橫管式連續(xù)蒸煮裝置的蒸煮管結(jié)構(gòu)與設(shè)計

PAGEPAGE1橫管式連續(xù)蒸煮裝置的蒸煮管結(jié)構(gòu)與設(shè)計李良偉輕工業(yè)杭州機電設(shè)計研究院摘要：在橫管式連續(xù)蒸煮裝置中，蒸煮管關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性、產(chǎn)能和成漿質(zhì)量，是十分重要的組成部份。本文介紹蒸煮管的結(jié)構(gòu)和規(guī)格參數(shù)計算，并對螺旋軸等主要部件的設(shè)計問題進行討論，希望有助于蒸煮管的設(shè)計和技術(shù)改造工作。關(guān)鍵詞：橫管連蒸；蒸煮管；螺旋軸；結(jié)構(gòu)與設(shè)計；橫管式連續(xù)蒸煮裝置是非木材纖維原料制漿的主要設(shè)備，既可用于化學、半化學及生物制漿，又能用于化機漿和生物機械漿的預處理。按制漿系統(tǒng)產(chǎn)能不同，在一套橫管式連續(xù)蒸煮裝置中，通常需要配置一至四根相同規(guī)格的蒸煮管，這些蒸煮管之間大多采用上下串聯(lián)疊置的組成方法。纖維原料先由螺旋喂料器送入第一根蒸煮管，隨后受到螺旋葉片的推動與攪拌，在緩慢的行進中與藥液充分混合，同時被通入蒸煮管內(nèi)的壓力蒸汽加溫或者保溫。在一定溫度下，物料按照工藝預定的制漿反應時間，依次通過各根蒸煮管，直至最后一根管的出料口排出，完成浸漬和蒸煮過程。123456789101112蒸煮管通常為一類壓力容器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，主要由筒體、端蓋、螺旋軸、軸承座、鞍座、進料管、出料管、進汽管、備用排汽管、儀表接口、維護(觀察)孔、傳動裝置等部份組成。蒸煮管的規(guī)格參數(shù)1234567891011121．端蓋2．備用排汽管3．儀表接口4．維護(觀察)孔5．進料口6．傳動鏈輪7．軸承座8．出料口9．筒體10．進汽管11．鞍座12．螺旋軸圖1蒸煮管結(jié)構(gòu)示意圖橫管式連續(xù)蒸煮裝置的產(chǎn)能與蒸煮管的容積成比例，浸漬和蒸煮必需的有效總?cè)莘e按下式計算：V=QT/1.44aYψ，式中：V－有效總?cè)莘e（m3）；Q－絕干粗漿量（t/d）；T－工藝要求的蒸煮時間（min）；a－物料在蒸煮過程中的平均密度（Kg/m3）；Y－粗漿得率；ψ－物料在蒸煮管內(nèi)的填充系數(shù)。單根蒸煮管的有效容積（蒸煮管內(nèi)徑與有效長度所構(gòu)成的空間）可按式Ve≥V/Z計算，式中：Ve－單根蒸煮管的有效容積（m3）；Z－蒸煮管根數(shù)，確定Ve值后就可選定蒸煮管規(guī)格，并確定蒸煮管內(nèi)徑D和有效長度L值。隨著蒸煮的深入，物料在各蒸煮管內(nèi)的密度會不斷加大，最后一根蒸煮管里的密度約比第一根蒸煮管內(nèi)增大20-50%。物料在螺旋喂料器料塞管里的密度約為500-600kg/cm3，離開料塞管經(jīng)過擴散管時的密度約為240kg/cm3左右，各種物料在進入第一根蒸煮管時的密度各不相同，一般木材、竹子：185-215kg/m3；蘆葦、麥草：160-195kg/m3，同一種不同產(chǎn)地物料的密度也有所差別。物料在某一根蒸煮管內(nèi)的蒸煮時間可按下式計算：Tn=1.44VenYψ/Q，式中：Tn－某一根蒸煮管的蒸煮時間（min）；n－某一根蒸煮管內(nèi)的物料密度（Kg/m3），各根蒸煮管的蒸煮時間總和應大于工藝要求的蒸煮時間，即Tn≈(1-1.2)T。蒸煮管的筒體由鋼板卷焊而成，筒體的結(jié)構(gòu)與厚度須按照壓力容器的相關(guān)技術(shù)規(guī)范進行設(shè)計，筒體上焊接的進、出料管屬于大開孔結(jié)構(gòu)，應按壓力容器大接管開孔補強設(shè)計規(guī)定對筒體兩端進行整體補強處理，并且進、出料管的直徑不得大于筒體直徑的0.8倍。為阻礙物料在蒸煮管內(nèi)隨螺旋軸轉(zhuǎn)動，防止打滑現(xiàn)象，通常在蒸煮管筒體下部約160°范圍內(nèi)沿軸向焊接4條高度為10-15mm的防滑條。為了向蒸煮管內(nèi)通入蒸汽加熱物料，還須在筒體上焊接一組進汽管，進汽管通常焊接在筒體下側(cè)，進汽方向順著螺旋軸的回轉(zhuǎn)方向，并朝向筒體底部。蒸煮管的端蓋一般采用平蓋板結(jié)構(gòu)，隨著產(chǎn)能的擴大，蒸煮管的規(guī)格也不斷擴大，對于DN1500mm規(guī)格的蒸煮管來說，當蒸煮壓力為0.7MPa時，端蓋的厚度達90mm左右，為了節(jié)省材料和便于加工，端蓋也可采用在平蓋板上焊加強筋的結(jié)構(gòu)形式，如圖2所示，但這類結(jié)構(gòu)的強度計算較為麻煩。螺旋軸是蒸煮管的主要部件其結(jié)構(gòu)和尺寸是否合理與蒸煮管的使用性能密切相關(guān)。螺旋軸上螺旋葉片的外徑應比筒體內(nèi)徑小40-60mm（間隙20-30mm），螺旋葉片螺距與螺旋軸轉(zhuǎn)速可按照下式圖2蒸煮管端蓋計算n=L/Tn式中S－螺旋葉片杭州輕工業(yè)裝備設(shè)計－制漿造紙設(shè)備新技術(shù)李良偉造紙工業(yè)已進入薄利競爭時代，采用經(jīng)濟實用的先進設(shè)備，在提高產(chǎn)品質(zhì)量時努力實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高綜合效益，是造紙廠設(shè)備管理的新課題，也將成為造紙機械廠的新機遇。一．制漿備料設(shè)備1．大規(guī)格（200-10002．與100-800噸/天制漿產(chǎn)能相配套的草片、葦片、木片等原料的水洗設(shè)備和螺旋脫水設(shè)備。3．木片盤篩、木片搖擺篩。4．水力碎草機。5．立式或臥式甘蔗渣除髓機。二．連續(xù)制漿成套裝備1．100-300噸/天制漿產(chǎn)能，以草片、葦片、棉桿、甘蔗渣等非木材纖維為原料的橫管連續(xù)蒸煮成套設(shè)備。該成套裝備主要由銷鼓計量器、預熱汽蒸器、螺旋喂料器、T形管、蒸煮管、帶噴放閥的卸料器等單體設(shè)備組成。2．100-800噸/天制漿產(chǎn)能，以竹片、木片等為原料，采用管式壓力浸漬和帶壓磨漿的CTMP制漿成套裝備。3．APMP制漿成套裝備。4．生物制漿、生物質(zhì)精煉管式預處理裝置。三．紙漿封閉式熱篩選系統(tǒng)1．壓力除節(jié)機。2．節(jié)能型中濃壓力篩。3．洗節(jié)機和洗渣機。4．聯(lián)合除節(jié)篩聯(lián)合除節(jié)篩將壓力除節(jié)機與中濃壓力篩組合成一體，具有壓力除節(jié)機和中濃壓力篩雙重功能。5．壓力式黑液過濾機。四．紙漿漂白設(shè)備1．脫氣、泵送一體化，自帶脫氣裝置的高揚程中濃漿泵。2．中濃混合器、高濃混合器。3．中濃氧氣漂白塔。4．中濃二氧化氯漂白塔。5．高濃過氧化氫漂白塔。6．中濃貯漿塔。五．紙漿洗滌、濃縮設(shè)備1．重力盤式濃縮機。2．多盤真空過濾機。3．高速洗漿機。4．斜螺旋濃縮機。5．雙輥擠漿機。6．高效螺旋擠漿機參考國外公司的最新結(jié)構(gòu)形式，采用均勻緩壓、雙向強化脫水及氣控加載技術(shù)，脫水效果好，出漿濃度高，可滿足新聞紙漿等各類紙漿的濃縮要求，另外，還對螺旋軸采取可靠的耐磨保護，有效提高設(shè)備的使用壽命。7．雙網(wǎng)擠漿機雙網(wǎng)擠漿機分為雙壓區(qū)擠漿機、五壓區(qū)擠漿機和六壓區(qū)擠漿機三種結(jié)構(gòu)形式。雙壓區(qū)擠漿機的出漿濃度可達35%左右，主要用于紙漿濃縮。五壓區(qū)擠漿機和六壓區(qū)擠漿機屬于強力型脫水設(shè)備，出漿濃度高達50%左右，通常作為濕漿板機使用，這種新型濕漿板機結(jié)構(gòu)簡單，能耗省，僅一臺設(shè)備就可代替老式濕漿板機的多臺設(shè)備。六．廢紙碎解系統(tǒng)1．高效節(jié)能低濃水力碎漿機（偏心轉(zhuǎn)子碎漿機）高效節(jié)能碎漿機與國外公司的最新結(jié)構(gòu)一致，轉(zhuǎn)子位于圓筒形漿槽的偏心位置，并配套最先進的節(jié)能型葉輪，碎漿濃度可達8%，動力消耗比普通葉輪降低15-30%，另外，該葉輪采用分體式結(jié)構(gòu)，便于維護及裝拆，并在迎漿面上裝設(shè)耐磨合金條，有效提高使用壽命。2．高濃水力碎漿機。3．轉(zhuǎn)鼓碎漿機。4．濕損紙碎漿機、干損紙碎漿機。5．濕強紙專用碎漿機。6．廢紙碎解輔助設(shè)備(a)．廢紙包散包機。(b)．雜質(zhì)分離機、紙漿粗選機。(c)．圓筒篩漿機。(d)．絞繩機和切繩機。(e)．纖維分離機。(f)．紙漿疏解泵。七．廢紙漿篩選設(shè)備1．節(jié)能型粗篩（中濃壓力篩）節(jié)能型粗篩分為升流式和降流式二種結(jié)構(gòu)形式，配用最先進的節(jié)能型轉(zhuǎn)子，可顯著降低粗篩的動力消耗。以m2規(guī)格為例，配用電機功率僅75-90KW。2．節(jié)能型精篩節(jié)能型精篩分為內(nèi)流式和外流式二種結(jié)構(gòu)形式，采用不同型式的高效能轉(zhuǎn)子，既可改善篩漿效果，又能節(jié)省動力消耗。3．節(jié)能型纖維分級篩。4．雙鼓網(wǎng)前篩、內(nèi)流網(wǎng)前篩。5．輕渣分離機（蘋果篩）。6．排渣分離機（尾渣分選機）。7．復式尾渣篩復式尾渣篩參考國外公司的最新形式，采用升流式結(jié)構(gòu)，漿渣先在篩子底部經(jīng)過疏解處理，然后沿著篩鼓上升，進行篩選和淘洗，最后再將剩余的塑料片等輕雜質(zhì)從篩子頂部排出機外，排渣濃度可達15-30%，且排渣時不會帶出紙漿纖維。8．雙效纖維分級篩雙效纖維分級篩是一種新型復合型壓力篩，兼有纖維分級和長纖維或中長纖維精篩選雙重功能。用一臺雙效分級篩代替常規(guī)的普通分級篩和長纖維或中長纖維精篩二臺設(shè)備，既可簡化流程，節(jié)省設(shè)備占地面積，又能減少中間漿池、漿泵配置，降低動力消耗。9．雙段中濃壓力篩雙段中濃壓力篩是一種新型復合型壓力篩，集成了一段篩選和尾漿二段篩選雙重功能。用一臺復合型雙段中濃篩代替常規(guī)的獨立型一段篩和二段篩二臺設(shè)備，既可簡化流程，節(jié)省設(shè)備占地面積，又能減少中間漿池、漿泵配置，降低動力消耗。八．廢紙漿浮選脫墨設(shè)備1．立式（封閉式）浮選脫墨槽。2．臥式（油罐式）浮選脫墨槽。臥式浮選脫墨槽分為ECC和SFL二種結(jié)構(gòu)型式，分別參考國外二家著名公司的結(jié)構(gòu)形式進行設(shè)計，均采用高效的階梯擴散式氣泡發(fā)生器及先進的多級多段組合形式，具有進漿壓頭低，動力消耗省，脫墨效果好，纖維流失少的顯著優(yōu)點。九．廢紙漿盤式熱分散系統(tǒng)1．螺旋擠漿機或雙網(wǎng)擠漿機。2．疏松螺旋。3．料塞螺旋。4．螺旋預熱器。5．盤式熱分散機盤式熱分散機參考國外公司的先進形式，優(yōu)化主軸、軸承及其密封結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備精度，并配置位移精度達0.01mm的先進電—液伺服十．造紙廠廢水、污泥處理設(shè)備1．凈水篩凈水篩采用立式結(jié)構(gòu)，利用篩鼓旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，結(jié)合微孔篩鼓的機械微濾作用，以過濾和篩選的方式將廢水里的細小纖維等雜物分離出來，達到凈化廢水，并循環(huán)使用的目的，而且這一過程無需使用化學藥品或添加長纖維漿。凈水篩主要用于衛(wèi)生紙機和特種紙機的白水回收，也可用于紙廠的綜合廢水處理。當白水經(jīng)過凈水篩處理后，細小纖維加入到抄前漿池，凈化后的白水則直接用于紙機及洗滌、濃縮等設(shè)備的洗網(wǎng)和噴淋，不會產(chǎn)生噴嘴堵塞現(xiàn)象，從而大幅降低紙機水耗。凈水篩結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，占地面積小，能耗省，通常配用電機功率僅2.2-5.5KW。2．微浮選凈水機。微浮選凈水機采用部分回流的方式和加壓溶氣的原理產(chǎn)生微浮選效果，廣泛用于紙機白水回收和紙廠的綜合廢水處理。微浮選凈水機的主機呈圓柱狀，并結(jié)合了氣浮和斜板澄清二種凈水模式，具有凈水效果好，藥品消耗省，占地面積小的優(yōu)點，是一種高效低耗的凈水設(shè)備。3．淺層氣浮凈水機。4．回轉(zhuǎn)細格柵。5．污泥深度脫水帶式壓濾機。污泥深度脫水帶式壓濾