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板式换热器在电解锌厂的应用及分析点击：2035 日期：[ 2014-04-26 21:57:57 ] |
| 板式换热器在电解锌厂的应用及分析 徐红喜 (湖南三立集团股份有限公司,湖南花垣416400) [摘 要]在搅拌槽内设置板式换热器,对溶液间接加热方式进行技术改造,分析了内置换热器在节能、环保和减少资源浪费方面取得的效益,并介绍了安装原理以及安装过程中的注意事项。 [关键词]换热器;冷凝水;洗渣水;换热 [中图分类号]TQ051.5 [文献标识码]B [文章编号]1003-8884(2009)02-0027-03 0 前言 电解锌厂浸出和净化工序中需要消耗大量的饱和蒸汽,按转化法工艺流程生产,蒸汽消耗量为3·~3·5 t/t电解锌,按标准黄钾铁矾法生产,蒸汽消耗量约为5 t/t电解锌。我公司采用转化法生产工艺流程其中净化工序的蒸汽消耗占蒸汽总消耗量的26·4%。 改造前,我公司电解锌生产线均采用蒸汽管变径后直接伸入溶液中进行加热升温,此种加热方式会有大量蒸汽冷凝水进入到溶液中,容易造成系统中溶液体积膨胀和溶液中保组分体积平衡失调。特别是冬季在电解液循环过程中,系统蒸发量减少,而环境温度低,又需要大量的蒸汽维持反应温度,此种情况下,常会发生体积膨胀,影响生产,溶液中含有大量的有害重金属离子,溶液直接外排易产生环境污染,并造成有价金属的损失,水量过大导致洗水不能充分加入,造成渣含水溶锌居高不下。为了解决上述问题,同时满足电解锌系统生产废水零排放的要求,2006年底对电解锌四系统的净化工序进行了技术改造,即采用板式换热器间接加热方式代替蒸汽管直接加热方式;2008年初再次对电解锌二系统的净化工序和除铁工序进行了相应改造,均取得了良好效果。 1 板式换热器工作原理及其参数 1·1 工作原理 电解锌系统板式换热器的核心元件为换热板,换热板由两块薄板经鼓胀成型工艺制成,在换热板板面中间采用自熔式钨极氩弧焊进行点焊,既起到加强的作用,亦达到改变热量矢量传递方向、强化换热效果的目的。加工成型的换热板表面大致呈流线型,与桶内搅拌器的旋转方向进行配合设计,以减少搅拌阻力。 换热系统由换热器本体、分配罐、冷凝水管、蒸汽管道和水封组成(见图1)。换热器本体由上、下集汽管和换热板组成(见图2)。锅炉蒸汽由进汽管进入上集汽管,再由上集汽管分配给28块换热板,换热后冷凝水由下集汽管经冷凝水管排出。蒸汽间接对溶液进行加热,减少了冷凝水进入溶液循环系统。这样,电解锌溶液在生产循环中由系统蒸发和两渣(浸出渣、净化渣)带走的水量,则可通过多回收生产中产生的含锌废水和增大两渣的洗渣水用量来补充。 该换热器的本体设置在搅拌槽中,利用搅拌对流体的推动,使矿浆通过换热器板片之间的间隙,实现换热的目的。与标准换热器相比有以下特点:(1)可强化搅拌,充当阻流板作用;(2)具有结垢后易清理的特点,适于易结垢和含固量多的溶液换热;(3)改造费用较标准换热器低。 1·2 板式换热器设计参数 根据我公司搅拌槽尺寸和现场操作的实际情况,对换热器生产厂家提出相应要求,厂家给我方设计参数见表1[1]。 2 效果分析 2·1 测试结果 我公司电解锌四系统净化工序改造后,对该板式换热器进行的现场测试,测试结果见表2。 由表2可知,(1)蒸汽压力在0·35MPa左右时,单桶充汽操作时间一般在45 min内,完全能够满足生产要求;(2)50m3的溶液加热到工艺要求,充汽的冷凝水量为3·8m3。 2·2 效果分析 采用板式换热器间接加热代替蒸汽直接加热方式,在电解锌溶液的加热中取得了良好的应用效果。 (1)减少了蒸汽冷凝水进入系统,为两渣的水洗和回收车间含锌废水创造了条件。2006年我公司电解锌四系统改造前系统的年平均渣含水溶锌为1·71%,改造后第一个月的平均渣含水溶锌为0·83%,同时,每天多回收电解车间平均含锌3 g/l的洗板水40m3,仅两渣水洗和回收含锌废水即可多回收锌金属9·32 kg/t电解锌产品。 (2)搅拌槽内换热器起到增强阻流板的作用,加大了搅拌过程中层流转变成紊流的力度,加强了搅拌效果,节约了锌粉用量;但同时增大了搅拌所用的实际功率。 (3)回收的冷凝水及时补充给锅炉,节约了水耗和煤耗。电解锌四系统净化换热器改造后,因回收冷凝水减少了水耗和煤耗,每吨电解锌产品节约锅炉自来水给水0·76 m3和4·218 kg标煤(以回收水60℃、正常自来水给水温度25℃计算)。 (4)杜绝了蒸汽管因搅拌摆动而损坏、甚至损坏搅拌装置的故障。 (5)该板式换热器自2006年底改造以来无大修,也未出现任何运行故障。生产过程中除增加少量的搅拌电耗外,未增加其他生产成本。我公司电解锌四系统净化换热器改造前后,净化搅拌均使用Y160M-2-15 kW电机,改造前后其电流分别为23·6A和26A(见表2),由计算可知,改造后增加搅拌功率约为1·35 kW。 (6)电解锌四系统的换热器改造,从投入生产到收回投资用时仅为3个月。 3 结论与注意事项 本公司板式换热器间接换热代替蒸汽管直接加热的技术改造,取得了良好的节能、环保及经济效益,为其他湿法冶炼生产的加热方式提供了借鉴。根据生产实践,板式换热器在搅拌槽内间接换热的改造中应注意以下事项。 (1)板式换热器的面积、材质一定要满足工艺要求,因为换热器的换热板由薄板(δ=1·5 mm)组成,板面不能出现锈蚀,否则将影响换热器的使用寿命和换热效果。 (2)在锅炉供水与蒸汽冷凝水的循环中,要形成开路循环。 (3)汽液分离水封要保证闭汽和汽水分离效果,但其水封的安装高度不能超过换热器本体下部集液管的安装高度。同时,水封上部要设置放空口(见图1)。 (4)为防止搅拌叶片脱落而损坏换热器,在设计时应具有保证搅拌器脱落后不会直接落到换热器上的安全措施。 (5)因冷凝水回收至锅炉使用,为避免溶液泄漏进入锅炉换热管而结晶并产生腐蚀,须在生产管理中增加定期检查冷凝水水质的要求。 [参考文献] [1]杨斌权.新型板式液式冷却器在电解锰厂的应用[J].化工装备技术,2005,(3):58. |
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