阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器制造技术

一种阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器，其冷却器主体的折流板管孔直径大于换热管外径０．５～５ｍｍ，在每两块折流板之间设置有若干块中间支承板，其阳极保护部件的阴极置放于折流板和中间支承板的圆缺区并尽量远离换热管束的位置；电位最高处参比电极设置于阴极与换热管束之间。本实用新型专利技术具有显著提高冷却效率，降低设备投资，延长使用寿命，提高阳极保护部件的电位控制能力和可靠性，保证冷却器的安全运行等效果。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电化学保护技术和化工机械，特指一种阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器。在有色冶金、化工，尤其是磷肥生产的制酸装置中使用铸铁排管冷却器正逐步地被“阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器”所代替。在国产和引进的此种管壳式冷却器的应用中，发现下列几个方面需要改进。1.冷却效率需要提高这种冷却器采用的是典型的弓形折流板，酸走壳程，流动很不均匀，在每块折流板的两侧存在两个死角区，其换热面积约占总换热面积的20～40％，见图5。由于死角区的存在，减小了有效换热面积，从而降低了冷却器的冷却效率。2.使用寿命需要延长冷却器的酸进口端温度高腐蚀较重，所以先被腐蚀损坏而使设备过早报废，而酸出口端温度较低，腐蚀较轻，仍能继续使用，此部份材料没有充分利用。见附图说明图10。3.阳极保护系统的可靠性需要提高这种冷却器阳极保护控制讯号取自酸进口端低电位区，电位最低处，见图3。当酸温上升或/和酸浓下降时，维钝电流会上升，因此上升电流大部流到距阴极较近的高电位区，并使其电位上升。工艺条件变化过大时，此电位不断能升高超过安全保护电位范围，而且还会超过钝化区，进入过钝化区见图8，从而出现过钝化阳极溶解的加速腐蚀，造成设备损坏事故。本技术的目的是提供一种改进的阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器，使其达到1.提高冷却效率，减少实需换热面积，降低设备投资。2.延长使用寿命，降低每年平均设备费用。3.提高阳极保护系统的可靠性，保证冷却器的安全运行。本技术是这样实现的一种阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器，由冷却器主体、阳极保护部件、水箱所组成，冷却器主体包含折流板、换热管束、壳体、进口管、出口管，阳极保护部件包含阴极和参比电极a.折流板管孔直径大于换热管外径0.5～5mm；b.在每两块折流板之间设置有若干块中间支承板；c.阴极置放于折流板和中间支承板的圆缺区并尽量远离换热管束的位置；d.电位最高处参比电极设置于阴极与换热管束之间。冷却器的结构和阳极保护部件的设置上、下对称。在最佳实施例中，折流板管孔直径大于换热管外径1-3mm。本技术有以下积极有益的效果1，冷却效率可提高10～30％，从而使实需换热面积或设备一次投资降低10～28％。2，设计使用寿命可由15年提高到25年以上，因而每年设备费用可由原来总费用的1/15降低到1/25。3，可提高冷却器对生产工艺条件变化的适应能力，避免产生过钝化阳极溶解的加速腐蚀。并使换热管束径向电位差由300mv降低到200mv以下，提高了阳极保护部件的电位控制能力和可靠性，保证了冷却器的安全运行。现结合附图作进一步说明图1是本技术的显示冷却器结构和阳极保护部件对称设计示意图。图2是图1中冷却器的A-A截面，为改进后阳极保护部件布置示意图。图3是供与图2比较的改进前现有技术的阳极保护部件布置示意图。图4是改进后冷却器壳程酸流动情况示意图。图5是供与图4比较的改进前现有技术的冷却器壳程酸流动情况示意图。图6是图4中折流板管孔的局部放大示意图。图7是图4中中间支承板的构造示意图。图8是说明本装置效果的阳极钝化曲线示意图。图9、图10、图11是说明本装置的换热管腐蚀情况的时间对比图，其中。图9示未使用的冷却器换热管原厚度示意图。图10示使用13年后的换热管的腐蚀情况示意图。图11示使用13年后酸进、出口对换再使用13年后换热管的腐蚀情况示意图。本技术的阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器，由冷却器主体1、阳极保护部件、水箱所2组成见图1，冷却器主体1包含折流板3、换热管束4、壳体5、进口管6、出口管7，阳极保护部件包含阴极8和参比电极。本技术改进设计以提高冷却效率的技术方案包括1.按需要适当增大死角区折流板管孔直径，本技术的折流板3管孔直径9大于换热管4外径0.5～5mm见图6，图中用省略画法只画了1支散热管，实施时的最佳数据是折流板管孔直径大于换热管外径1-3mm，增大折流板管口直径后，增大了折流板管孔漏流以缩小死角区，并由于酸液流经折流板管孔和换热管之间的环形窄缝，形成端流见图4，提高了死角区10的给热系数，从而提高了冷却效率。2.为弥补由于折流板管孔直径增大对换热管支撑作用的降低，在每两块折流板之间，增设了1～n块中间支承板11见图4。中间支承板11是有两个圆块区12的圆形板，其板面被换热管束4穿过见图7，该中间支承板11对酸流有分流作用，使酸流进一步均匀化，又对死角区10进行缩小，扩大了有效换热面积，从而进一步提高了冷却效率。3.为了延长冷却器的使用寿命，本技术的冷却器的结构和阳极保护部件的布置采用对称设计见图1，以消除冷却器酸进、出的方向性，酸进口6和酸出口7可以轮换，使高温度酸的较重腐蚀可由冷却器两端轮流承担，以提高原酸出口端材料的利用率，从而延长冷却器的使用寿命。见图9、图10、图11，图9示未使用的冷却器换热管束原来的厚度，由于酸进口端腐蚀严重，使用13年后换热管束的厚度于酸进口端变薄而酸出口端仍较厚见图10，由于本技术的冷却器及其阳极保护部件采用了对称设计布置，其酸进口端和酸出口端可以轮换继续使用，图11示对换进、出口后又使用了13年的冷却器换热管束的厚度示意图，其寿命延长了近一倍。本技术改进设计以提高阳极保护部件可靠性的技术方案包括1.阳极保护的控制电位讯号取自酸进口端高电位区的最高电位处见图2，图中标出电位最低处参比电极13，电位最高处参比电极14，本技术的电位最高处参比电极14设置于阴极8与换热管束4之间并尽量远离换热管束，这样不但能避免电位上升到过钝化区，出现过钝化阳极溶解后加速腐蚀，而且还使电位全部控制在安全保护电位区19上限电位以下的钝化区内，保证了设备的良好保护状态见图8，图8为说明效果的阳极钝化曲线示意图，图中纵座标E为电位，横座标I为电流密度，图中曲线B以下为活化区15，BC为活化一钝化过渡区16，CF为钝化区17，F以上为过钝化器18，DE为安全保护区19。2.将阴极8置放于圆缺区13，并尽量远离换热管束4，以降低管束径向电位差，从而提高阳极保护部件的电位控制能力和保护的可靠性，以保证冷却器的安全运行，见图2。权利要求1，一种阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器，由冷却器主体、阳极保护部件、水箱所组成，冷却器主体包含折流板、换热管束、壳体、进口管、出口管，阳极保护部件包含阴极和参比电极，其特征在于a.折流板管孔直径大于换热管外径0.5～5mm；b.在每两块折流板之间设置有若干块中间支承板；c.阴极置放于折流板和中间支承板的圆缺区并尽量远离换热管束的位置；d.电位最高处参比电极设置于阴极与换热管束之间。2，如权利要求1所述的阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器，其特征在于冷却器的结构和阳极保护部件的设置上、下对称。3，如权利要求1所述的阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器，其特征在于所述折流板管孔直径大于换热管外径1-3mm。专利摘要一种阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器，其冷却器主体的折流板管孔直径大于换热管外径0.5～5mm，在每两块折流板之间设置有若干块中间支承板，其阳极保护部件的阴极置放于折流板和中间支承板的圆缺区并尽量远离换热管束的位置；电位最高处参比电极设置于阴极与换热管束之间。本技术具有显著提高冷却效率，降低设备投本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳极保护不锈钢管壳式浓硫酸冷却器，由冷却器主体、阳极保护部件、水箱所组成，冷却器主体包含折流板、换热管束、壳体、进口管、出口管，阳极保护部件包含阴极和参比电极，其特征在于：ａ．折流板管孔直径大于换热管外径０．５～５ｍｍ；ｂ．在每 两块折流板之间设置有若干块中间支承板；ｃ．阴极置放于折流板和中间支承板的圆缺区并尽量远离换热管束的位置；ｄ．电位最高处参比电极设置于阴极与换热管束之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龙学义，王淑荣，
申请(专利权)人：龙学义，王淑荣，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]