空气夹套保温料液槽在氯化镁生产中的应用有哪些?

1前言
氯化镁生产过程中,蒸发完成液(45%的氯化镁水溶液)从蒸发罐排入到带有夹套保温的料液槽中。该溶液温度在126℃一129℃之间,当温度降低到118℃时一溶液达到凝固点。在料液槽中如果保温不当,溶液温度将逐渐下降,导致溶液粘度变大,局部出现凝固,溶液粘度的增大不仅会使搅拌装置负荷上升,严重时一直接损坏搅拌及传动装置。一旦溶液在料液槽中凝固,清理土作将相当艰难,要想恢复正常生产显非易事。因此,氯化镁料液槽保温效果的好坏在氯化镁生产当中显得至关重要。
2在生产中存在的主要问题
传统的方法是使用经过保温的单层金属搅拌料液槽存放料液,槽体外部用岩棉或珍珠岩保温。这种保温方式在使用初期保温效果良好。但是,随着时一间的推移,保温层经雨水渗透以及生产当中各类液体的侵入,保温层会变硬、变形,保温性能下降,部分保温层与槽体表面会产生分离,贴合不再紧密,严重影响保温效果。由十氯化镁溶液的物化性质所决定,在一些保温效果不良的地方,由十局部温度偏低,就会产生局部结块,尽管此时一料液的总体平均温度高十凝固温度,但局部凝结现象时一有发生,并且会不断累积扩大,最终导致搅拌系统不能正常土作。
鉴于上述原因,曾采用蒸汽夹套式保温槽替代单层保温料液槽,并获得了理想的保温效果。但是,这种蒸汽夹套料槽由十通入了带有压力的饱和蒸汽,也随之带来了一些问题。首先是消耗了一定量的蒸汽,加大了生产成本;再有就是料液槽由常压容器变为压力容器。压力容器在设计、制作方面都更加复杂、技术要求更高,投资费用加大;在管理方面,由十存在安全隐患,加大了安全生产的管理难度。
3改进方案
根据生产实践经验,在设备更新改造中,研究设计了一种空气夹套保温料液槽,(图1)是改进后的空气夹套保温料液槽简图。它主要由槽体、夹套、外保温层及搅拌传动装置组成。 空气夹套保温料液槽的主要改进点就是在槽体的周边及槽体的底部增设了空气夹层,这个空气夹层对十调和料液槽的表面温度、改善料液局部凝结状况发挥了重要的作用。它与单层保温料液槽相比在传热方式上发生了本质改变。

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图1夹套保温材料液槽


单层保温料液槽传热,是由高温的氯化镁溶液将热量传递到保温层表面(金属层忽略不计),再由保温层通过导热方式将热量传递到保温层外表面,最后由大气将保温层中的热量带走。这里包含了三个不同的换热过程:
(1)氯化镁溶液与保温层内表面的对流换热;
(2)保温层的导热;
(3)大气与保温层外表面的对流换热。
单层保温料液槽传热量的大小可由下式计算: Q=K*F(Tf-Ts)
式中:Q—传热量;K—总传热系数;F—传热面积;Tf—氯化镁溶液的平均温度;Ts—室外空气的平均温度;
公式中:F, Tf, Ts都是己知量,比较容易选取。但是总传热系数K则是一个较为复杂的变量,选取训一算都比较麻烦。
单层料液保温槽中K值的大小与上述三种换热过程有关,对十热源氯化镁溶液来说,有搅拌的强制对流和没有搅拌的自然对流,对K值有较大影响,气态的热源和液态的热源K值也会有较大的区别;K值的大小还与保温材料有关,不同的保温材料有不同的导热系数,对K值的影响也不相同;在与大气的对流换热过程中,大气的流动速度都对K值有较大影响。金属层对于K值的大小虽有影响,但因其影响量微乎其微,通常忽略不计。
空气夹套保温料槽传热量的大小同样由下式计算: Q=K*F(Tf-Ts)
与单层保温料液槽相比,外界大气的对流换热过程没有改变,保温层的导热没有改变,只是系统对外传递热量的热源发生了改变。液态的、强制对流的氯化镁溶液被封闭空间的气态的、自然对流的空气所取代。
这里F, Tf, Ts三个量均没有发生变化,但K值的改变较大。
空气夹套保温料槽由十增加了一个空气夹层,改变了热量的传递顺序。首先高温的氯化镁溶液将热量传递到夹套空气,再由夹套中的空气将热量传递到保温层及大气。氯化镁溶液不再直接对外传热,仅仅是系统内部的热传递,对外界换热的功能由夹套中的空气取代。同等条件下,因为气态与液态相比所传递的热量更少,使得K值减小;夹套中的空气由十内部温度的不同,会产生自然的对流,是自然对流状态,与有搅拌的氯化镁溶液的强制对流状态相比,K值也会减小;它们的共同作用使传热量口相应减小。
结果表明,空气夹套保温料液槽的散热损失比单层保温料液槽的散热损失减少50%以上,整体保温效果有大幅提升,保证了搅拌系统的负荷稳定。
同时,空气夹套很好地解决了局部温度偏低造成结块的问题。由十夹套中空气的阻隔,外保温层的局部低温不再直接作用十内层槽体的换热面上。同时一,由十夹套中空气的自然流动性,起到了温度自然调节均匀的作用,使得内层槽体表面的温度更加均匀稳定。即使外保温层出现小面积的破损,局部下降的温度也会在空气夹套内得到混合提升,局部结块的现象也就再不会发生。4结束语 经过生产中的实际使用,验证了空气夹套保温料液槽的保温效果,保证了生产的长期稳定运行,避免了搅拌系统负荷的上升,取得了良好的经济效益。
 

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