淺論如何改進加熱管束結構及提高壓煮器運轉率

【摘 要】 文章通過對氧化鋁廠壓煮器加熱管束的加熱管結構、管夾的改進，降低管束泄漏的可能性，提高結疤清理的效果，以便提高溶出器的運轉率和生產效率。

【關鍵詞】 壓煮器；管束；結疤；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的關鍵設備。壓煮器的結構形式如圖1，其工況溫度270e，壓力5.8MPa。料漿進入壓煮器，在壓煮器內停留一段時間后，通過加熱管束對料漿進行加熱溶出。壓煮器在多年的使用中一直存在著這樣或那樣的問題，雖幾經改進，但局部結構存在的問題仍對溶出器的整體運轉產生一定的影響。

1 壓煮溶出器存在的主要問題

通過這些年對壓煮器的設計、使用和檢修經驗的積累，目前的壓煮溶出器主要存在以下幾個問題。

1.1 結疤清理困難

鋁礬土礦漿在高溫高壓下反應，與加熱管壁接觸極易生成結疤，而且該種結疤十分堅硬，結疤沿管壁連接成片，尤其是管夾板部位，結疤連成大塊，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焊接而成，這樣它焊口多，因其焊接質量要求高，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沖刷下，管壁、焊點磨薄泄漏事故時有發生，造成停車檢修直接影響壓煮器的運轉率。

2 改進措施

鑒于以上原因及這些年在設計、施工、檢修中發現的問題，通過對產生各種問題原因的分析，總結出以下幾種措施對提高壓煮器的運轉率能起到比較顯著的效果。

2.1 減少管夾數量

由以前的每排5對管夾減少為每排3對管夾。這樣，每一排減少2對管夾就減少了管夾與礦漿的接觸面積，也就減少了結疤的產生量。但是減少管夾數量可能會導致加熱管束的穩定性得不到保證，如：在加熱蒸汽產生振動及礦漿攪拌過程中料漿沖擊管束產生晃動而破壞焊縫并產生泄漏。為解決這一問題，采用圖2中b的管夾結構代替圖2a的管夾結構，圖2b中采用雙排螺栓固定就很好的起到了加強穩定性的作用（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-彎頭-格柵組成的結構，必須經過3次焊接。改進后的連接結構如圖3b，它是由三通-彎管-格柵組成的結構，只需2次焊接即可，若采用圖3b的結構，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率降低，對提高壓煮器的運轉率很有好處。用d的結構代替c的結構也能起到同樣的效果。

2.3 進料口蒸汽管及橫連管改進

進料口附近的管束由于最靠近進料口，因此，物料對此處管件、構件的沖刷磨損最為嚴重，為保護該處管件，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。

（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，降低進料口處四排橫連管的位置，以增大橫連管與進料口距離，減小管件沖刷磨損。

2.4 吊掛裝置故障

如圖4壓煮器內上環管是由4根吊掛裝置吊掛于壓煮器殼體頂端，由于上環管與各加熱管束相連，因此，吊掛裝置實際上承受很大的載荷。鋁廠技術人員在檢修時發現吊掛裝置上的螺桿頂彎，甚至吊掛銷被剪斷的情況。主要原因是由于結疤嚴重，管束下部與壓煮器器壁結為一體，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，導致螺桿受壓變彎，甚至吊掛銷被剪斷，這對壓煮器的運行是個極大的隱患。解決此問題，可采用如圖4b結構，螺桿與吊耳兩段分離，螺桿改為T形螺栓，與吊耳滑動配合，整個吊掛裝置可自由伸縮。這樣保持了安裝時長度自由調整的特點。同時，加熱管束整體膨脹，T形螺栓承受壓力時，T形螺栓整體能自動縮短。徹底消除了管束熱膨脹對T形螺栓的破壞，對管束也起到保護作用。

3 結語

綜上所述，可以在保證穩定性的情況下，盡可能的減少管夾的數量；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；改進吊掛裝置的結構來調整加熱管束由于熱膨脹而產生的影響。以上各種措施對提高壓煮器的運轉率都能起到較好的效果。經中國鋁業山西分公司運行后，結疤大大減少，管束磨損也大大減少，泄漏事故的發生率也大大降低。

參考文獻

[1] 成大先.機械設計手冊[M].化學工業出版社，2002