霍沛君 席金花 東 娟

（寶色特種設(shè)備有限公司)

0 前言

增稠器是一種利用重力沉降法原理，從低稠度半成品結(jié)晶溶液中分離出固體，用以增加物料稠度的初級(jí)晶液分離設(shè)備。在增稠器中，由于晶液之間存在著比重上的差別，故比重較大的結(jié)晶體緩緩沉降，清液及懸浮物徐徐上浮，從而實(shí)現(xiàn)晶體與液體的分離。沉至設(shè)備底部的晶體匯集成稠的晶漿從出料口排出，進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)一步進(jìn)行分離。晶漿在離心力的作用下除去母液后，再被輸送至干燥器中進(jìn)行干燥，直至形成最終產(chǎn)品。從增稠器上部溢出的上層清液同由離心機(jī)出來(lái)的母液匯流一起排入母液槽貯存，待繼續(xù)復(fù)用。

本文介紹的增稠器是某公司沉鋰酸化母液蒸發(fā)項(xiàng)目生產(chǎn)線上的在用設(shè)備。該增稠器其原攪拌系統(tǒng)為減速機(jī)電動(dòng)結(jié)構(gòu)，采用機(jī)械密封，但密封效果不佳，能耗較大，且不需要攪拌系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，故對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的改良設(shè)計(jì)，包括改用填料密封和手動(dòng)攪拌。

1 設(shè)備介紹

1.1 設(shè)備基本設(shè)計(jì)參數(shù)

該增稠器的基本設(shè)計(jì)參數(shù)[1]如表1所示。其中，鈦及鈦合金板材符合GB/T 3621—2007，鈦及鈦合金管材符合GB/T 3624—1995，均為退火態(tài)[2]（即 M 態(tài)）。

表1 增稠器設(shè)計(jì)參數(shù)

1.2 增稠器的總體結(jié)構(gòu)

增稠器的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 增稠器總體結(jié)構(gòu)

（1）設(shè)備主體由內(nèi)外兩個(gè)槽體構(gòu)成。內(nèi)槽是供結(jié)晶溶液進(jìn)行分離的工作槽，由錐體內(nèi)部與下段錐殼 （包括由緊固件與錐殼相連接的底座）組成。在錐體的頂端沿著周邊加工了一整圈高度相等的鋸齒形槽口，使得與結(jié)晶體分離后上浮的清液能夠均勻地向周邊溢放。外槽是供收集內(nèi)槽溢放液的受液槽，由錐體外部與上段錐殼組成。為使受液槽內(nèi)清液能夠較快地從溢流管口排放干凈，溢流管位置應(yīng)貼近錐體最下端，但溢流管最低點(diǎn)不得低于錐體與錐殼的焊點(diǎn)?？紤]到錐體的剛性和穩(wěn)定性，在其周?chē)附尤龎K拉筋，且拉筋也與錐殼相焊。

（2）為方便平時(shí)的小檢修或定期觀察設(shè)備內(nèi)部的運(yùn)行情況，在錐蓋上開(kāi)設(shè)了手孔?？紤]到錐蓋的剛性，在錐蓋外表面焊了6塊筋板。為節(jié)省制造成本，筋板材料選用TA2。筋板沿圓周均勻布置。同時(shí)，沿內(nèi)伸管圓周也焊3塊拉筋，以提高內(nèi)伸管穩(wěn)定性。

（3）為避免因沉積在底部的晶漿過(guò)稠而堵住排放口，設(shè)備下端 （排放口附近）設(shè)置有攪拌器。當(dāng)排放口排料不暢時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)手把進(jìn)行攪拌，防止晶漿結(jié)塊堵塞排料口。

（4）考慮到攪拌軸可能出現(xiàn)偏擺和向下竄動(dòng)，使攪拌器緊貼底蓋，從而造成攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大，攪拌困難，在機(jī)架底部裝有軸承。

（5）由于氯化鋰溶液具有較強(qiáng)的腐蝕性，所以該設(shè)備所有與氯化鋰溶液接觸的部分均采用TA10材料制作。

1.3 攪拌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.3.1 填料密封

原來(lái)采用的是機(jī)械密封，存在料液泄漏情況，且機(jī)械密封檢修、更換較不方便。現(xiàn)改用填料密封，采用10×10的條狀聚四氟乙烯填料，這樣在使用過(guò)程中有磨損也便于更換。此處采用的密封形式是最常見(jiàn)的壓蓋型填料密封。由于此處空間太小，考慮到運(yùn)行過(guò)程中填料可能磨損，需要不時(shí)調(diào)整壓緊，在機(jī)架上開(kāi)了兩個(gè)方形孔，以便于在運(yùn)行過(guò)程中調(diào)節(jié)壓緊螺栓，使填料一直保持一定的壓緊量，進(jìn)而保證密封效果。當(dāng)然，也可以采用螺紋壓蓋結(jié)構(gòu)，就是在填料壓蓋內(nèi)壁上加工螺紋，靠調(diào)節(jié)螺紋來(lái)壓緊填料。這種結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)起來(lái)更為方便有效，但是需要在攪拌軸上加工一定長(zhǎng)度的螺紋。

在裝填料時(shí)，要求每裝一層填料都要在軸上涂一次潤(rùn)滑油，且裝好后用木短節(jié)輕敲填料，保證使其與軸線垂直。

1.3.2 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)

由于僅當(dāng)排放口排放不暢時(shí)才需進(jìn)行攪拌，平時(shí)不需要，因此減速機(jī)和電機(jī)的作用不大，且電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)還會(huì)加劇攪拌軸與密封的相互磨損，故取消了減速機(jī)和電機(jī)，改用手動(dòng)攪拌。具體措施就是在軸的端部采用螺紋連接兩個(gè)把手，把手材料選用20鋼。攪拌器采用直角框式攪拌器 （攪拌面積相對(duì)較大），攪拌器下端距離底蓋15 mm，攪拌器外徑距離圓筒內(nèi)壁10 mm，盡量防止出現(xiàn)攪拌死區(qū)。因攪拌器距離底蓋較近，在自重和料液的共同作用下，攪拌軸可能會(huì)向下竄動(dòng)，如果下部沒(méi)有支撐，攪拌器就會(huì)和底蓋接觸，增大攪拌摩擦阻力，使攪拌困難。此外，攪拌器距離圓筒內(nèi)壁較近，若攪拌軸稍有偏擺，攪拌器就會(huì)和圓筒內(nèi)壁接觸，不僅造成攪拌困難還會(huì)刮傷圓筒內(nèi)壁。為防止攪拌軸偏擺和向下竄動(dòng)，在底蓋上設(shè)置了機(jī)架，機(jī)架上安裝了軸承座，使攪拌軸有支撐點(diǎn)，軸承座內(nèi)配有防止攪拌軸向下竄動(dòng)的推力軸承和防止攪拌軸偏擺的向心軸承?？紤]到制造成本，機(jī)架及軸承座材料均選用Q235-B。

軸承壓蓋、機(jī)架與軸承座之間用雙頭螺柱連接，這樣在機(jī)架里面和外面都可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺母旋緊度來(lái)調(diào)節(jié)軸承。因?yàn)椴皇侵苯邮芰?，而是通過(guò)機(jī)架傳遞力，所以裝配時(shí)軸承的調(diào)節(jié)可能有點(diǎn)難度。為保證軸承的準(zhǔn)確安裝，對(duì)與機(jī)架相焊的法蘭面有一定的平面度要求，且要求焊在底蓋上的所有支撐塊下表面必須在同一平面上。支撐塊上面螺栓孔與機(jī)架法蘭螺栓孔配鉆，即焊完支撐塊后再加工所有支撐塊下表面和鉆螺紋孔。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)增稠器攪拌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，不僅改善了攪拌系統(tǒng)的密封形式，還根據(jù)實(shí)際需要改電動(dòng)攪拌為手動(dòng)攪拌，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。由于增稠器的設(shè)計(jì)溫度為180℃，溫度較高，填料部分在使用時(shí)可能會(huì)因高溫而影響密封及攪拌效果，因此可在機(jī)架上部 （填料附近）加冷卻水套。該攪拌系統(tǒng)外形雖小但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且安裝空間也較小，這就對(duì)制造提出了較高要求。若要將該攪拌系統(tǒng)用于對(duì)攪拌和密封要求更嚴(yán)格的地方，其結(jié)構(gòu)還有待進(jìn)一步優(yōu)化和探討。

[1] 國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.鋼制壓力容器 [S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

[2] 國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).鈦制焊接容器 [S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.

[3] 左景伊.腐蝕數(shù)據(jù)手冊(cè) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982.

[4] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].第2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987.