用热水泵将热水池中的水泵送至冷却塔进行冷却。该蒸汽回收组件利用水封槽与冷却塔的安装高度差，省去了热水泵的投入成本，减少了资源的消耗。冷却塔对液态水进行冷却后再将液态水排入至冷水池。冷水池用于将液态水排入水冷器以对新进入水冷器内的蒸汽进行冷凝。
Description
技术领域
本发明涉及氧化铝生产操作技术领域，具体而言，涉及一种蒸汽回收组件及氧化铝生产系统。
背景技术
拜耳法氧化铝生产过程中，分解后循环母液需经过蒸发至一定浓度后方可再次使用，蒸发工序是其必需的生产工艺。原理为使用高温蒸汽将循环母液加热，使其中的水分蒸发排除，使循环母液达到要求的浓度。为减少生产过程中的水量损耗，需将母液蒸发产生的二次蒸汽冷凝回收，经降温后再次使用。目前，二次蒸汽回收后的冷凝处理过程中能耗较大，使得工厂花费的回收成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蒸汽回收组件，其能够降低二次蒸汽回收后的冷凝处理过程中的能耗，降低回收成本。
本发明的另一目的在于提供一种氧化铝生产系统，其能够降低氧化铝生产系统的投入成本。
本发明的实施例是这样实现的：
一种蒸汽回收组件，用于回收氧化铝生产过程中的母液蒸发所产生的蒸汽。其包括水冷器、水封槽、冷却塔以及冷水池。水冷器用于收集蒸汽并将蒸汽进行冷凝。经过冷凝后的蒸汽以液态水的形式进入水封槽。水封槽的安装高度大于冷却塔的安装高度，以使水封槽内的液态水能依靠高度差自动流入冷却塔。冷却塔对液态水进行冷却后再将液态水排入至冷水池。冷水池用于将液态水排入水冷器以对新进入水冷器内的蒸汽进行冷凝。
在本发明的一种实施例中，水封槽与冷却塔的高度差为8-12米。
在本发明的一种实施例中，水封槽与冷却塔通过第一管道相连，且第一管道设置有第一阀门。第一管道的内径为1000-1400毫米。
在本发明的一种实施例中，经过冷却塔冷却后的液态水的温度为25-35℃。水封槽内的液态水的温度为45-55℃。
在本发明的一种实施例中，冷水池与水冷器通过第二管道相连，且第二管道设置有用于由冷水池向水冷器输送液态水的冷水泵。
在本发明的一种实施例中，水冷器设置有螺旋管道。螺旋管道位于水冷器内。螺旋管道的两端分别设有供蒸汽进出的入口和出口。入口位于螺旋管道远离水封槽的一端。第二管道与螺旋管道相互连通，以使液态水与蒸汽直接接触进行热交换。
在本发明的一种实施例中，第二管道靠近螺旋管道的一端设置有支管。支管位于螺旋管道内。支管的延伸方向与蒸汽在螺旋管道内的螺旋下降方向相同。支管的长度为2-5厘米，支管的外径小于螺旋管道的内径。支管位于入口下方，且支管与入口间隔3-7厘米。
在本发明的一种实施例中，螺旋管道设置有缓冲段。缓冲段与出口间隔3-7厘米，缓冲段的长度为3-6厘米。缓冲段位于螺旋管道内。缓冲段用于降低螺旋管道内流体的流动速度。
在本发明的一种实施例中，缓冲段沿螺旋管道的螺旋方向设置有多层缓冲组件。每层缓冲组件均包括多个延伸方向各异的阻挡杆。任意相邻两层缓冲组件中的阻挡杆的延伸方向各异。
一种氧化铝生产系统，包括上述任意一种蒸汽回收组件。
本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：
本发明实施例提供一种蒸汽回收组件，用于回收氧化铝生产过程中的母液蒸发所产生的蒸汽。其主要包括水冷器、水封槽、冷却塔以及冷水池。水冷器用于收集蒸汽并将蒸汽进行冷凝。经过冷凝后的蒸汽以液态水的形式进入水封槽。水封槽的安装高度大于冷却塔的安装高度，以使水封槽内的液态水能依靠高度差自动流入冷却塔。传统工艺中，一般需要先将水封槽内出来的水储存至热水池中，再利用热水泵将热水池中的水泵送至冷却塔进行冷却。经发明人计算，热水泵每天耗电量在35136KWh左右，每度电按0.65元计算，则每年热水泵能耗的投入成本在833.6万元左右。本发明实施例提供的蒸汽回收组件中，利用水封槽与冷却塔的安装高度差，省去了热水泵的设置，使工厂省去了每年在热水泵上的投入成本，同时也减少了资源的消耗。冷却塔对液态水进行冷却后再将液态水排入至冷水池。冷水池用于将液态水排入水冷器以对新进入水冷器内的蒸汽进行冷凝。
本发明实施例还提供一种氧化铝生产系统，其包括上述蒸汽回收组件。蒸汽回收组件的使用可以降低氧化铝生产系统上的投入成本，减少能源的消耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的蒸汽回收组件的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的螺旋管道在水冷器内的安装结构示意图；
图3为本发明实施例提供的支管与螺旋管道的配合结构示意图；
图4为本发明实施例提供的相邻的两个缓冲组件的结构示意图；
图标：100-蒸汽回收组件；110-水冷器；112-螺旋管道；114-入口；116-出口；130-水封槽；132-第一管道；134-第一阀门；150-冷却塔；170-冷水池；172-第二管道；174-冷水泵；176-支管；178-缓冲段；180-缓冲组件；182-阻挡杆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
请参照图1，图1所示为蒸汽回收组件100的结构示意图。本实施例提供一种蒸汽回收组件100，其主要用于回收氧化铝生产过程中的母液蒸发所产生的蒸汽，以减少氧化铝生产过程中的水量损耗。拜耳法氧化铝生产过程中，分解后循环母液需经过蒸发至一定浓度后方可再次使用，蒸发工序是其必需的生产工艺。原理为使用高温蒸汽将循环母液加热，使其中的水分蒸发排除，使循环母液达到要求的浓度。为减少生产过程中的水量损耗，需将母液蒸发产生的二次蒸汽冷凝回收，经降温后再次使用。
蒸汽回收组件100主要包括水冷器110、水封槽130、冷却塔150以及冷水池170。
水冷器110用于收集蒸汽并将蒸汽进行冷凝。经过冷凝后的蒸汽以液态水的形式进入水封槽130。水封槽130的安装高度大于冷却塔150的安装高度，以使水封槽130内的液态水能依靠高度差自动流入冷却塔150。传统工艺中，一般需要先将水封槽130内出来的水储存至热水池中，再利用热水泵将热水池中的水泵送至冷却塔150进行冷却。经发明人计算，热水泵每天耗电量在35136KWh左右，每度电按0.65元计算，则每年热水泵能耗的投入成本在833.6万元左右。本发明实施例提供的蒸汽回收组件100中，利用水封槽130与冷却塔150的安装高度差，省去了热水泵的设置，使工厂省去了每年在热水泵上的投入成本，同时也减少了资源的消耗。
本实施例中，水封槽130与冷却塔150通过第一管道132相连，且第一管道132设置有第一阀门134。第一管道132的内径为1000-1400毫米。第一阀门134可以控制第一管道132的导通与否。进一步地，水封槽130与冷却塔150的安装高度差可以为8-12米。该高度差可以保证一定的水流速率。
冷却塔150对液态水进行冷却后再将液态水排入至冷水池170。冷水池170用于将液态水排入水冷器110以对新进入水冷器110内的蒸汽进行冷凝。本实施例中，冷却后的液态水进入水冷器110后与其内的蒸汽进行直接接触，液态水与蒸汽进行热交换，使蒸汽冷凝为液态，新的蒸汽冷凝得到的液态水与原来进入水冷器110内的液态水再一起流入至水封槽130内。
本实施例中，冷水池170与水冷器110通过第二管道172相连，且第二管道172设置有用于由冷水池170向水冷器110输送液态水的冷水泵174。本实施例中，冷水泵174的功率为560kw，扬程为47m，可以使第二管道172向水冷器110的输水量达到3500m3/h。
进一步地，请参照图2，图2所示为螺旋管道112在水冷器110内的安装结构示意图。
水冷器110设置有螺旋管道112。螺旋管道112位于水冷器110内。螺旋管道112的两端分别设有供蒸汽进出的入口114和出口116。入口114位于螺旋管道112远离水封槽130的一端，出口116则位于靠近水封槽130的一端。第二管道172与螺旋管道112相互连通，以使液态水与蒸汽直接接触进行热交换。螺旋管道112可以在有限的空间内增加蒸汽与液态冷水的换热路径，使两者的换热更加彻底，使热量和冷量得到更充分的利用，进而减少后续冷却所需能耗。
进一步地，为了使第二管道172能够更好地与螺旋管道112相互匹配使用，本实施例中采用如下设置：
请参照图3，图3所示为支管176与螺旋管道112的配合结构示意图。
第二管道172靠近螺旋管道112的一端设置有支管176。支管176位于螺旋管道112内。支管176的延伸方向与蒸汽在螺旋管道112内的螺旋下降方向相同(如图3所示，支管176的延伸方向也与螺旋管道112的螺旋方向一致)。支管176的长度为2-5厘米，支管176的外径小于螺旋管道112的内径。支管176位于入口114下方，且支管176与入口114间隔3-7厘米。
支管176采用上述结构设置，能够尽量避免液态冷水的喷出妨碍蒸汽流入螺旋管道112，保证单位时间内蒸汽的回收率。支管176设置在上述位置，能够保证液态冷水与蒸汽具有较长的接触路径，有助于提高两者的换热效果。
进一步地，请再参照图2，螺旋管道112设置有缓冲段178。缓冲段178与出口116间隔3-7厘米，缓冲段178的长度为3-6厘米。缓冲段178位于螺旋管道112内。缓冲段178用于降低螺旋管道112内流体的流动速度。当流体(此时流体内一般含有少许未冷凝为液体的蒸汽)到达缓冲段178时，可以借助缓冲段178对流体的突然撞击使流体内的热交换更加彻底，使流体内基本不残留未冷凝为液体的蒸汽。缓冲段178位于该位置，由于已经邻近出口116，因此缓冲段178对流体的撞击(撞击会使流体反向流动一小段距离)也不会妨碍入口114处蒸汽进入螺旋管道112。
进一步地，请参照图4，图4所示为相邻的两个缓冲组件180的结构示意图。
缓冲段178沿螺旋管道112的螺旋方向设置有多层缓冲组件180(至少为2层)。每层缓冲组件180均包括多个延伸方向各异的阻挡杆182。任意相邻两层缓冲组件180中的阻挡杆182的延伸方向各异，如图4所示。方向各异的阻挡杆182能够增加流体通过缓冲段178时的撞击几率，进而使流体内的热交换更加彻底，热交换效率更高。缓冲组件180的数量可以根据具体需要进行调整。
需要说明的是，本实施例中未作详细描述之处，均可以参照现有的氧化铝生产系统中使用的二次蒸汽回收组件。例如，冷却塔150位于冷水池170上方，以使冷却后的水可以自然流动至冷水池170内。
蒸汽回收组件100的工作原理是：
母液蒸发产生的蒸汽进入到水冷器110内的螺旋管道112内，由入口114进入螺旋管道112。螺旋管道112可以在有限的空间内增加蒸汽与液态冷水的换热路径，使两者的换热更加彻底，使热量和冷量得到更充分的利用，进而减少后续冷却所需能耗。同时，冷水泵174将冷水池170内的冷水由第二管道172泵送至支管176，使冷水由支管176流入螺旋管道112内。蒸汽与冷水在螺旋管道112内直接接触，并进行热交换，使得蒸汽冷凝为液态水。新的蒸汽冷凝得到的液态水与原来进入水冷器110内的液态水再一起流入至水封槽130内。水封槽130内的液态水的温度为45-55℃。由于水封槽130的安装高度大于冷却塔150的安装高度，水封槽130内的液态水能依靠高度差由第一管道132自动流入冷却塔150。省去了热水泵的使用，使工厂省去了每年在热水泵上的投入成本，同时也减少了资源的消耗。冷却塔150对液态水进行冷却后再将液态水排入至冷水池170。经过冷却塔150冷却后排入至冷水池170内的液态水的温度一般为25-35℃。冷水池170继续通过冷水泵174将液态冷水泵送至水冷器110以对新进入水冷器110内的蒸汽进行冷凝。
本实施例还提供一种氧化铝生产系统，其包括上述蒸汽回收组件100。蒸汽回收组件100可用于拜耳法氧化铝生产系统中。拜耳法氧化铝生产过程中，分解后循环母液需经过蒸发至一定浓度后方可再次使用，蒸发工序是其必需的生产工艺。原理为使用高温蒸汽将循环母液加热，使其中的水分蒸发排除，使循环母液达到要求的浓度。为减少生产过程中的水量损耗，需将母液蒸发产生的二次蒸汽冷凝回收，经降温后再次使用。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种蒸汽回收组件，用于回收氧化铝生产过程中的母液蒸发所产生的蒸汽，其特征在于，包括水冷器、水封槽、冷却塔以及冷水池，所述水冷器用于收集所述蒸汽并将所述蒸汽进行冷凝，经过冷凝后的所述蒸汽以液态水的形式进入水封槽，所述水封槽的安装高度大于所述冷却塔的安装高度，以使所述水封槽内的所述液态水能依靠高度差自动流入所述冷却塔，所述冷却塔对所述液态水进行冷却后再将所述液态水排入至所述冷水池，所述冷水池用于将所述液态水排入所述水冷器以对新进入所述水冷器内的所述蒸汽进行冷凝。
2.根据权利要求1所述的蒸汽回收组件，其特征在于，所述水封槽与所述冷却塔的高度差为8-12米。
3.根据权利要求1所述的蒸汽回收组件，其特征在于，所述水封槽与所述冷却塔通过第一管道相连，且所述第一管道设置有第一阀门，所述第一管道的内径为1000-1400毫米。
4.根据权利要求1所述的蒸汽回收组件，其特征在于，经过所述冷却塔冷却后的所述液态水的温度为25-35℃，所述水封槽内的所述液态水的温度为45-55℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的蒸汽回收组件，其特征在于，所述冷水池与所述水冷器通过第二管道相连，且所述第二管道设置有用于由所述冷水池向所述水冷器输送所述液态水的冷水泵。
6.根据权利要求5所述的蒸汽回收组件，其特征在于，所述水冷器设置有螺旋管道，所述螺旋管道位于所述水冷器内，所述螺旋管道的两端分别设有供所述蒸汽进出的入口和出口，所述入口位于所述螺旋管道远离所述水封槽的一端，所述第二管道与所述螺旋管道相互连通，以使所述液态水与所述蒸汽直接接触进行热交换。
7.根据权利要求6所述的蒸汽回收组件，其特征在于，所述第二管道靠近所述螺旋管道的一端设置有支管，所述支管位于所述螺旋管道内，所述支管的延伸方向与所述蒸汽在所述螺旋管道内的螺旋下降方向相同，所述支管的长度为2-5厘米，所述支管的外径小于所述螺旋管道的内径，所述支管位于所述入口下方，且所述支管与所述入口间隔3-7厘米。
8.根据权利要求7所述的蒸汽回收组件，其特征在于，所述螺旋管道设置有缓冲段，所述缓冲段与所述出口间隔3-7厘米，所述缓冲段的长度为3-6厘米，所述缓冲段位于所述螺旋管道内，所述缓冲段用于降低所述螺旋管道内流体的流动速度。
9.根据权利要求8所述的蒸汽回收组件，其特征在于，所述缓冲段沿所述螺旋管道的螺旋方向设置有多层缓冲组件，每层所述缓冲组件均包括多个延伸方向各异的阻挡杆，任意相邻两层所述缓冲组件中的所述阻挡杆的延伸方向各异。
10.一种氧化铝生产系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的蒸汽回收组件。
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