横管式连续蒸煮装置的蒸煮管结构与设计.doc

横管式连续蒸煮装置的蒸煮管结构与设计
李良伟
轻工业杭州机电设计研究院
摘要:在横管式连续蒸煮装置中,蒸煮管关系到系统的可靠性、产能和成浆质量,是十分重要的组成部份。本文介绍蒸煮管的结构和规格参数计算,并对螺旋轴等主要部件的设计问题进行讨论,希望有助于蒸煮管的设计和技术改造工作。
关键词:横管连蒸;蒸煮管;螺旋轴;结构与设计;
横管式连续蒸煮装置是非木材纤维原料制浆的主要设备,既可用于化学、半化学及生物制浆,又能用于化机浆和生物机械浆的预处理。按制浆系统产能不同,在一套横管式连续蒸煮装置中,通常需要配置一至四根相同规格的蒸煮管,这些蒸煮管之间大多采用上下串联叠置的组成方法。纤维原料先由螺旋喂料器送入第一根蒸煮管,随后受到螺旋叶片的推动与搅拌,在缓慢的行进中与药液充分混合,同时被通入蒸煮管内的压力蒸汽加温或者保温。在一定温度下,物料按照工艺预定的制浆反应时间,依次通过各根蒸煮管,直至最后一根管的出料口排出,完成浸渍和蒸煮过程。
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蒸煮管通常为一类压力容器,其结构示意图如图1所示,主要由筒体、端盖、螺旋轴、轴承座、鞍座、进料管、出料管、进汽管、备用排汽管、仪表接口、维护(观察)孔、传动装置等部份组成。蒸煮管的规格参数一般以公称直径和有效长度(进、出料管中心之间的距离)表示,常用直径有DN1200mm、DN1350mm、DN1500mm、DN1800mm、DN2000mm和DN2200mm,有效长度为8-12m。
(观察)孔


图1 蒸煮管结构示意图
横管式连续蒸煮装置的产能与蒸煮管的容积成比例,浸渍和蒸煮必需的有效总容积按下式计算:ΣV=QT/,式中:ΣV-有效总容积(m3);Q-绝干粗浆量(t/d);T-工艺要求的蒸煮时间(min);ρa-物料在蒸煮过程中的平均密度(Kg/m3);Y-粗浆得率;ψ-物料在蒸煮管内的填充系数。单根蒸煮管的有效容积(蒸煮管内径与有效长度所构成的空间)可按式Ve≥ΣV/Z计算,式中:Ve-单根蒸煮管的有效容积(m3);Z-蒸煮管根数,确定Ve值后就可选定蒸煮管规格,并确定蒸煮管内径D和有效长度L值。
随着蒸煮的深入,物料在各蒸煮管内的密度会不断加大,最后一根蒸煮管里的密度约比第一根蒸煮管内增大20-50%。物料在螺旋喂料器料塞管里的密度约为500-600kg/cm3,离开料塞管经过扩散管时的密度约为240kg/cm3左右,各种物料在进入第一根蒸煮管时的密度各不相同,一般木材、竹子:185-215kg/m3;芦苇、麦草:160-195kg/m3,同一种不同产地物料的密度也有所差别。物料在某一根蒸煮管内的蒸煮时间可按下式计算:Tn=,式中:Tn-某一根蒸煮管的蒸煮时间(min);ρn-某一根蒸煮管内的物料密度(Kg/m3),各根蒸煮管的蒸煮时间总和应大于工艺要求的蒸煮时间,即ΣTn≈(1-)T。
蒸煮管的筒体由钢板卷焊而成,筒体的结构与厚度须按照压力容器的相关技术规范进行设计,筒体上焊接的进、出料管属于大开孔结构,应按压力容器大接管开孔补强