来复嵌套、螺旋线性通路及管道化热交换生产技术制造技术

本发明专利技术技术提供一种用于冶金、化工生产领域对易流动液体（包括浑浊态流体）进行“加热－加工处理－冷却”生产模式的高效生产和高效节能技术－“来复嵌套、螺旋线性通路及管道化热交换生产技术”，如蒸馏（浓缩）、压煮、高温杀菌消毒等。利用该发明专利技术技术使“加热－加工处理－冷却”模式的生产过程形成一个线性化的热能循环利用和高效生产的有机整体。以待生产加工的原液作冷凝剂，在冷却已加工的成品（液、汽）的过程中得到加热，而被加工的成品（液、汽）在传递热能给原液时得到冷却。该发明专利技术技术利用来复嵌套、螺旋线性通路及管道化技术，在确保功能更加完善、结构更加简单和设备更加小型化的同时，使能量充分循环利用，实现高效生产、高效节能和环保的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术技术提供一种用于冶金、化工生产领域对易流动液体(包括浑浊态流体)进行“加热——加工处理——冷却”生产模式的高效生产和高效节能技术——“来复嵌套、螺旋线性通路及管道化热交换生产技术”，如蒸馏(浓缩)、压煮、高温杀菌消毒等。该专利技术技术利用来复嵌套、螺旋线性通路及管道化技术，在确保功能更加完善、结构更加简单和设备更加小型化的同时，使能量充分循环利用，实现高效生产、高效节能和环保的目的。
技术介绍
在冶金、化工领域，其生产过程通常是在液态或浑浊态状况下，经高温、高压、搅拌处理，使物质成份发生化学变化生成新的物质、或将易被蒸发的物质成份从中分离出来，以及杀菌消毒等。如蒸酒、纯净水生产、冶金工业的铝土矿拜尔溶出和循环母液浓缩、饮料高温杀菌消毒，都属于对易液体或浑浊流体进行“加热——加工处理——冷却”的生产模式。对于这种生产模式，目前工业上普遍实际采用“加热+加工处理”——“冷却”的模式来完成其生产流程，即“加热”和“加工处理”合成为一个装置，一般为塔式锅炉，加热方式主要有两种，即直接加热和蒸汽间接加热；而“冷却”部分为另一个独立装置——冷凝器，锅炉与冷凝器间用管道连通，用水或风实现对加工成品进行冷却，热能很少被循环利用，这种一次性使用能源的生产模式，造成大量能源被浪费。如蒸酒业，酒蒸汽经专用冷凝器用水冷凝，而酒渣直接排放，热能没有被有效循环利用，成为耗能大户。在铝土矿冶炼过程中，铝土矿拜尔溶出和循环母液浓缩两个环节在生产过程中起着关键作用，但它们也是两个能耗最大的环节。就拜耳溶出设备而言，目前，主要包括两大类，一是塔式溶出(压煮)设备，二是简易管道化溶出(压煮)设备。前者或是一个大型的塔式压煮锅炉，或是由若干个小型塔式压煮设备组成的一个压煮系统，共同缺点是设备系统结构复杂，技术难度大、制造成本高，工效较低，停机启动时间长，属于一种模糊状态的“先进先出”模式，热量不便于循环利用，能耗大；后者虽说能真正实现“先进先出”的工艺目标，但由于属于简单的直线性通道结构，为了使浊态料浆获得较高的雷诺系数和使料浆处于高度湍流状态，势必要求浊态浆液保持高速运动，又要确保Al2O3有足够溶出时间，因此，铝土矿的拜尔溶出管道通常需要很长，一般长达2000米，或更长，占空间很大。另由于属非直接换热型，需要附加若干自蒸发器来实现能量循环利用目的，使设备系统复杂化，制造成本高，热能循环利用率不高，亦不便于设备的维护管理。2000年10月18日中国专利局公布了一项本人专利技术的“微型化高效节能连续蒸馏技术”，专利号CN99124910.0。该项技术主要揭示了化工蒸馏领域(如蒸酒、纯净水生产等)一种高效节能技术原理，它将“加热——加工处理——冷却”设置成为一个有机整体装置——“加热+加工处理+冷却”，即“(蒸馏釜内)采用限量原液沿水平线性通路动态加热升温蒸馏，(蒸馏釜外)以待蒸馏原液作冷凝剂逆向冷却高温残液和蒸汽，实现循环利用热能和设备小型化、微型化的连续高效蒸馏技术。”但该专利技术技术仅强调在蒸馏行业中应用，没有提及到压煮(如铝土矿拜耳溶出)、高温杀菌消毒等工业领域的应用；其次，对蒸馏釜内结构的设计适用性欠佳；第三，对蒸馏釜外的热交换装置设计没有强调螺旋线性通路结构，热交换效果尚不够理想；第四，主要强调在蒸馏釜外进行热交换实现热能循环利用，没有重视蒸馏釜内热能交换。
技术实现思路
为了使蒸馏(浓缩)、压煮(铝土矿拜耳溶出)、高温杀菌消毒等更广泛领域生产效率更高、热能循环利用率更高、热交换效果更好，真正实现高效生产和高效节能的目的，同时使热交换装置更简单和设备更小型化，本专利技术技术在“微型化高效节能连续蒸馏技术”原理基础上，提供一种技术更全面、更具体，适用范围更广的全程“来复嵌套、螺旋线性通路及管道化热交换生产技术”，它是对“微型化高效节能连续蒸馏技术”的更深入发展和推广应用。本专利技术关键技术在于将化工、冶金生产领域对易流动液体或浑浊态流体进行“加热——加工处理——冷却”模式的生产过程利用“来复嵌套、螺旋线性通路及管道化技术”形成一个有机整体，使整个生产过程均处在一个线性化的能量交换和热能循环利用的生产环境，即以待生产加工的原液作冷凝剂，在冷却已加工的成品(液、汽)的过程中得到加热，而已加工的成品(液、汽)在传递热能给原液时得到冷却。由于在整个热交换过程中，均保持在线性通路环境条件下，为了充分完全达到生产目标，有时需要很长的线性通路。本专利技术解决这一问题的方法就是将线性通路螺旋化处理，从而使设备的外观尺寸明显缩短，在实现热能高效交换的同时，并使设备尺寸小型化和高效生产。为适应化工、冶金业中大流量的生产加工，本专利技术技术主要采用轴螺旋型、扭带式螺旋型和渐近式螺旋型线性通路装置。轴螺旋型主要在嵌套的两管道间使用；扭带式螺旋型主要在最里管道内使用；渐近式螺旋型主要在蒸馏釜内设计使用。对“来复嵌套、螺旋线性通路及管道化热交换生产技术”特点说明如下(1)所谓“来复”，是指待加热加工处理的原液(料浆)与完成加工处理的高温成品总是沿相邻线性通路保持逆向通行，实现热能无限循环利用的目的。本专利技术主要揭示两种“来复”节能模型，一是压煮(如铝土矿拜耳溶出)、高温杀菌消毒“来复”原理模型，属全程来复热交换模型；二是蒸馏分离(浓缩)“来复”原理模型，全程分为两个区段，即热交换专段和热交换蒸馏分离段。由于具有线性化特征，以上两种原理模型都可以采用点加热方式，也可以采用线加热方式。(2)所谓“嵌套”，是指待加热加工处理的原液(料浆)的线性通路与完成加工处理的高温成品的线性通路之间，总是存在嵌入(沉入、没入)与包容(包含)的关系。目的是使设备结构紧凑，热交换效果更好。嵌套类型可以是多种多样的，常见类型包括封闭式“回”字型、复“回”字型、“目”字型，以及开放式“目”字型等。(3)所谓“螺旋线性通路”，是指在允许的条件下，尽可能采用螺旋型线性通路结构，这样可以在设备外型尺寸不变的情况下增加原液(料浆)和成品浆液的有效线性行程；或在确保原液(料浆)和成品浆液有效线性行程的情况下，使设备外型尺寸更短小。如设计一个日加工200吨铝土矿石的来复嵌套螺旋线性通路溶出管道，其长度仅有70米左右，最大外管φ500mm，而料浆行程达到3500m，设备优势非常明显。其次，使原液(料浆)和成品浆液保持高度的湍流状态，以增大雷诺系数、提高生产效率和热能交换率。将线性通路设计成螺旋型时必须确保通路内的流体(液态、浊态、汽态)能够保持较高速度的流动，即流动性能要好。螺旋线性通路主要类型，包括轴螺旋型、管簧螺旋型、渐近式螺旋型和扭带式螺旋型。轴螺旋型，适合在嵌套的两管道间使用；扭带式螺旋型，主要适合最内管道内使用；渐近式螺旋型，适合蒸馏釜内设计使用；管簧螺旋型线性通路特征与轴螺旋型相似，但耗材多，制造成本较高，当管道直径较大时，制造难度较大，只有当本专利技术技术应用于生产微型热交换装置时，管簧螺旋型线性通路才具有一定的使用价值。(4)所谓“管道化”，是指设备尽可能采用圆形管道材料。原因之一是圆形管道材料成品在市场上容易购买，设备制造容易；之二是具有线性特征和自封闭性；之三是圆形管道在高温高压状态下力学性能稳定，不易发生形变，安全性好。但是，蒸馏分离过程不能使用封闭式管道化设计。附图说明附图1，主要揭示“来复本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术关键技术在于：将化工、冶金等生产领域中对易流动液体或浑浊态流体进行“加热－加工处理－冷却”模式的生产过程利用“来复嵌套、螺旋线性通路及管道化技术”形成一个有机整体，使整个生产过程均处在一个线性化的能量交换和热能循环利用的生产环境。以待生产加工的原液作冷凝剂，在冷却已加工的成品（液、汽）的过程中得到加热，而已加工的成品（液、汽）在传递热能给原液时得到冷却。“来复”和“嵌套”是本专利技术技术的关键，“螺旋线性通路”和“管道化”是本专利技术技术实现设备优化设计的主要手段。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周耀瑜，
申请(专利权)人：周耀瑜，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]