浅论如何改进加热管束结构及提高压煮器运转率

浅论如何改进加热管束结构及提高压煮器运转率文章通过对氧化铝厂压煮器加热管束的加热管结构、管夹的改进，降低管束泄漏的可能性，提高结疤清理的效果，以便提高溶出器的运转率和生产效率。

标签：压煮器；管束；结疤；管束泄漏；管夹；防冲管；防磨铁
压煮器是氧化铝厂压煮溶出系统的关键设备。

压煮器的结构形式如图1，其工况温度270e，压力5.8MPa。

料浆进入压煮器，在压煮器内停留一段时间后，通过加热管束对料浆进行加热溶出。

压煮器在多年的使用中一直存在着这样或那样的问题，虽几经改进，但局部结构存在的问题仍对溶出器的整体运转产生一定的影响。

1 压煮溶出器存在的主要问题
通过这些年对压煮器的设计、使用和检修经验的积累，目前的压煮溶出器主要存在以下几个问题。

1.1 结疤清理困难
铝矾土矿浆在高温高压下反应，与加热管壁接触极易生成结疤，而且该种结疤十分坚硬，结疤沿管壁连接成片，尤其是管夹板部位，结疤连成大块，清理十分困难。

1.2 管束磨损泄漏频繁
由于加热管束大部分由直管组对焊接而成，这样它焊口多，因其焊接质量要求高，尽管以前在制作过程中采取了种种保证措施，但在矿浆颗粒的高速冲刷下，管壁、焊点磨薄泄漏事故时有发生，造成停车检修直接影响压煮器的运转率。

2 改进措施
鉴于以上原因及这些年在设计、施工、检修中发现的问题，通过对产生各种问题原因的分析，总结出以下几种措施对提高压煮器的运转率能起到比较显著的效果。

2.1 减少管夹数量
由以前的每排5对管夹减少为每排3对管夹。

这样，每一排减少2对管夹就减少了管夹与矿浆的接触面积，也就减少了结疤的产生量。

但是减少管夹数量可能会导致加热管束的稳定性得不到保证，如：在加热蒸汽产生振动及矿浆搅拌过程中料浆冲击管束产生晃动而破坏焊缝并产生泄漏。

为解决这一问题，采用图2中b的管夹结构代替图2a的管夹结构，图2b中采用双排螺栓固定就很好的起到
了加强稳定性的作用（图中t1>t，保证双排螺栓的开孔、安装及满足管夹的受力）。

2.2 采用大弯曲半径弯管和减少加热管的焊缝
图3a是原加热管束钢管的连接图，它是由三通-短节-弯头-格栅组成的结构，必须经过3次焊接。

改进后的连接结构如图3b，它是由三通-弯管-格栅组成的结构，只需2次焊接即可，若采用图3b的结构，在制造过程中减少了一道焊接工序，也就能使焊缝泄漏的机率降低，对提高压煮器的运转率很有好处。

用d的结构代替c的结构也能起到同样的效果。

2.3 进料口蒸汽管及横连管改进
进料口附近的管束由于最靠近进料口，因此，物料对此处管件、构件的冲刷磨损最为严重，为保护该处管件，减缓承压件的损伤，可采取以下措施来解决：
（1）靠近进料口的竖蒸汽管加合适尺寸的防冲管，且在防冲管外表面喷涂一层耐磨陶瓷。

防冲管采用无缝钢管套在进料口附近四根连接竖蒸汽管外，且用电焊焊牢，这样大大减小了竖蒸汽管的磨损。

弯头部分亦同样加套管保护。

（2）横连接管上加防磨铁及喷涂一层耐磨陶瓷，防磨铁采用合适角钢盖于进料口处四排格栅顶部上横连管上方的来料方向，且电焊焊牢，同时，降低进料口处四排横连管的位置，以增大横连管与进料口距离，减小管件冲刷磨损。

2.4 吊挂装置故障
如图4压煮器内上环管是由4根吊挂装置吊挂于压煮器壳体顶端，由于上环管与各加热管束相连，因此，吊挂装置实际上承受很大的载荷。

铝厂技术人员在检修时发现吊挂装置上的螺杆顶弯，甚至吊挂销被剪断的情况。

主要原因是由于结疤严重，管束下部与压煮器器壁结为一体，管束热膨胀向上伸长。

由于吊挂装置长度固定不能改變，此时溶出器罐体热膨胀伸长量不及管束伸长量大，上部空间减小，导致螺杆受压变弯，甚至吊挂销被剪断，这对压煮器的运行是个极大的隐患。

解决此问题，可采用如图4b结构，螺杆与吊耳两段分离，螺杆改为T形螺栓，与吊耳滑动配合，整个吊挂装置可自由伸缩。

这样保持了安装时长度自由调整的特点。

同时，加热管束整体膨胀，T形螺栓承受压力时，T形螺栓整体能自动缩短。

彻底消除了管束热膨胀对T形螺栓的破坏，对管束也起到保护作用。

3 结语
综上所述，可以在保证稳定性的情况下，尽可能的减少管夹的数量；在制造允许的条件下，尽量选用大弯曲半径的弯管；管束尽可能的采用整体无缝钢管来减少焊缝；磨损快的部件可通过增加防磨铁或防冲管来增加管束的寿命；改进吊挂装置的结构来调整加热管束由于热膨胀而产生的影响。

以上各种措施对提高压
煮器的运转率都能起到较好的效果。

经中国铝业山西分公司运行后，结疤大大减少，管束磨损也大大减少，泄漏事故的发生率也大大降低。

参考文献
[1] 成大先.机械设计手册[M].化学工业出版社，2002。