一種四氯化鈦預熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四氯化鈦預熱器，包括有呈L形排布的燃燒段、混合段、對流段、預熱段和煙囪，其特征是：所述燃燒段產(chǎn)生的高溫煙氣在混合段混合均勻后在對流段與加熱盤管進行換熱，所述燃燒器位于水平的燃燒段端頭，燃燒段進口端設有上寬下窄的偏心環(huán)形煙氣通道，本發(fā)明更安全可靠、熱效率更高的四氯化鈦預熱器，以克服現(xiàn)有四氯化鈦預熱器中存在的各種問題。
【專利說明】—種四氯化鈦預熱器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及大中型氯化法鈦白裝置中四氯化鈦加熱的技術和設備。
【背景技術】
[0002]目前，在國內(nèi)的氯化法鈦白生產(chǎn)工業(yè)中，四氯化鈦預熱爐主要是采用立式結構主體，下部為輻射段，上部為對流段，頂部是煙?，輻射段爐體內(nèi)裝有螺旋形盤管，爐子底部安裝燃燒器，燃燒器產(chǎn)生的高溫輻射熱直接對螺旋形盤管進行加熱，被加熱的四氯化鈦在輻射段氣化并過熱到工藝要求的溫度后從輻射段底部出去；上部對流段內(nèi)設有水平盤管，經(jīng)輻射段換熱后煙氣向上到對流段，與對流段內(nèi)的冷四氯化鈦盤管進行換熱，換熱后的熱煙氣從煙囪排出，煙囪設有擋板用以控制預熱器爐膛內(nèi)的壓力。
[0003]其不足之處是:1.在四氯化鈦預熱器輻射段會因燃燒器火焰控制不穩(wěn)定或安裝偏差導致盤管的受熱不均，過熱部分會對盤管材質(zhì)的壽命造成影響，低溫部分會對燃燒氣體中的腐蝕性氣體形成結露腐蝕，也會對盤管材質(zhì)造成腐蝕；2.預熱器熱效率偏低，由于立式爐體結構，燃燒器產(chǎn)生的高溫氣體大部分還沒有及時換熱就直接通過爐膛從煙囪排出，雖然設有對流段收集高溫煙氣的熱量，但整體的熱效率在70 %左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是提供一種四氯化鈦預熱器，更安全可靠、熱效率更高的四氯化鈦預熱器，以克服現(xiàn)有四氯化鈦預熱器中存在的各種問題。
[0005]本發(fā)明的技術方案如下:
一種四氯化鈦預熱器，包括有呈L形排布的燃燒段、混合段、對流段、預熱段和煙囪，其特征是:所述燃燒段產(chǎn)生的高溫煙氣在混合段混合均勻后在對流段與加熱盤管進行換熱，所述燃燒器位于水平的燃燒段端頭，燃燒段進口端設有上寬下窄的偏心環(huán)形煙氣通道，通過配套的高溫循環(huán)風機把頂部煙?的煙氣引入循環(huán)口，經(jīng)過偏心環(huán)形煙氣通道分布后煙氣沿燃燒段內(nèi)壁流動，位于燃燒段和對流段之間的混合段，混合段內(nèi)部進、出口兩端分別設有通過內(nèi)襯耐火材料結構造型的混合段進口喉道、混合段出口喉道，所述對流段內(nèi)設置外部襯耐火材料的內(nèi)膽隔桶，對流段內(nèi)壁上安裝有3-5根并聯(lián)排列纏繞的加熱盤管，加熱盤管進入對流段的混合高溫氣體在內(nèi)膽隔桶底部改變流向，沿預熱器的外殼隔熱層與內(nèi)膽隔桶的環(huán)縫快速流過；燃燒段外端安裝有燃燒器連接口，燃燒段外端面循環(huán)煙氣進口，循環(huán)煙氣進口內(nèi)聯(lián)通有偏心環(huán)形煙氣通道。
[0006]所述的煙囪內(nèi)設有調(diào)節(jié)擋板，煙囪側壁上開有循環(huán)煙氣出口。
[0007]所述的加熱盤管一端為盤管連接管口，另一端為盤管出口。
[0008]為了達到上述目的，本發(fā)明采取L型主體結構，分別由燃燒段、混合段、對流段、預熱段和煙?五部分組成。燃燒段水平末端安裝燃燒器，產(chǎn)生的高溫氣體與從煙?循環(huán)的尾氣混合后進入混合段，避免由于偏流使燃燒器產(chǎn)生的高溫氣體(1200?1400°C)直接加熱盤管而影響其使用壽命；循環(huán)尾氣依靠配套的高溫風機將爐頂部分尾氣(約200°C)引入燃燒段的循環(huán)煙氣進口(如圖1所示)，再通過燃燒段端頭特殊設計的偏心環(huán)形煙氣通道沿設備內(nèi)壁進入燃燒段，偏心環(huán)形煙氣通道是上寬下窄，為了使足夠多的低溫煙氣從燃燒室上部進入，并形成氣幕可有效保護燃燒段頂部的內(nèi)襯耐火材料，而且引入部分低溫尾氣經(jīng)過混合后，可適當降低加熱氣體的溫度，避免高溫火焰直接接觸盤管的危險，而且熱風量增大更有利于對流傳熱的進行，也提高了整個預熱器的熱效率。根據(jù)傳熱的公式:Q=KAAtm，在換熱量Q和換熱面積A —定的情況下，當增大熱風量時，會使總傳熱系數(shù)K增大，因此平均溫差Λ tm會減小，即盤管的前后溫差減小，提高了盤管的使用壽命。
[0009]混合段位于水平燃燒段和垂直對流段的中間，其進出口是通過內(nèi)襯耐火材料造型的減縮喉道，燃燒段的高、低溫氣流會分別在進出口喉道處進行節(jié)流混合，使煙氣溫度均勻后進入對流段；預熱器的垂直爐體部分為對流段，其內(nèi)部安裝一套以3-5根并聯(lián)纏繞的加熱盤管，四氯化鈦從上部3-5個入口進入盤管，經(jīng)過液體預熱、氣化、氣體過熱三個階段逆流在下部被加熱到工藝要求的溫度，最后從預熱器下部接管出去，在對流段內(nèi)設置一個金屬內(nèi)膽隔桶，隔桶本體為圓柱形，底部是錐形，錐體部分的外部襯有耐火材料，其作用主要是改變進入對流段的熱空氣流動方向，使其沿預熱器的外殼隔熱層與內(nèi)膽隔桶的環(huán)縫快速流過，與環(huán)縫內(nèi)的盤管充分接觸換熱，提高換熱效率；換熱后煙氣進入預熱段對外界送來的四氯化鈦液體進行進一步預熱，換熱后的煙氣從頂部煙?直接排出。與目前國內(nèi)現(xiàn)有預熱器設計方案相比，本發(fā)明的這種環(huán)縫內(nèi)對流換熱、熱煙氣循環(huán)和加設預熱段的設計方案熱效率更高，使用更加安全可靠。
[0010]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明的有益效果是，利用與煙囪尾氣混合的高溫氣體加熱盤管，可以有效避免采用燃燒器火焰輻射熱直接加熱會導致盤管過熱而破裂的危險，而且通過在對流段設置內(nèi)膽隔桶來改變熱空氣的流向，提高換熱效率，避免高溫氣體在爐膛內(nèi)直接通過加熱時利用率不高的情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
[0012]圖2為本發(fā)明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]參見附圖，一種四氯化鈦預熱器，包括有呈L形排布的燃燒段1、混合段2、對流段
3、預熱段4和煙囪5，所述燃燒段I產(chǎn)生的高溫煙氣在混合段混合均勻后在對流段3與加熱盤管6進行換熱，所述燃燒器位于水平的燃燒段I端頭，燃燒段I進口端設有上寬下窄的偏心環(huán)形煙氣通道7，通過配套的高溫循環(huán)風機把頂部煙?的煙氣引入循環(huán)口，經(jīng)過偏心環(huán)形煙氣通道7分布后煙氣沿燃燒段內(nèi)壁流動，位于燃燒段和對流段之間的混合段，混合段2內(nèi)部進、出口兩端分別設有通過內(nèi)襯耐火材料結構造型的混合段進口喉道8、混合段出口喉道9，所述對流段3內(nèi)設置外部襯耐火材料的內(nèi)膽隔桶10，對流段內(nèi)壁上安裝有3-5根并聯(lián)排列纏繞的加熱盤管6，加熱盤管一端為盤管連接管口，另一端為盤管出口，加熱盤管6進入對流段的混合高溫氣體在內(nèi)膽隔桶底部改變流向，沿預熱器的外殼隔熱層與內(nèi)膽隔桶的環(huán)縫快速流過；燃燒段外端安裝有燃燒器連接口，燃燒段外端面循環(huán)煙氣進口，循環(huán)煙氣進口內(nèi)聯(lián)通有偏心環(huán)形煙氣通道，煙?內(nèi)設有調(diào)節(jié)擋板11，煙園側壁上開有循環(huán)煙氣出口。
[0014]實施例1:采用本發(fā)明滿足6萬噸/年氯化法鈦白裝置能力的四氯化鈦預熱器 (I)工藝流程:燃料氣與空氣經(jīng)過燃燒器焚燒產(chǎn)生的高溫氣體(1400°C )進入燃燒段，
低溫的煙囪尾氣(約200°C )經(jīng)循環(huán)風機引入燃燒室，與高溫氣體一起進入四氯化鈦預熱器混合段，混合均勻后進入對流段對盤管進行加熱，換熱后的煙氣進入預熱段進一步換熱預熱外界送來四氯化鈦液體，最后尾氣從頂部煙?排出；四氯化鈦介質(zhì)進入盤管通過逆流的方式與高溫煙氣進行換熱，先進入預熱段預熱后再進入對流段進行氣化和過熱，最終在對流段底部被加熱到工藝要求的溫度出口。根據(jù)盤管出口四氯化鈦的溫度來串級控制進口燃料氣流量并對燃料氣流量進行調(diào)節(jié)；循環(huán)風機通過變頻控制來調(diào)節(jié)循環(huán)煙氣風量，循環(huán)風機流量6500Nm3/h,壓差為3.6KPa。
[0015](2)設備結構:四氯化鈦預熱器的水平燃燒段端頭安裝燃燒器，燃料氣與配比空氣通過燃燒器燃燒產(chǎn)生高溫氣體進入燃燒段，循環(huán)風機從頂部煙園引入的尾氣進入循環(huán)口經(jīng)過環(huán)形煙氣通道沿燃燒段內(nèi)壁流動，與燃燒器產(chǎn)生的高溫氣體一起進入混合段，經(jīng)過混合段進出口處的喉道提速來達到混合均勻的目的，進口喉道由1600mm減縮到1300mm，喉道型式如附圖2中的件5所示，出口喉道由2000mm減縮到1300mm，喉道型式如附圖2中的件8所示，混合氣體再進入垂直對流段，在對流段入口處經(jīng)過內(nèi)膽隔桶的分流，隔桶本體為圓柱形，尺寸為Φ 1800 X 7200，底部是錐形，錐體高度500，錐體部分的外部襯有耐火材料，形式如附圖2件10所示，其目的是使混合后的高溫氣體沿對流段爐體與內(nèi)膽隔桶之間的環(huán)縫流動，保證高溫氣體有效與環(huán)縫內(nèi)的盤管充分換熱，換熱后的煙氣進入預熱段對盤管內(nèi)的冷四氯化鈦進行預熱，最后尾氣從預熱器頂部的煙?排出。
[0016]實施例2:采用本發(fā)明的滿足10萬噸/年氯化法鈦白裝置能力的四氯化鈦預熱器
(I)工藝流程:燃料氣與空氣經(jīng)過燃燒器焚燒產(chǎn)生的高溫氣體(1400°C )進入
燃燒段，低溫的煙囪尾氣(約200°C)經(jīng)循環(huán)風機引入燃燒室，與高溫氣體一起進入四氯化鈦預熱器混合段，混合均勻后進入對流段對盤管進行加熱，換熱后的煙氣進入預熱段進一步換熱預熱外界送來四氯化鈦液體，最后尾氣從頂部煙?排出；四氯化鈦介質(zhì)進入盤管通過逆流的方式與高溫煙氣進行換熱，先進入預熱段預熱后再進入對流段進行氣化和過熱，最終在對流段底部被加熱到工藝要求的溫度出口。根據(jù)盤管出口四氯化鈦的溫度來串級控制進口燃料氣流量并對燃料氣流量進行調(diào)節(jié)；循環(huán)風機通過變頻控制來調(diào)節(jié)循環(huán)煙氣風量，循環(huán)風機流量12000Nm3/h，壓差為3.6KPa。
[0017](2)設備結構:四氯化鈦預熱器的水平燃燒段端頭安裝燃燒器，燃料氣與配比空氣通過燃燒器燃燒產(chǎn)生高溫氣體進入燃燒段，循環(huán)風機從頂部煙園引入的尾氣進入循環(huán)口經(jīng)過環(huán)形煙氣通道沿燃燒段內(nèi)壁流動，與燃燒器產(chǎn)生的高溫氣體一起進入混合段，經(jīng)過混合段進出口處的喉道提速來達到混合均勻的目的，進口喉道由2000mm減縮到1650mm，喉道型式如附圖2中的件5所示，出口喉道由2500mm減縮到1650mm，喉道型式如附圖2中的件8所示，混合氣體再進入垂直對流段，在對流段入口處經(jīng)過內(nèi)膽隔桶的分流，隔桶本體為圓柱形，尺寸為Φ2100X8400，底部是錐形，錐體高度580，錐體部分的外部襯有耐火材料，形式如附圖2件10所示，其目的是使混合后的高溫氣體沿對流段爐體與內(nèi)膽隔桶之間的環(huán)縫流動，保證高溫氣體有效與環(huán)縫內(nèi)的盤管充分換熱，換熱后的煙氣進入預熱段對盤管內(nèi)的冷四氯化鈦進行預熱，最后尾氣從預熱器頂部的煙?排出。
【權利要求】
1.一種四氯化鈦預熱器，包括有呈L形排布的燃燒段、混合段、對流段、預熱段和煙囪，其特征是:所述燃燒段產(chǎn)生的高溫煙氣在混合段混合均勻后在對流段與加熱盤管進行換熱，所述燃燒器位于水平的燃燒段端頭，燃燒段進口端設有上寬下窄的偏心環(huán)形煙氣通道，通過配套的高溫循環(huán)風機把頂部煙園的煙氣引入循環(huán)口，經(jīng)過偏心環(huán)形煙氣通道分布后煙氣沿燃燒段內(nèi)壁流動，位于燃燒段和對流段之間的混合段，混合段內(nèi)部進、出口兩端分別設有通過內(nèi)襯耐火材料結構造型的混合段進口喉道、混合段出口喉道，所述對流段內(nèi)設置外部襯耐火材料的內(nèi)膽隔桶，對流段內(nèi)壁上安裝有3-5根并聯(lián)排列纏繞的加熱盤管，加熱盤管進入對流段的混合高溫氣體在內(nèi)膽隔桶底部改變流向，沿預熱器的外殼隔熱層與內(nèi)膽隔桶的環(huán)縫快速流過；燃燒段外端安裝有燃燒器連接口，燃燒段外端面循環(huán)煙氣進口，循環(huán)煙氣進口內(nèi)聯(lián)通有偏心環(huán)形煙氣通道。
2.根據(jù)權利要求1所述的四氯化鈦預熱器，其特征在于，所述的煙?內(nèi)設有調(diào)節(jié)擋板，煙囪側壁上開有循環(huán)煙氣出口。
3.根據(jù)權利要求1所述的四氯化鈦預熱器，其特征在于，所述的加熱盤管一端為盤管連接管口，另一端為盤管出口。
【文檔編號】C01G23/07GK103542744SQ201310461263
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權日:2013年9月30日
【發(fā)明者】蔡林清, 孫洪濤, 解為清, 徐興榮, 楊國強, 劉泳, 吳振坤, 朱永東 申請人:東華工程科技股份有限公司