橫管式連續(xù)蒸煮裝置的蒸煮管結(jié)構(gòu)與設(shè)計

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1、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(xué)、半化學(xué)及生物制漿，又能用于化機漿和生物機械漿的預(yù)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

2、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(yù)定的制漿反應(yīng)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。

3、蒸煮管的規(guī)格參數(shù)一般以公稱直徑和有效長度（進、出料管中心之間的距離）表示，常用直徑有DN1200mm、DN1350mm、DN1500mm、DN1800mm、DN2000mm和DN2200mm，有效長度為8-12m。1．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9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：ΣV=QT/1.44ρaYψ，式中：ΣV－有效總?cè)莘e（m3

4、）；Q－絕干粗漿量（t/d）；T－工藝要求的蒸煮時間（min）；ρa－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≥ΣV/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500-6

5、00kg/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=1.44VeρnYψ/Q，式中：Tn－某一根蒸煮管的蒸煮時間（min）；ρn－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(yīng)大于工藝要求的蒸煮時間，即ΣTn≈(1-1.2)T。蒸煮管的筒體由鋼板卷焊而成，筒體的

6、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(yīng)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)

7、格也不斷擴大，對于DN1500mm規(guī)格的蒸煮管來說，當(dāng)蒸煮壓力為0.7MPa時，端蓋的厚度達(dá)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(yīng)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：S·n=L/Tn，式中：S－螺旋葉片9螺距（m）；n－螺旋軸轉(zhuǎn)速（r/min）。由于物料在各根蒸煮

8、管中的密度不斷增加，使得蒸煮時間也不斷延長，所以在螺距相同的情況下，應(yīng)將各根蒸煮管的螺旋軸設(shè)置成不同的轉(zhuǎn)速，一般呈先快后慢的狀態(tài)。在實際生產(chǎn)中，蒸煮管螺旋軸的轉(zhuǎn)速大多在2r/min左右。螺旋葉片螺距與螺旋軸轉(zhuǎn)速、扭矩和物料受力相關(guān)，應(yīng)大小適宜，原Sunds公司DN1200mm規(guī)格的螺距為406mm；DN1350mm和DN1500mm規(guī)格的螺距為410mm，原Pandia公司DN1200mm規(guī)格的螺距