增稠器攪拌系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

霍沛君 席金花 東 娟

（寶色特種設(shè)備有限公司)

0 前言

增稠器是一種利用重力沉降法原理，從低稠度半成品結(jié)晶溶液中分離出固體，用以增加物料稠度的初級晶液分離設(shè)備。在增稠器中，由于晶液之間存在著比重上的差別，故比重較大的結(jié)晶體緩緩沉降，清液及懸浮物徐徐上浮，從而實現(xiàn)晶體與液體的分離。沉至設(shè)備底部的晶體匯集成稠的晶漿從出料口排出，進入離心機進一步進行分離。晶漿在離心力的作用下除去母液后，再被輸送至干燥器中進行干燥，直至形成最終產(chǎn)品。從增稠器上部溢出的上層清液同由離心機出來的母液匯流一起排入母液槽貯存，待繼續(xù)復(fù)用。

本文介紹的增稠器是某公司沉鋰酸化母液蒸發(fā)項目生產(chǎn)線上的在用設(shè)備。該增稠器其原攪拌系統(tǒng)為減速機電動結(jié)構(gòu)，采用機械密封，但密封效果不佳，能耗較大，且不需要攪拌系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)，故對其進行了結(jié)構(gòu)上的改良設(shè)計，包括改用填料密封和手動攪拌。

1 設(shè)備介紹

1.1 設(shè)備基本設(shè)計參數(shù)

該增稠器的基本設(shè)計參數(shù)[1]如表1所示。其中，鈦及鈦合金板材符合GB/T 3621—2007，鈦及鈦合金管材符合GB/T 3624—1995，均為退火態(tài)[2]（即 M 態(tài)）。

表1 增稠器設(shè)計參數(shù)

1.2 增稠器的總體結(jié)構(gòu)

增稠器的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 增稠器總體結(jié)構(gòu)

（1）設(shè)備主體由內(nèi)外兩個槽體構(gòu)成。內(nèi)槽是供結(jié)晶溶液進行分離的工作槽，由錐體內(nèi)部與下段錐殼 （包括由緊固件與錐殼相連接的底座）組成。在錐體的頂端沿著周邊加工了一整圈高度相等的鋸齒形槽口，使得與結(jié)晶體分離后上浮的清液能夠均勻地向周邊溢放。外槽是供收集內(nèi)槽溢放液的受液槽，由錐體外部與上段錐殼組成。為使受液槽內(nèi)清液能夠較快地從溢流管口排放干凈，溢流管位置應(yīng)貼近錐體最下端，但溢流管最低點不得低于錐體與錐殼的焊點。考慮到錐體的剛性和穩(wěn)定性，在其周圍焊接三塊拉筋，且拉筋也與錐殼相焊。

（2）為方便平時的小檢修或定期觀察設(shè)備內(nèi)部的運行情況，在錐蓋上開設(shè)了手孔。考慮到錐蓋的剛性，在錐蓋外表面焊了6塊筋板。為節(jié)省制造成本，筋板材料選用TA2。筋板沿圓周均勻布置。同時，沿內(nèi)伸管圓周也焊3塊拉筋，以提高內(nèi)伸管穩(wěn)定性。

（3）為避免因沉積在底部的晶漿過稠而堵住排放口，設(shè)備下端 （排放口附近）設(shè)置有攪拌器。當(dāng)排放口排料不暢時，可轉(zhuǎn)動手把進行攪拌，防止晶漿結(jié)塊堵塞排料口。

（4）考慮到攪拌軸可能出現(xiàn)偏擺和向下竄動，使攪拌器緊貼底蓋，從而造成攪拌器轉(zhuǎn)動阻力增大，攪拌困難，在機架底部裝有軸承。

（5）由于氯化鋰溶液具有較強的腐蝕性，所以該設(shè)備所有與氯化鋰溶液接觸的部分均采用TA10材料制作。

1.3 攪拌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.3.1 填料密封

原來采用的是機械密封，存在料液泄漏情況，且機械密封檢修、更換較不方便。現(xiàn)改用填料密封，采用10×10的條狀聚四氟乙烯填料，這樣在使用過程中有磨損也便于更換。此處采用的密封形式是最常見的壓蓋型填料密封。由于此處空間太小，考慮到運行過程中填料可能磨損，需要不時調(diào)整壓緊，在機架上開了兩個方形孔，以便于在運行過程中調(diào)節(jié)壓緊螺栓，使填料一直保持一定的壓緊量，進而保證密封效果。當(dāng)然，也可以采用螺紋壓蓋結(jié)構(gòu)，就是在填料壓蓋內(nèi)壁上加工螺紋，靠調(diào)節(jié)螺紋來壓緊填料。這種結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)起來更為方便有效，但是需要在攪拌軸上加工一定長度的螺紋。

在裝填料時，要求每裝一層填料都要在軸上涂一次潤滑油，且裝好后用木短節(jié)輕敲填料，保證使其與軸線垂直。

1.3.2 傳動部分設(shè)計

由于僅當(dāng)排放口排放不暢時才需進行攪拌，平時不需要，因此減速機和電機的作用不大，且電機連續(xù)轉(zhuǎn)動還會加劇攪拌軸與密封的相互磨損，故取消了減速機和電機，改用手動攪拌。具體措施就是在軸的端部采用螺紋連接兩個把手，把手材料選用20鋼。攪拌器采用直角框式攪拌器 （攪拌面積相對較大），攪拌器下端距離底蓋15 mm，攪拌器外徑距離圓筒內(nèi)壁10 mm，盡量防止出現(xiàn)攪拌死區(qū)。因攪拌器距離底蓋較近，在自重和料液的共同作用下，攪拌軸可能會向下竄動，如果下部沒有支撐，攪拌器就會和底蓋接觸，增大攪拌摩擦阻力，使攪拌困難。此外，攪拌器距離圓筒內(nèi)壁較近，若攪拌軸稍有偏擺，攪拌器就會和圓筒內(nèi)壁接觸，不僅造成攪拌困難還會刮傷圓筒內(nèi)壁。為防止攪拌軸偏擺和向下竄動，在底蓋上設(shè)置了機架，機架上安裝了軸承座，使攪拌軸有支撐點，軸承座內(nèi)配有防止攪拌軸向下竄動的推力軸承和防止攪拌軸偏擺的向心軸承。考慮到制造成本，機架及軸承座材料均選用Q235-B。

軸承壓蓋、機架與軸承座之間用雙頭螺柱連接，這樣在機架里面和外面都可以通過調(diào)節(jié)螺母旋緊度來調(diào)節(jié)軸承。因為不是直接受力，而是通過機架傳遞力，所以裝配時軸承的調(diào)節(jié)可能有點難度。為保證軸承的準(zhǔn)確安裝，對與機架相焊的法蘭面有一定的平面度要求，且要求焊在底蓋上的所有支撐塊下表面必須在同一平面上。支撐塊上面螺栓孔與機架法蘭螺栓孔配鉆，即焊完支撐塊后再加工所有支撐塊下表面和鉆螺紋孔。

2 結(jié)束語

本文對增稠器攪拌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化改進，不僅改善了攪拌系統(tǒng)的密封形式，還根據(jù)實際需要改電動攪拌為手動攪拌，達到了節(jié)能降耗的目的。由于增稠器的設(shè)計溫度為180℃，溫度較高，填料部分在使用時可能會因高溫而影響密封及攪拌效果，因此可在機架上部 （填料附近）加冷卻水套。該攪拌系統(tǒng)外形雖小但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且安裝空間也較小，這就對制造提出了較高要求。若要將該攪拌系統(tǒng)用于對攪拌和密封要求更嚴格的地方，其結(jié)構(gòu)還有待進一步優(yōu)化和探討。

[1] 國家技術(shù)監(jiān)督局.鋼制壓力容器 [S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

[2] 國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會.鈦制焊接容器 [S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.

[3] 左景伊.腐蝕數(shù)據(jù)手冊 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982.

[4] 機械設(shè)計手冊 [M].第2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987.