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1、800m2强制循环蒸发器大修工艺技术郭绪功 林奇文 刘宝仁 ( 中州铝厂 454174)摘 要 简要介绍中州铝厂氧化铝分厂 800m2强制循环蒸发器的结构特点和生产技术条件,重点叙述加热室换管大修施工过程中出现的一些技术问题及处理方法, 并简要说明设备大修后的运行情况及存在问题。关键词 强制循环蒸发器 加热室 胀管 壳程 管程1 概述在烧结法生产氧化铝过程中, 生料浆的水分 过大将影响熟料窑的操作, 并使熟料窑产能下降。蒸发器是用来保持水量平衡, 使母液蒸发到符合生产要求的浓度和排除生产过程中积累的杂质的很重要之一个生产工序。为了保持蒸发器具 有良好的传热性能和较高的产能, 必须定期更换蒸发器
2、加热室换热钢管。我厂自 1991 年安装使用了四组三效外热式 强制循环蒸发器 ( 见图 1) , 从 1995 年开始陆续进入大修期, 由于胀管等工序存在一些技术问题, 给换管大修造成一定困难。为此 , 在 1996年 1997 年初, 我厂设计并造出专用胀管机、 打管机及相关工器具 , 同时制定出蒸发器大修相关工艺, 实践证明, 大修后的蒸发器运行情况良好, 满足了生产的需要。图 1 强制循环蒸发器简图2 加热室结构特点和技术参数2. 1 加热室的结构特点图 2 加热室的结构 壳程为焊接结构。 管程在加热无缝管与管板间的联接为胀管 结构 , 其余为焊接结构。 进出蒸汽管管口采用法兰密封。 2
3、. 2 主要性能及技术参数加热室筒体 200012 , h = 9120, 加热室面积 800m2, 加热管尺寸 573. 5 9134 , 加 热管数量 607 根, 蒸水产量 60m3/组小时。表 1 加热室主要性能表容器容积,m3设计温度设计压力,MPa试验压力,MPa离蚀裕度mm类别 蒸发 1731400. 1520. 2521加热室 281750. 550. 72焊接系数 0. 85介质铝酸钠溶液材质 A33 大修理施工中主要技术因素的控 制试验压力是蒸发器的关键参数 , 它直接影响 到设备能否正常生产 。在大修理施工过程中 , 影响此参数的主要因素是施焊工艺技术和胀管工艺技术的控制
4、等 。为了控制这两个影响因素, 除了 严格执行 JB1147 -80 钢制列管式换热器制造技14 有色设备 1999. 3术条件中有关焊接条款外 , 我们针对加热室无缝 管与管板间的胀管工序采取了如下工艺措施 :3. 1 修管板管孔和新管端部除锈管孔一般用半圆锉稍加处理即可, 对于那些 刻痕严重和较重的锤痕及纵向划伤的管孔可采用专用铰刀加工。一般情况下管孔内表面不允许有纵向刻痕 , 环形或螺旋形刻痕的深度 不得 大于0. 5mm , 刻痕到孔边的距离不得小于 4mm 。管 子端部打磨长度为 76 85mm , 外表面要除净锈皮, 沟痕深度不应超过0. 1mm , 并且不允许有与管子中心线平等的
5、纵向沟痕或螺旋状纹路 , 距管端 100 150mm 的内壁的锈也要清理干净。 新管的椭圆度、 不直度、 壁厚公差必须符合有关技术规定。3. 2 安装管子托盘管子托盘是我厂自制的胀管专用工具之一,自重约2. 5t 。安装托盘可按下述工步执行。 吊装到位将托盘放入下管板下部壳体内壁中 , 并用固 定到壳体壁上的 4个 5t 手动葫芦对称拉紧 。 托盘找平为保证托盘上平面与管板平行 , 在穿管前应 对托盘进行找平 ; 在管板中心及过中心十字交叉靠近壳体外径的对称四个部位 ( 见图 3) , 每处下管两根共计十根。按照露出管板平面的管头长度 ( 具体数值由管板不平度来确定)为 5 10mm 的规定,
6、 利用手动葫芦调整托盘 , 观察管头长度的变化, 当五处管头长度趋于一致时 , 即认为托盘已调整好。图 3 托盘找正示意图 焊接固定把已调平的托盘用 200 80 20 钢板十块沿托盘外径圆周等分焊固到壳体外壁和托盘中心板 外圆上, 要求连续焊肉高度大于 12m/m 。3. 3 穿管如图 4 所示用直径为 20mm 的棕绳 , 长约 11m 左右 , 两端各固定防脱活钩一件 , 将绳穿入悬挂于管板上方约 10m 的定滑轮中, 两端分别与提管相挂接 。工作时一端管子被提起竖立 , 另 一端挂接到水平台面上的管子上, 当竖直管穿入管板孔下行时 , 同时把水平管拉起立直 , 卸掉下行管内的提管器并装
7、入另一根水平管 ( 也可多准备数件提管器 , 这样可以直接拆、 挂活钩, 展开 作业, 提高劳动效率) , 如此反复循环进行, 直到穿管完毕。图 4 穿管示意图3. 4 胀管胀管是一项技术性较强的工作 , 稍有不慎就会影响胀管质量而导致试压失败, 重新返工 , 既增加了工作量 , 又延误了工期 , 影响氧化铝生 产。因此 , 在实际工作中必须注意如下事项 :3. 4. 1 试胀设计试件模拟实际进行试胀管 ( 试胀前后都要认真做好原始记录)试胀后进行水压试验及管子拉脱检查, 及时观察外表面的各种迹象和管子轴向伸长量, 精密测量胀管前后管子与管孔的直径及管子壁厚 , 以确定正确的胀管率, 为正式胀
8、管提供依据, 胀管率可由下式计算 :hD=d1-d2-s D100%hs=d1-d2-s 2 100%式中 hD针对管孔直径和管壁厚度的胀率 ;d1胀管后管子内径, mm ;d2胀管前管子内径, mm ;s胀管前管孔与管子外壁间的间隙, 一般取 s= ( 1 2) %d2;D 胀管前管板管孔直径, mm ;对于一般低压换热器取 hD=1 1. 5) %D ;3. 4. 2 胀管前准备及检查有色设备 1999. 315 除了管板及管子的材质、 外观尺寸与机械性 能均符合规定要求外 , 必须选择一种与管子内径及管板厚度相适应的胀管头, 并在胀前详细检查胀杆及滚柱表面不得有过大的沟纹及磨损。滚柱 能
9、从壳体外表面掉出来及滚柱孔洞的磨损超过1mm 的胀管器都不能使用。胀管前胀杆滚柱及管头内表面涂以润滑油, 但不允许将油脂落到管子与管孔的间隙内。 3. 4. 3 紧固在胀管时管子的一端要固定, 在实际操作中靠管子端面与托盘之间的摩擦力来固定 , 另一端即可进行胀接, 一根管子的两端不能同时进行胀 接。把斜柱式胀管器放入已装好在管板孔中的管头内孔里面, 用手握住滚柱以防止滚柱掉出 , 用另一手推进胀杆使滚柱把壳体稳住 , 并与管子内 壁紧靠, 然后才能启动电动装置, 使胀管器开始工作, 工作时滚柱在管中滚动并和外壳一起旋转, 使整个胀管器缓慢向前推进, 至此 , 胀管器的紧固步骤就完成了 。胀管
10、器由壳体、 滚柱和胀 杆三部分组成, 其结构如图 5 所示 。图 5 斜拉式胀管器3. 4. 4 胀紧顺序有两种方法供选用:图 6 胀管顺序示意第一种方法是一端胀完后 , 另一端从中央向外对称胀接, 其顺序为先胀中心区 ( 1 区)然后 按 2 区、 3区 顺序进行 ( 见图 6) 。第二种顺序是:一端胀完后, 另一端从最外层管子开始胀接 , 然后逐步向中心部位胀接 。不允许杂乱无章的随机胀接 , 以免造成个别已胀紧的管子因应力过大而拉脱致使密封失效 。 3. 4. 5 胀紧度控制在胀管时即要保证密封达到必须的胀紧而又不过胀, 必须对胀紧度进行控制。其控制方法如 下: 控制胀管器推进距离 YY
11、 =1. 1hD tg( mm) 式中 h 胀度 %, 管内径的胀大值对管孔内径比值的百分率 ( 又称胀管率) ; 胀杆锥体母线偏角 ( 一般为1. 5 2 ) ;D 管板管孔直径 , mm ;1. 1 管子回缩附加因数 。 目测 用肉眼观察管孔周边附近区域 , 因弹性变形及轻微的塑性变化而产生的明显的径向 45 的金属滑移线和氧化皮崩裂, 并开始有氧化皮脱落。 这种迹象表明已有一定的胀紧度。 轴向伸长法通过对露天管板的管头在胀后的轴向伸长量大小的测定, 也可粗略地判断胀紧度大小。 了解如上五个方面的注意事项以后 , 即可以正式胀管操作了。操作时首先将专用设备胀管机机架立柱固焊到相应位置的固定
12、板上, 对位置要求是 :摇臂有效长度能够覆盖整个管孔区 ; 固定板要有足够的强度和刚度 ;焊置固定板时要考虑主轴上胀套头部与管孔的距离, 保证胀接部分在主轴行程之内 , 并以方便施工为限。 胀管操作时在胀杆插入胀套后装入主轴接头( 手握住滚柱不使其掉下) , 同时搬动主轴升降杆使主轴下降带动胀杆进入管孔 , 当胀套及滚柱与管子紧固后, 手即可松开, 然后开机使主轴旋转, 并使其缓慢下压,待管子与管孔间无间隙、 管板表面发生轻微崩皮现象时, 下压停止 ,变换电源开关使主轴反转并上升, 退出管子内孔 。 上述为在上管板施工时的操作步骤, 当位于下管板施工时, 需要把胀管机的摇臂翻转 180 装入机
13、座立柱中 ,即使主轴朝上 ,其余胀管操作除主轴工作时为向上运动( 即为上升、 上压) 外,均与在 上管板施工时程序相同。( 下转 27 页)16 有色设备 1999. 3大制动力矩的驱动机 ; 或者也可以增加索道的牵 引区段,以适应驱动机最大制动力矩的限制。标记: 驱动轮直径为 2500mm 的单槽立式驱动机动力型的标记为 : LS -2500 -D-I 。“LS”表 示立式( 若为卧式则用 WS) ,“2500”表示驱动轮直径为 2500mm ,“D”表示动力型( 若为制动型, 则用Z) ,“ ”表示单槽( 若为双槽则用 、 夹钳则用 J) 。 在标记中加入速度及功率以后, 就成为驱动机的型
14、号 ,举例如下: “LS - 2500 - D - 2 . 0 -40 -”。型号中表明牵引索的额定速度为2. 0m/s, 电动机 的功率为 40kW。附表 系列型谱中表 4 表 20摘录( 未完待续 2/5)( 上接 6 页)削深度可达 0. 3mm 。主要工艺步骤为 ; ( 1) 锻造、 退火;( 2) 粗车孔型;( 3) 热处理 、 硬度达 HRC60;( 4) 数控精车内孔、 右端面 、 外圆及孔型; ( 5) 车左端面工艺块并平磨。经检验,车削的轧辊形位精度 、 尺寸精度均达到图纸要求,表面粗糙度也基本上达到图纸要求。4 结语综上所述 , 采用仿形车削砂轮的特殊方法实现异型的精加工,
15、 理论可靠, 实际可行 , 是解决异型孔型轧辊精加工的有效途径之一。以车代磨方法也能很好地保证工件的形位公差和孔型的形 状和尺寸 。两种方法应根据加工设备和轧辊的具体要求选择采用。( 上接 16 页)4 调试及运行情况严格按上述工艺要求施工之后 , 对加热室进行 0. 7MPa 水压试验 ,检查无泄漏, 30min 压力稳定无降低现象 。在试运行中也暴露了一些问题,如个别管子胀接处有轻微渗漏现象 ,其主要原 因是由于未控制好胀紧度 ,有过胀现象 ,致使管板产生较大变形产生上凸 ,造成管端外皮与管孔内壁间有滑移现象 ,而破坏已胀密封面,在后续施工中,我们适当调整手劲, 注意均匀用力, 在以目测为
16、主的同时 ,兼顾胀管推进距离和管端伸长量变化,渗漏问题得以解决, 但管板上凸问题, 虽有减小趋势,但并未彻底解决 。5 结束语本工艺技术经 1995、1997、 1998 年分别在我厂三组一效、 二组一效、 一组一效加热室换管施工 中应用,效果良好,均基本一次试压成功 ,为此,每年节约外协大修理费用 3 6 万元 ,并为今后蒸发器大修施工提供了标准化和规范化施工的技术依据及质量保证 。有色设备 1999. 327 ABSTRACT Rewinding tension; Tension step The Design Characteristics of The Stirring Device For Zinc Oxide Acid LeachingOUYANG Xiaolong ( 3) Abstract On the basis o
