淺論如何改進(jìn)加熱管束結(jié)構(gòu)及提高壓煮器運(yùn)轉(zhuǎn)率

【摘 要】 文章通過對(duì)氧化鋁廠壓煮器加熱管束的加熱管結(jié)構(gòu)、管夾的改進(jìn)，降低管束泄漏的可能性，提高結(jié)疤清理的效果，以便提高溶出器的運(yùn)轉(zhuǎn)率和生產(chǎn)效率。

【關(guān)鍵詞】 壓煮器；管束；結(jié)疤；管束泄漏；管夾；防沖管；防磨鐵

壓煮器是氧化鋁廠壓煮溶出系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。壓煮器的結(jié)構(gòu)形式如圖1，其工況溫度270e，壓力5.8MPa。料漿進(jìn)入壓煮器，在壓煮器內(nèi)停留一段時(shí)間后，通過加熱管束對(duì)料漿進(jìn)行加熱溶出。壓煮器在多年的使用中一直存在著這樣或那樣的問題，雖幾經(jīng)改進(jìn)，但局部結(jié)構(gòu)存在的問題仍對(duì)溶出器的整體運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定的影響。

1 壓煮溶出器存在的主要問題

通過這些年對(duì)壓煮器的設(shè)計(jì)、使用和檢修經(jīng)驗(yàn)的積累，目前的壓煮溶出器主要存在以下幾個(gè)問題。

1.1 結(jié)疤清理困難

鋁礬土礦漿在高溫高壓下反應(yīng)，與加熱管壁接觸極易生成結(jié)疤，而且該種結(jié)疤十分堅(jiān)硬，結(jié)疤沿管壁連接成片，尤其是管夾板部位，結(jié)疤連成大塊，清理十分困難。

1.2 管束磨損泄漏頻繁

由于加熱管束大部分由直管組對(duì)焊接而成，這樣它焊口多，因其焊接質(zhì)量要求高，盡管以前在制作過程中采取了種種保證措施，但在礦漿顆粒的高速?zèng)_刷下，管壁、焊點(diǎn)磨薄泄漏事故時(shí)有發(fā)生，造成停車檢修直接影響壓煮器的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

2 改進(jìn)措施

鑒于以上原因及這些年在設(shè)計(jì)、施工、檢修中發(fā)現(xiàn)的問題，通過對(duì)產(chǎn)生各種問題原因的分析，總結(jié)出以下幾種措施對(duì)提高壓煮器的運(yùn)轉(zhuǎn)率能起到比較顯著的效果。

2.1 減少管夾數(shù)量

由以前的每排5對(duì)管夾減少為每排3對(duì)管夾。這樣，每一排減少2對(duì)管夾就減少了管夾與礦漿的接觸面積，也就減少了結(jié)疤的產(chǎn)生量。但是減少管夾數(shù)量可能會(huì)導(dǎo)致加熱管束的穩(wěn)定性得不到保證，如：在加熱蒸汽產(chǎn)生振動(dòng)及礦漿攪拌過程中料漿沖擊管束產(chǎn)生晃動(dòng)而破壞焊縫并產(chǎn)生泄漏。為解決這一問題，采用圖2中b的管夾結(jié)構(gòu)代替圖2a的管夾結(jié)構(gòu)，圖2b中采用雙排螺栓固定就很好的起到了加強(qiáng)穩(wěn)定性的作用（圖中t1>t，保證雙排螺栓的開孔、安裝及滿足管夾的受力）。

2.2 采用大彎曲半徑彎管和減少加熱管的焊縫

圖3a是原加熱管束鋼管的連接圖，它是由三通-短節(jié)-彎頭-格柵組成的結(jié)構(gòu)，必須經(jīng)過3次焊接。改進(jìn)后的連接結(jié)構(gòu)如圖3b，它是由三通-彎管-格柵組成的結(jié)構(gòu)，只需2次焊接即可，若采用圖3b的結(jié)構(gòu)，在制造過程中減少了一道焊接工序，也就能使焊縫泄漏的機(jī)率降低，對(duì)提高壓煮器的運(yùn)轉(zhuǎn)率很有好處。用d的結(jié)構(gòu)代替c的結(jié)構(gòu)也能起到同樣的效果。

2.3 進(jìn)料口蒸汽管及橫連管改進(jìn)

進(jìn)料口附近的管束由于最靠近進(jìn)料口，因此，物料對(duì)此處管件、構(gòu)件的沖刷磨損最為嚴(yán)重，為保護(hù)該處管件，減緩承壓件的損傷，可采取以下措施來解決：

（1）靠近進(jìn)料口的豎蒸汽管加合適尺寸的防沖管，且在防沖管外表面噴涂一層耐磨陶瓷。防沖管采用無縫鋼管套在進(jìn)料口附近四根連接豎蒸汽管外，且用電焊焊牢，這樣大大減小了豎蒸汽管的磨損。彎頭部分亦同樣加套管保護(hù)。

（2）橫連接管上加防磨鐵及噴涂一層耐磨陶瓷，防磨鐵采用合適角鋼蓋于進(jìn)料口處四排格柵頂部上橫連管上方的來料方向，且電焊焊牢，同時(shí)，降低進(jìn)料口處四排橫連管的位置，以增大橫連管與進(jìn)料口距離，減小管件沖刷磨損。

2.4 吊掛裝置故障

如圖4壓煮器內(nèi)上環(huán)管是由4根吊掛裝置吊掛于壓煮器殼體頂端，由于上環(huán)管與各加熱管束相連，因此，吊掛裝置實(shí)際上承受很大的載荷。鋁廠技術(shù)人員在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)吊掛裝置上的螺桿頂彎，甚至吊掛銷被剪斷的情況。主要原因是由于結(jié)疤嚴(yán)重，管束下部與壓煮器器壁結(jié)為一體，管束熱膨脹向上伸長。

由于吊掛裝置長度固定不能改變，此時(shí)溶出器罐體熱膨脹伸長量不及管束伸長量大，上部空間減小，導(dǎo)致螺桿受壓變彎，甚至吊掛銷被剪斷，這對(duì)壓煮器的運(yùn)行是個(gè)極大的隱患。解決此問題，可采用如圖4b結(jié)構(gòu)，螺桿與吊耳兩段分離，螺桿改為T形螺栓，與吊耳滑動(dòng)配合，整個(gè)吊掛裝置可自由伸縮。這樣保持了安裝時(shí)長度自由調(diào)整的特點(diǎn)。同時(shí)，加熱管束整體膨脹，T形螺栓承受壓力時(shí)，T形螺栓整體能自動(dòng)縮短。徹底消除了管束熱膨脹對(duì)T形螺栓的破壞，對(duì)管束也起到保護(hù)作用。

3 結(jié)語

綜上所述，可以在保證穩(wěn)定性的情況下，盡可能的減少管夾的數(shù)量；在制造允許的條件下，盡量選用大彎曲半徑的彎管；管束盡可能的采用整體無縫鋼管來減少焊縫；磨損快的部件可通過增加防磨鐵或防沖管來增加管束的壽命；改進(jìn)吊掛裝置的結(jié)構(gòu)來調(diào)整加熱管束由于熱膨脹而產(chǎn)生的影響。以上各種措施對(duì)提高壓煮器的運(yùn)轉(zhuǎn)率都能起到較好的效果。經(jīng)中國鋁業(yè)山西分公司運(yùn)行后，結(jié)疤大大減少，管束磨損也大大減少，泄漏事故的發(fā)生率也大大降低。

參考文獻(xiàn)

[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002