稀硫酸回收装置的制作方法

1.本发明涉及节能环保设备技术领域，特别涉及一种稀硫酸回收装置。


背景技术：

2.煤炭等化学燃料广泛地应用在化工、冶炼和发电等工业生产中，煤炭等化学燃料燃烧产生大量的炉气，炉气携带着大量的热量以及二氧化硫和三氧化硫酸性气体，炉气直接排放会造成能量的浪费和环境的污染，所以气体净化洗涤装置应运而生，气体净化洗涤装置将二氧化硫和三氧化硫酸性气体转化为稀硫酸，得到稀硫酸后，一种方法是利用碱性物质中和稀硫酸，此方法会造成资源的浪费，且成本较高，另一种方法是浓缩稀硫酸，实现硫酸的回收，但现阶段回收硫酸的设备能耗高，且效率低。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种稀硫酸回收装置，能够高效地浓缩稀硫酸。
4.根据本发明实施例的稀硫酸回收装置，包括壳体、上端盖、下端盖、挡液板和多根蒸发管。所述壳体的上下两端分别连接有炉气汇集机构和炉气分配机构，所述炉气分配机构用于将外部的炉气均匀分配喷入所述壳体的内腔，所述炉气汇集机构用于将所述壳体内腔内的所述炉气汇集并排至所述壳体外；所述上端盖与所述壳体的上端连接，所述上端盖和所述炉气汇集机构之间形成稀硫酸进液室，所述稀硫酸进液室上连通有稀硫酸进液管；所述下端盖与所述壳体的下端连接，所述下端盖和所述炉气分配机构之间形成浓硫酸集液室，所述浓硫酸集液室连通有浓硫酸排液管；所述蒸发管设于所述壳体的内腔，且所述蒸发管的上端伸进所述稀硫酸进液室，所述蒸发管上端的周壁上设有多个第一进液孔，所述蒸发管的上端可转动地套设有配液套管，所述配液套管上设有多个第二进液孔，所述第一进液孔可与所述第二进液孔连通，所述蒸发管的下端伸进所述浓硫酸集液室；所述挡液板的数量与所述蒸发管的数量相等，所述挡液板设于所述蒸发管内且与所述第一进液孔相对设置，所述挡液板用于将从所述第一进液孔流出的稀硫酸扩散至所述蒸发管的内壁。
5.至少具有如下有益效果：稀硫酸进液室内的稀硫酸通过蒸发管流进浓硫酸集液室，壳体内腔内均匀的炉气将蒸发管均匀加热，稀硫酸在蒸发管内由上往下流动的过程中，被加热的蒸发管加热稀硫酸，稀硫酸中的水分受热蒸发，稀硫酸失去水分形成浓硫酸，接着浓硫酸落入浓硫酸集液室。第二进液孔和第一进液孔的设置，可调节稀硫酸进入蒸发管的流量，进而控制稀硫酸的浓缩程度。挡液板可将从第一进液孔流出的稀硫酸扩散至蒸发管的内壁，使得稀硫酸布满蒸发管的内壁，减缓稀硫酸的下降，延长稀硫酸在蒸发管内的时间，稀硫酸充分地吸收热量，进而提高稀硫酸浓缩的效率。利用废弃的炉气给蒸发管加热，起到节能减排的作用。
6.根据本发明的一些实施例，所述挡液板呈朝下的喇叭状。
7.根据本发明的一些实施例，所述蒸发管内径上大下小。
8.根据本发明的一些实施例，所述蒸发管内壁呈阶梯状。
9.根据本发明的一些实施例，所述炉气汇集机构包括第一汇气套、布管板和排气管，所述第一汇气套的上下两端分别与所述上端盖和所述壳体的上端密封连接，所述布管板与所述第一汇气套的内壁密封连接，所述布管板上设有多个蒸发管安装孔，所述排气管设于所述第一汇气套上，所述第一汇气套内腔在所述布管板下方的区域与所述排气管的管腔连通。
10.根据本发明的一些实施例，所述蒸发管安装孔为上大下小的阶梯孔，所述蒸发管上端的外壁上设有与所述蒸发管安装孔上段相配合的第一凸肩。
11.根据本发明的一些实施例，所述蒸发管包括可分拆的布液段和受热段，所述第一凸肩设于所述受热段的上端头，所述布液段下端头的外壁上设有第二凸肩，所述第二凸肩与所述蒸发管安装孔上段相配合，所述第一进液孔设于所述布液段上。
12.根据本发明的一些实施例，所述炉气分配机构包括第二汇气套、第一隔板、第二隔板和进气管，所述第二汇气套的上下两端分别与所述壳体的下端和所述下端盖连接，所述第一隔板和所述第二隔板均与所述第二汇气套的内壁密封连接，所述第一隔板处于所述第二隔板上方，所述第一隔板和所述第二隔板之间形成布气腔，所述第一隔板上设有多个炉气喷口，所述第一隔板和所述第二隔板上均设有可供所述蒸发管穿过的第一通孔，所述进气管设于第二汇气套上，所述进气管的管腔与所述布气腔连通。
13.根据本发明的一些实施例，所述配液套管上套设有漏斗外壳，所述漏斗外壳和所述配液套管形成环形的配液槽，所述配液槽与所述第二进液孔连通。
14.根据本发明的一些实施例，还包括布液板，所述布液板与所述稀硫酸进液室的内壁密封连接，所述布液板上设有供所述漏斗外壳穿过的第二通孔，所述布液板的上表面和所述漏斗外壳的上端面平齐，所述稀硫酸进液管的管腔与所述布液板上方的区域连通。
15.根据本发明的一些实施例，所述蒸发管上的所述第一进液孔的数量与所述配液套管上的所述第二进液孔的数量相等，所述第一进液孔与所述第二进液孔的孔径相等，相邻两个所述第一进液孔轴线的夹角大小等于相邻两个所述第二进液孔轴线的夹角大小。
16.根据本发明的一些实施例，所述稀硫酸进液室和所述浓硫酸集液室分别连通有第一水汽排放管和第二水汽排放管。
17.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
19.图1为本发明实施例稀硫酸回收装置的结构示意图；
20.图2为本发明实施例稀硫酸回收装置隐藏挡液板后的结构示意图；
21.图3为图2中a处的局部放大示意图；
22.图4为本发明实施例稀硫酸回收装置隐藏上端盖后的结构示意图。
23.附图标号：壳体100、炉气汇集机构200、第一汇气套210、布管板220、蒸发管安装孔221、排气管230、炉气分配机构300、第二汇气套310、第一隔板320、炉气喷口321、第二隔板330、进气管340、布气腔350、上端盖400、第一水汽排放管410、稀硫酸进液室500、稀硫酸进
液管510、布液板520、下端盖600、第二水汽排放管610、浓硫酸集液室700、浓硫酸排液管710、蒸发管800、第一进液孔810、第一凸肩820、布液段830、第二凸肩831、受热段840、挡液板850、法兰盘851、配液套管900、第二进液孔910、漏斗外壳920、配液槽930。
具体实施方式
24.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
27.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
28.参照图1至图3，本发明公开了一种稀硫酸回收装置，包括壳体100、上端盖400、下端盖600和多根蒸发管800。壳体100内部具有内腔，壳体100的上下两端分别连接有炉气汇集机构200和炉气分配机构300，炉气分配机构300用于将外部的炉气均匀分配喷入壳体100的内腔，此炉气可为工业设备产生并向外部排放的炉气，当然，炉气也可以由外部加热设备针对稀硫酸回收装置产生的热源代替；炉气在壳体100的内腔均匀分布并上升，然后利用炉气汇集机构200将壳体100内腔内的炉气汇集并排至壳体100外。
29.上端盖400与壳体100的上端连接，上端盖400和炉气汇集机构200之间形成稀硫酸进液室500，稀硫酸进液室500上连通有稀硫酸进液管510，通过稀硫酸进液管510将壳体100外的稀硫酸导进稀硫酸进液室500。下端盖600与壳体100的下端连接，下端盖600和炉气分配机构300之间形成浓硫酸集液室700，浓硫酸集液室700连通有浓硫酸排液管710，浓硫酸集液室700用于收集浓硫酸，然后由浓硫酸排液管710将浓硫酸集液室700内的浓硫酸排至壳体100外。
30.蒸发管800设于壳体100的内腔，且蒸发管800的上端伸进稀硫酸进液室500，蒸发管800的下端伸进浓硫酸集液室700。稀硫酸进液室500内的稀硫酸通过蒸发管800流进浓硫酸集液室700，壳体100内腔内均匀的炉气将蒸发管800均匀加热，稀硫酸在蒸发管800内由上往下流动的过程中，被加热的蒸发管800加热，稀硫酸中的水分受热蒸发，稀硫酸失去水分形成浓硫酸，接着浓硫酸落入浓硫酸集液室700。回收炉气的热量，起到节能的作用；避免采用碱性物质与稀硫酸中和的方式处理稀硫酸，起到节约碱性物质资源的作用，降低处理稀硫酸的成本；最终实现节能减排，保护环境的作用。排至壳体100外的炉气温度降低，将降低温度后的输送至气体净化洗涤装置，如洗涤塔，气体净化洗涤装置利用炉气得到稀硫酸，此稀硫酸可通过稀硫酸回收装置回收得到浓硫酸，实现炉气中酸性气体的回收利用。
31.蒸发管800上端的周壁上设有多个第一进液孔810，第一进液孔810分布在蒸发管800侧壁的周侧，进一步参见图4，蒸发管800的上端可转动地套设有配液套管900，配液套管900上设有多个第二进液孔910，第二进液孔910分布在配液套管900侧壁的周侧。将蒸发管800和配液套管900相对转动，配液套管900的侧壁可完全将所有的第一进液孔810堵塞，稀硫酸进液室500内的稀硫酸将无法通过第一进液孔810进入蒸发管800；继续相对转动蒸发管800和配液套管900，第二进液孔910部分区域与第一进液孔810的部分区域相对，第一进液孔810与第二进液孔910部分连通，稀硫酸进液室500内的稀硫酸将依次通过第二进液孔910和第一进液孔810进入蒸发管800；接着相对转动蒸发管800和配液套管900，第二进液孔910与第一进液孔810正相对，第一进液孔810与第二进液孔910完全连通，稀硫酸进液室500内的稀硫酸将依次通过第二进液孔910和第一进液孔810进入蒸发管800，此时进入蒸发管800的稀硫酸的流量最大。
32.综上可知，通过相对转动蒸发管800和配液套管900，可调节稀硫酸进入蒸发管800的流量，稀硫酸进入蒸发管800流量的大小，可决定稀硫酸浓缩的速度大小，稀硫酸进入蒸发管800流量较小，稀硫酸中的水分越快被蒸发掉，稀硫酸浓度程度越大，最后得到浓硫酸中的硫酸含量较高；而当稀硫酸进入蒸发管800流量较大时，稀硫酸中的水分无法被及时的蒸发掉，稀硫酸浓度程度越小，最后得到浓硫酸中的硫酸含量较低。
33.稀硫酸回收装置还包括挡液板850，挡液板850的数量与蒸发管800的数量相等，挡液板850设于蒸发管800内且与第一进液孔810相对设置，通过第一进液孔810的稀硫酸冲向挡液板850，挡液板850将稀硫酸挡回蒸发管800内壁，可使得稀硫酸扩散在蒸发管800的内壁，稀硫酸将沿着蒸发管800的内壁由上往下流动，且蒸发管800内壁的各个区域均附有稀硫酸，蒸发管800内壁的使用率提高，进而使得稀硫酸更好的吸热，最终提高稀硫酸浓缩的效率。
34.需要说明的是，为了保证稀硫酸通过第一进液孔810进入蒸发管800，所以蒸发管800上端端口的位置高度要高于稀硫酸进液室500内稀硫酸的液位，避免稀硫酸通过蒸发管800上端端口进入蒸发管800。
35.应当理解的是，稀硫酸进液室500连通有第一水汽排放管410，稀硫酸浓缩的过程中，稀硫酸中的水分蒸发为水汽，水汽上升并通过蒸发管800上端端口进入稀硫酸进液室500，水汽再通过第一水汽排放管410排放至壳体100外，由外部的其他设备处理该水汽。比如采用冷凝器将水汽冷凝为液体，该液体具有少量的硫酸，所以可将该液体重新输送至稀硫酸进液室500或者气体净化洗涤装置。
36.应当理解的是，挡液板850呈朝下的喇叭状，挡液板850外壁下端斜向下，使得稀硫酸在重力作用下，朝向蒸发管800内壁流动。挡液板850与蒸发管800同轴设置。需要说明的是，挡液板850上端的端口需要保证一定的大小，避免稀硫酸蒸发的水汽无法上升。挡液板850的上端连接有法兰盘851，挡液板850可通过法兰盘851与蒸发管800上端口的侧壁连接，法兰盘851的中心孔可供水汽通过，法兰盘851的设置便于挡液板850的安装和拆卸。
37.蒸发管800内径上大下小，使得蒸发管800的内壁呈倾斜状，更有利于稀硫酸沿着蒸发管800的内壁流动，使得稀硫酸更能充分的吸收热量。当然的，蒸发管800的外径也呈上大下小状，蒸发管800的外壁呈倾斜状，有利于蒸发管800吸收炉气的热量。蒸发管800内壁的整体倾斜角度可选1
°
至6
°
之间，当然的，也可根据实际情况设置蒸发管800的尺寸和蒸发
管800内壁的整体倾斜角度。
38.更具体的，蒸发管800内壁呈阶梯状。蒸发管800犹如由多段直径逐步缩小的管道依次连接而成。阶梯状的蒸发管800内壁可使得稀硫酸流速降低，进而使得稀硫酸与蒸发管800内壁接触的时间更长，稀硫酸有更长的时间吸收热量，蒸发水汽，从而可大大提高稀硫酸的凝缩程度，得到硫酸含量更高的浓硫酸，更高效的回收硫酸。蒸发管800内壁可使得稀硫酸流速降低，保证稀硫酸浓缩效率和效果的情况下，为了缩小回收设备的整体尺寸，可将蒸发管800的长度设置得较短。
39.稀硫酸是指溶质质量分数小于或等于70％的硫酸的水溶液，气体净化洗涤装置得到的稀硫酸浓度为5％至50％，稀硫酸回收装置可将稀硫酸浓缩到95％及以上含量的浓硫酸。
40.浓硫酸集液室700连通有第二水汽排放管610，进入浓硫酸集液室700的浓硫酸温度较高且还含有水分，浓硫酸的水分会挥发形成水汽，该水汽通过第二水汽排放管610排放至壳体100外，由外部的其他设备处理该水汽。当然的，稀硫酸浓缩过程中，部分硫酸会挥发，挥发的硫酸随着水汽排至壳体100外，因此，可以设置冷凝设备回收水汽和挥发的硫酸，水汽和挥发的硫酸再次形成硫酸浓度非常低的酸性水，酸性水可与稀硫酸混合后再次浓缩。
41.可以理解的是，蒸发管800上的第一进液孔810的数量与配液套管900上的第二进液孔910的数量相等，第一进液孔810与第二进液孔910的孔径相等，相邻两个第一进液孔810轴线的夹角大小等于相邻两个第二进液孔910轴线的夹角大小。转动配液套管900，可使得全部的第二进液孔910与全部的第一进液孔810一一正对，此时稀硫酸进入蒸发管800的流量可达到最大。第二进液孔910和第一进液孔810的关系，转动调节配液套管900的过程中，可使得稀硫酸进入蒸发管800的流量大小由开始的为零，然后逐步增大到最大值，接着由最大值逐步变小，直至再次为零，流量的变化犹如波浪般变化。
42.具体的，第一进液孔810的数量、孔径和相邻两个第一进液孔810轴线的夹角大小可根据实际情况设定，在此不做过多的限定。当然的，第一进液孔810可为圆孔，也可为三角孔或方孔等。第二进液孔910的设定参照第一进液孔810的设定。
43.当然的，蒸发管800上的第一进液孔810的数量与配液套管900上的第二进液孔910的数量也可以不相等，第一进液孔810与第二进液孔910的孔径也可以不相等，相邻两个第一进液孔810轴线的夹角大小与可以不等于相邻两个第二进液孔910轴线的夹角大小，稀硫酸仍能通过第二进液孔910和第一进液孔810进入蒸发管800。
44.可以理解的是，炉气汇集机构200包括第一汇气套210、布管板220和排气管230，第一汇气套210具有内腔，第一汇气套210的上下两端分别与上端盖400和壳体100的上端密封连接，使得壳体100内腔与第一汇气套210的内腔连通，避免第一汇气套210与上端盖400之间以及第一汇气套210与壳体100之间漏气。
45.布管板220与第一汇气套210的内壁密封连接，避免布管板220与第一汇气套210内壁之间漏气，布管板220上设有多个蒸发管安装孔221，蒸发管800通过蒸发管安装孔221在布管板220上，布管板220起到安装和固定蒸发管800的作用。且蒸发管800与蒸发管安装孔221内壁之间设有第一密封件(图中未示出)，避免蒸发管800与蒸发管安装孔221内壁之间漏气。
46.排气管230设于第一汇气套210上，第一汇气套210的内腔在布管板220下方的区域与排气管230的管腔连通，进入壳体100内腔的炉气通过排气管230往壳体100外排放。具体的，壳体100和第一汇气套210均可呈方框状或圆框状。当壳体100和第一汇气套210呈方框状时，第一汇气套210内腔的长宽尺寸较壳体100内腔的长宽尺寸大，根据流体力学，此时的第一汇气套210的内腔有利于炉气往壳体100外排放。当壳体100和第一汇气套210呈圆框状时，第一汇气套210内腔的直径较壳体100内腔的直径大，根据流体力学，此时的第一汇气套210的内腔有利于炉气往壳体100外排放。排气管230的数量为四个，四个排气管230均匀分布于第一汇气套210的周侧并与第一汇气套210连接。
47.可以理解的是，蒸发管安装孔221为上大下小的阶梯孔，蒸发管800上端的外壁上设有与蒸发管安装孔221上段相配合的第一凸肩820。蒸发管安装孔221的中段具有水平的水平内壁，第一凸肩820的下表面抵在水平内壁上，布管板220即可支撑起蒸发管800。
48.应当可以理解的是，蒸发管800包括可分拆的布液段830和受热段840，布液段830和受热段840的内腔直径大小相等。第一凸肩820设于受热段840的上端头，第一凸肩820与蒸发管安装孔221配合即可将受热段840安装于布管板220。布液段830下端头的外壁上设有第二凸肩831，第二凸肩831与蒸发管安装孔221上段相配合，第二凸肩831伸进蒸发管安装孔221即可将布液段830限位于布管板220上。布液段830和受热段840采用可分拆的结构，布液段830和受热段840可分开安装于布管板220上或者从布管板220上拆卸下来，便于蒸发管800的安装和拆卸，同时便于检测和维修蒸发管800的各段。布液段830所处空间与稀硫酸进液室500连通，第一进液孔810设于布液段830上，稀硫酸进液室500内的稀硫酸通过第一进液孔810进入布液段830，然后进入受热段840。第二凸肩831与蒸发管安装孔221内壁之间呈密封状态。
49.可以理解的是，配液套管900上套设有漏斗外壳920，漏斗外壳920和配液套管900形成环形的配液槽930，配液槽930与第二进液孔910连通。配液槽930具有一定的深度，且第二进液孔910与配液槽930下部的区域连通，稀硫酸进液室500内的稀硫酸进入配液槽930后再进入第二进液孔910。由于稀硫酸进液室500内的稀硫酸首先进入配液槽930，可使得配液槽930内的稀硫酸具有一定的液位，且该液位高于所有的第二进液孔910，进而保证所有的第二进液孔910同时具有稀硫酸输送，最终使得稀硫酸附在蒸发管800的各个区域。
50.配液套管900和漏斗外壳920采用一体成型的结构，安装配液套管900和漏斗外壳920时，根据进入蒸发管800流量大小的需求，将配液套管900转动到合适的角度，然后将配液套管900与蒸发管800固定在一起，且密封配液套管900与蒸发管800之间的间隙。
51.可以理解的是，稀硫酸回收装置还包括布液板520，布液板520与稀硫酸进液室500的内壁密封连接，稀硫酸进液管510的管腔与布液板520上方的区域连通，稀硫酸可在布液板520上流淌。布液板520上设有供漏斗外壳920穿过的第二通孔，布液板520的上表面和漏斗外壳920的上端面平齐，稀硫酸通过布液板520流淌进配液槽930。第二通孔内壁和漏斗外壳920之间设有第二密封件(图中未示出)。进一步的，布液板520和布管板220之间填充密封材料，避免稀硫酸渗入布液板520和布管板220之间。
52.可以理解的是，炉气分配机构300包括第二汇气套310、第一隔板320、第二隔板330和进气管340，第二汇气套310的上下两端分别与壳体100的下端和下端盖600连接，第一隔板320和第二隔板330均与第二汇气套310的内壁密封连接，第一隔板320处于第二隔板330
上方，第一隔板320和第二隔板330之间形成布气腔350，进气管340设于第二汇气套310上，进气管340的管腔与布气腔350连通，第一隔板320上设有多个炉气喷口321。外部的炉气通过进气管340进入布气腔350，炉气在布气腔350内均匀分布，然后通过多个炉气喷口321进入壳体100的内腔，并均匀分布于壳体100的内腔。
53.第一隔板320和第二隔板330上均设有可供蒸发管800穿过的第一通孔。蒸发管800的下端依次穿过第一隔板320的第一通孔和第二隔板330的第一通孔，并伸入浓硫酸集液室700。蒸发管800与第一通孔内壁之间设有第三密封件(图中未示出)，避免炉气进入浓硫酸集液室700和壳体100的内腔。第二汇气套310的结构与第一汇气套210的结构类似。
54.任意相邻两个蒸发管安装孔221的间距相等，同理的，任意相邻两个第二通孔的间距相等，任意相邻两个第一通孔的间距相等，使得任意相邻两个蒸发管800的间距相等。第一隔板320上，任意三个相邻第一通孔之间的中间区域设有一个炉气喷口321，进而使得炉气可均匀分布于壳体100的内腔。
55.可预知的是，蒸发管800可为耐高温石英管。壳体100外侧设有保温层。稀硫酸回收装置还包括支撑架(图中未示出)，支撑架用于在地面上支撑起整个稀硫酸回收装置。稀硫酸回收装置的各部件与炉气接触的区域均设有隔热层或耐热砖层。稀硫酸回收装置的各部件与稀硫酸或浓硫酸接触的区域均设有聚四氟乙烯层。所有的密封件均具有耐热和耐腐蚀的性能。
56.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
57.当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。