CN103073070A - 一种冷冻结晶器的恒速降温方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种冷冻结晶器的恒速降温方法，冷冻机的进水设置水泵从恒温水箱引入；冷冻结晶器换热管道出水进入调温水箱，冷冻结晶器换热管道进水设置水泵从调温水箱引入；冷冻结晶器换热管出水和部分冷冻水在调温水箱混合调温后作为冷冻结晶器换热管进水，调温后多余的水量进入恒温水箱，测定冷冻结晶器内液体温度，使冷冻结晶器换热管的入口水温与冷冻结晶器内液体温度差值达到设定值；本方法中设置了调温水箱，可调节冷冻结晶器换热管进水水温，使得其和冷冻结晶器内液体温差为恒定值，在换热管内水流量恒定的情况下，保证了传热效率恒定，使得冷冻结晶器实现了恒速降温。

Description

一种冷冻结晶器的恒速降温方法
技术领域
本发明属于钢铁领域，具体涉及一种以硫酸亚铁溶液为原料采用冷冻法生产七水硫酸亚铁过程中冷冻结晶器的恒速降温方法。
背景技术
以硫酸亚铁溶液为原料制备硫酸亚铁晶体的方法之一为冷冻结晶法，即采用冷冻的方式使溶液中的温度降低，硫酸亚铁以晶体的形式析出，再通过固-液分离得到硫酸亚铁晶体。冷冻结晶法的主要设备为冷冻机和冷冻结晶器，对于小规模生产，通常采用直接在结晶器内设置冷却盘管的方式来对溶液进行冷却，溶液的初始温度为40~60℃，溶液的最终温度冷却到0~5℃，采用的冷冻水的出水温度通常为-10℃。冷冻初期冷冻水与结晶器溶液温差大，热交换量大，溶液降温快，因此所需要的冷冻机制冷量大；冷冻后期冷冻水与结晶器溶液的温差小，热交换量小，溶液降温慢，因此所需要冷冻机制冷量小。要满足该种工况，通常做法有两种：一种是将冷冻机的制冷量按照最大需求选型，冷冻初期冷冻机满负荷运行，冷冻后期冷冻机减负荷运行，该方法造成了设备能力的浪费；一种是在冷冻机与结晶器之间增设冷冻水箱，冷冻初期，冷冻机制冷量不够时由冷冻水箱和制冷机联合向结晶器供冷，随着冷冻过程的进行，冷冻水箱水温升高，冷冻后期，冷冻机制冷量过剩时，将多余的冷量存储在冷冻水箱中下次使用，冷冻水箱水温降低，该方法中冷冻机的选型较为经济，但由于冷冻水箱中的水温是变化值，因此冷冻机的运行工况不稳定，影响了冷冻机的使用寿命。上述两种方法冷冻结晶器都是前段降温快，后段降温慢，前后冷却速度不一致会导致形成的七水硫酸亚铁晶粒不均匀，产品品质不高。
发明目的
本发明目提供了一种冷冻结晶器的恒速降温方法，可使得冷冻结晶器匀速降温，使得形成的晶体更加均匀，同时保证冷冻机的恒定运行，延长冷冻机的使用寿命。
    为实现本发明的目的，采用的技术方案如下：一种冷冻结晶器的恒速降温方法，所述方法使用冷冻机产生冷却水，所述方法使用冷冻机产生冷冻水，使冷冻水通过冷冻结晶器内的换热管道使得结晶器内的液体温度降低，，其特征在于：所述方法还使用了调温水箱和恒温水箱；冷冻机的冷冻出水进入调温水箱和恒温水箱，并采用阀门对进入各个水箱的流量进行调节，冷冻机的进水设置水泵从恒温水箱引入；冷冻结晶器换热管道出水进入调温水箱，冷冻结晶器换热管道进水设置水泵从调温水箱引入；冷冻结晶器换热管出水和部分冷冻水在调温水箱混合调温后作为冷冻结晶器换热管进水，调温后多余的水量进入恒温水箱；冷冻机出水除进去调温水箱部分，其余冷冻水进入恒温水箱；测定冷冻结晶器内液体温度，换热管道进、出水温度，当换热管道进水水温与冷冻结晶器内液体温度差值大于设定值时，减少进入调温水箱冷冻水水量，使得调节水箱内混合后的水温升高，使其与冷冻结晶器内液体温度差值达到设定值；当换热管道进水水温与冷冻结晶器内液体温度差值小于设定值时，增加进入调温水箱冷冻水水量，使得调节水箱内混合后的水温降低，使其与冷冻结晶器内液体温度差值达到设定值。
 其中冷冻结晶器换热管温差设定值为5~10℃。
 其中水泵流量保持恒定。
 其中冷冻机冷冻水进水水温为-10℃，出水水温为-5℃。
 其中恒温水箱温度为-5℃左右，恒温水箱外部设置保温层。
本方法中设置了调温水箱，可调节冷冻结晶器换热管进水水温，使得其和冷冻结晶器内液体温差为恒定值，在换热管内水流量恒定的情况下，保证了传热效率恒定，使得冷冻结晶器实现了恒速降温。同时冷冻结晶器所需的冷量为一个恒定值，当冷冻机的制冷量与冷冻结晶器所需冷量匹配时，调温水箱进入恒温水箱的水带来的热量和直接进入恒温水箱的冷冻水带来的冷量刚好相互抵消，恒温水箱中的水温可以一直保持在-5℃左右，保证了冷冻机的进水水温恒定，当冷冻机进水流量恒定时，冷冻机能够在最佳工况下恒定运行，延长了冷冻机的使用寿命。
附图说明
    图1为本发明实施过程的示意图。   
具体实施方式
下面结合附图1及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例，一种冷冻结晶器恒速降温方法，设置有冷冻机1，冷冻结晶器2，调温水箱3，恒温水箱4，外循环泵5，内循环泵6，恒温水箱冷冻水入口阀门7，调温水箱冷冻水入口阀门8，冷冻结晶器换热管道9。在冷冻结晶器换热管道9进/出水口设置温度监测装置，在冷冻结晶器内设置温度监测装置，在调温水箱冷冻水进水管设置流量监测装置。冷冻机进水温度设定为-5℃，出水温度设定为-10℃，冷冻结晶器换热管道进出水温差按照5℃考虑。
当50℃的硫酸亚铁溶液进入冷冻结晶器2中后，启动冷冻机1、内循环水泵6，开启阀门7和阀门8，使得恒温水箱和调温水箱中的温度降至-5℃左右，启动外循环水泵5利用调温水箱3中的冷冻水对冷冻结晶器进行冷却，在该过程中测定换热管9进、出水水温和冷冻结晶器2内液体水温，当测定结晶器内换热管9的进水与结晶器内液体温差大于18℃时，增大阀门7开度，减少阀门8开度，使得调温水箱水温升高，当测定结晶器内换热管9的进水与结晶器内液体温差小于15℃时，增大阀门8开度，减少阀门7开度，使得调温水箱水温降低，始终保持结晶器内换热管道9进水水温与结晶器内液体温度差值在15~17℃之间，当阀门7彻底关闭后，保持阀门8全开运行一段时间，直到冷冻结晶器2温度达到设定值，整个冷冻结晶过程结束，关闭冷冻机1，关闭循环水泵5和循环水泵6，关闭阀门8。

Claims (5)

1.一种冷冻结晶器的恒速降温方法，所述方法使用冷冻机产生冷冻水，使冷冻水通过冷冻结晶器内的换热管道使得结晶器内的液体温度降低，其特征在于：所述方法还使用了调温水箱和恒温水箱；冷冻机的冷冻出水进入调温水箱和恒温水箱，并采用阀门对进入各个水箱的流量进行调节，冷冻机的进水设置水泵从恒温水箱引入；冷冻结晶器换热管道出水进入调温水箱，冷冻结晶器换热管道进水设置水泵从调温水箱引入；冷冻结晶器换热管出水和部分冷冻水在调温水箱混合调温后作为冷冻结晶器换热管进水，调温后多余的水量进入恒温水箱；冷冻机冷冻出水除进去调温水箱部分，其余冷冻水均进入恒温水箱；测定冷冻结晶器内液体温度，换热管道进、出水温度，当换热管道进水水温与冷冻结晶器内液体温度差值大于设定值时，减少进入调温水箱冷冻水水量，使得调节水箱内混合后的水温升高，使其与冷冻结晶器内液体温度差值达到设定值；当换热管道进水水温与冷冻结晶器内液体温度差值小于设定值时，增加进入调温水箱冷冻水水量，使得调节水箱内混合后的水温降低，使其与冷冻结晶器内液体温度差值达到设定值。
2.如权利要求1所述的冷冻结晶器的恒速降温方法，其特征在于：冷冻结晶器换热管温差设定值为5~10℃。
3.如权利要求1所述的一种冷冻结晶器恒速降温的方法，其特征在于：整个冷冻过程水泵流量保持恒定运行。
4.如权利要求1所述的冷冻结晶器的恒速降温方法，其特征在于：冷冻机冷冻水进水水温为-10℃，出水水温为-5℃。
5.如权利要求1所述的冷冻结晶器的恒速降温方法，其特征在于：恒温水箱温度为-5℃，恒温水箱外部设置保温层。
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