螺旋板换热器在硝酸钾生产中的应用

　　螺旋板换热器；硝酸钾生产；冷却结晶工艺证错边不超标的前提下，用样板测量，使上温带板向（3）调整上张约20mm（见）。安装好张温带板后，依由于球壳板整体组装后，无法进行组对间隙和次安装下一张温带板，前10张板分别都用晃绳固错边量的调节，所以在组对的过程中需要对每个带专门留出一天时间进行间隙和错边量的调节（粗调节）。在整体安装完毕后再进行详细调节（微调节）。

　　经整体调节完毕后，球罐组对参数见表4.表4组对尺寸允许偏差序号项目实际偏差允许偏差1支柱垂直度+ 4mm尽可能14mm3错边量大+吊装板外表面吊耳位置结语无胎具、无中心柱组装优点在于：（1）节约制造胎具的原材料；（2）省去制造胎具的人工和机械费用；（3）省去立中心柱的脚手架的搭设和拆除等机械费用；（4）大大的缩短了球罐安装工期。具有一定的经济效益：可有效的降低施工成本，达到降本增效的目的，根据实际核算共节约施工成本40万元。本1前言螺旋板换热器是一高效换热设备，由瑞典罗森布拉德公司于1930年首创。但它没有象管壳式换热器那样在化工生产中广泛应用，因此螺旋板换热器在许多化工生产领域中尚待开发应用。我们在硝酸铵与氯化钾复分解循环法生产硝酸钾工艺中设计采用螺旋板换热器，取得了理想的效果。

　　2工艺设计计算2.1生产能力复分解循环法生产硝酸钾大致工艺过程是11：在循环母液中加入氯化钾调配成一定温度与浓度的溶液，溶液经冷却结晶析出硝酸钾晶体，然后经分离得硝酸钾晶体与母液I.母液I中蒸发浓缩到一定浓度，再加入硝酸铵溶解，再冷却结晶析出氯化铵晶体，然后经分离得氯化铵晶体与母液。母液返回循环使用。我们在溶液冷却结晶析出硝酸钾工序中设计采用螺旋板换热器。硝酸钾结晶溶液主要组成物质为K+，NH+，Na+//Cl―，NO-―H2O，盐水体系溶液中溶质物质与溶剂水分别为65与35.冷却前初始温度t1=115C，冷却结晶终点温度t2=30 72.5°C，此温度条件下，溶液物理参数为：密度Q=1300kg/m3，粘度◎溶液流经螺旋通道过程中，溯实际上变成固ublishing螺旋通道平均直径为：已知每100kg溶液可结晶析出硝酸钾晶体约30kg，即固相硝酸钾浓度为30.硝酸钾年设计生产能力20kt，年设计生产日为300天，螺旋板换热器按年连续工作时间150天计算。假设需要2台结构完全相同的螺旋板换热器并联使用，则每台螺旋板换热器每小时生产硝酸钾产量m为：每台螺旋板换热器每小时需要冷却处理溶液量M为：30°C，需要冷却处理溶液量M选定进入螺旋板换热器的溶液流量为W1=80m3/h=0.0222222m3/s，则溶液需要循环经过螺旋板换热器的次数a=W1Q/M=11.23，方可冷却到要求温度。

　　2.3冷却水出口温度选定冷却水进入螺旋板换热器流量W2= 50m3/h=0.0138889m3/s，设冷却水进口温度Ti=15°C，已知冷却水比热容C2= K，密度Q=1000kg/m3，则冷却水出口温度T2为：度下物理参数：粘度L=1.0x10-3Pas，密度Q=977. 2.4螺旋通道与当量直径液混合物料，为了防止物料沉积而堵塞通道，宜选择较大的溶液流速，以保持一定的自身冲刷作用，故选定溶液流速v1= 1.25m/s.则螺旋通道截面积F1为：选定螺旋板宽度H=1m，则螺旋通道宽度b1为：螺旋通道当量直径De为选定冷却水流路断面积与溶液流路相等，故冷却水通道截面积F2= 2.5传热面积计算介质为水与无机盐溶液时，螺旋板换热器传热系数大致范围为5001200W/m2°C.传热系数虽然可以通过推荐公式计算，但由于计算公式本身误差较大，再者还有许多数据难以测定或查找，如通道两侧污垢系数一般只能估测，因此计算结果与实际有较大差距。我们采用估测方法，取总传热系数K =500W/m2°C.设对数平均温差为AT，则：0.004m，选定螺旋板换热器中心管径D1= 0.3m，则螺旋圈数N为：将有关数椐代入上式计算得N=11（圈），螺旋体外径Dmax为：先计算溶液通道与冷却水通道雷诺数Rei和Re2分另lj为：3生产应用3.1螺旋板换热器设计参数采用螺旋板换热器设计参数为：换热面积S=20m2，螺旋长度L=10m，螺旋板宽度H=1m，螺旋体外径D2= 0.8m，螺旋通道宽bi=fc=0.018m，钢板选用316L不锈钢，板厚D=4mm，螺旋中心直径Di= 0.3m，定距柱数目n=40个/m2，压力降Pi= 10566Pa，P2=3172Pa.两则通道均采用泵输送，故阻力降是完全可以克服的。设备台数选用2台，采用I型螺旋板换热器，I型为螺旋体上下部两螺旋通道全部焊死不可拆。

　　3.2安装方式螺旋板换热器安装方式十分重要，如果采用立式安装，带有大量晶体粒子的液固混合物料，在流过立式安装的螺旋板换热器时，在水平面内螺旋流动的液体给硝酸钾晶体的拖带力，不能平衡其重力，晶体很容易沉降下来，进而逐渐堵塞通道。故我们在实际生产中改为卧式安装，液体在垂直面内螺旋流动，液体给固体粒子的拖带力可平衡其重力，这样就防止了粒子沉降，从而避免堵塞。

　　3.3设备流程螺旋板换热器应用于溶液冷却时，其工艺流程是：将硝酸钾结晶器中温度较高的溶液通过自吸泵抽送，由一个螺旋通道的周边进入，经螺旋通道流向中心，再从底部排出返回硝酸钾结晶器中；循环冷却水通过泵从由螺旋通道中心部分流入，经螺旋通道流向周边。停止使用后，立即通入蒸汽或清水对溶液螺旋通道进行冲刷清洗，以清洗通道内残留的硝酸钾料液，避免通道结垢与堵塞现象产生。

　　3.4应用效果实际生产时，溶液输送流量为80m/h，初始温度为113°C，冷却温度为30°C，冷却水输送流量为/h，冷却水进口温度为17°C，测得并计算对数平均传热温差为45.45°C，单台螺旋板换热器每小时能生产硝酸钾为2950kg.则每小时传热量为：螺旋板换热器从2002年12月投产运行以来，使用情况良好，未发生过结垢与沉积堵塞现象，硝酸钾结晶粒度与质量也符合要求。

　　4结论实践证明，采用螺旋板换热器完全可以达到设计要求，设计时选定的传热系数也基本上符合实际情况。因此，螺旋板换热器应用于硝酸钾生产完全可行。如果在硝酸钾生产中推广使用螺旋板换热器，可以大幅度降低投资，减少用地面积，提生产能力，降低能耗，这对提高我国硝酸钾生产技术水平和经济社会效益有重要意义。