龐永亮，焦全文

(北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100143)

煉膠車間作為輪胎廠生產(chǎn)工藝中的第一個(gè)車間，其產(chǎn)品的質(zhì)量對后續(xù)車間生產(chǎn)起到了關(guān)鍵作用。輪胎廠煉膠一般采用密煉機(jī)，上輔機(jī)系統(tǒng)做為密煉機(jī)的輔助機(jī)械，其目的是將煉膠所需的原材料，按照工藝要求進(jìn)行稱量、投喂到密煉機(jī)中，原材料主要包括膠料、油料、炭黑、小藥等配合體系原材料。油料輸送系統(tǒng)作為上輔機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是將生產(chǎn)所需油料輸送到油料秤部位，為油料秤供油。輪胎廠生產(chǎn)油料多采用烴類化合物，以芳烴油、環(huán)保芳烴油居多，芳烴油作為石油系增塑劑，其常溫下黏度較高，無法通過管道輸送，也無法實(shí)現(xiàn)油料的自動(dòng)稱量及投料。因此需要將油料進(jìn)行伴熱加熱以增強(qiáng)其流動(dòng)性，從而上輔機(jī)實(shí)現(xiàn)油料的自動(dòng)儲存、輸送、稱量、投料工作。輪胎廠對油料的伴熱加熱一般采用蒸汽作為加熱介質(zhì)，蒸汽伴熱適用于工藝管道內(nèi)介質(zhì)操作溫度低于150 ℃的工況，工藝要求的油料溫度區(qū)間在蒸汽伴熱適用范圍之內(nèi)。通過對伴熱的合理設(shè)計(jì)，能使油溫穩(wěn)定在工藝要求的溫度區(qū)間，保證產(chǎn)品質(zhì)量，延長設(shè)備使用壽命，減少維護(hù)工作量，節(jié)約蒸汽能源，降低運(yùn)行維護(hù)成本。

1 上輔機(jī)油料輸送系統(tǒng)簡介

上輔機(jī)油料輸送系統(tǒng)一般由儲油罐、中間罐、油泵、管路、閥門、疏水器、溫度傳感器、料位計(jì)等組成。上輔機(jī)油料輸送系統(tǒng)原理示意圖見圖1所示。油料輸送系統(tǒng)中油料流轉(zhuǎn)過程是，油罐車運(yùn)輸油料到達(dá)油料庫，油罐車上的油料通過卸油泵1轉(zhuǎn)移到儲油罐3，儲油罐內(nèi)的油料通過倒油泵7轉(zhuǎn)移到中間罐，中間罐9，內(nèi)的油料通過循環(huán)油泵13使得油料在循環(huán)油管路內(nèi)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)將油料輸送到油料秤進(jìn)油口。油料在各段轉(zhuǎn)移過程中需要保持在工藝要求的溫度區(qū)間內(nèi)，溫度既不能過高也不能過低，溫度過低會影響油料的流動(dòng)性，造成設(shè)備負(fù)荷增大甚至設(shè)備損壞等。溫度過高會不符合工藝要求影響油料的品質(zhì)，造成設(shè)備運(yùn)行溫度過高設(shè)備損壞等。這就需要對各段油料進(jìn)行伴熱加熱設(shè)計(jì)，使油料保持一定流動(dòng)性，滿足工藝要求。

此種上輔機(jī)油料輸送系統(tǒng)按照加熱單元分可分為五個(gè)部分：包括三段管路兩臺油罐。

三段管路是：

（1）油罐車至卸油泵至儲油罐管路；

（2）儲油罐至倒油泵至中間罐管路；

（3）中間罐至循環(huán)油泵至中間罐管路。

兩臺油罐是：

（1）儲油罐；

（2）中間罐。

這五個(gè)部分需要分別進(jìn)行加熱保溫設(shè)計(jì)，才能保證油料在上輔機(jī)油料輸送系統(tǒng)各個(gè)部位都滿足油溫要求。

2 油料輸送系統(tǒng)的蒸汽伴熱設(shè)計(jì)

2.1 油罐車至卸油泵至儲油罐管路伴熱

卸油泵是手動(dòng)開啟的泵，在油罐車油溫滿足工藝要求后，由人工開啟此泵將油料從油罐車轉(zhuǎn)移到儲油罐。要使油料不會因?yàn)楣苈窚囟鹊投绊懥鲃?dòng)性，需要在卸油泵啟動(dòng)前先對此段管路進(jìn)行加熱，要使油料不會因?yàn)楣苈烦掷m(xù)加熱而使油料通過管路后升溫，需要在卸油泵啟動(dòng)后對此段管路停止加熱。油罐車到達(dá)油庫后一般是先連接油庫的蒸汽給油罐車自身加熱，使油罐車上的油料加溫到工藝要求的溫度區(qū)間，因此給油罐車的加溫蒸汽從油罐車至卸油泵至儲油罐管路伴熱管上接出即可，這樣在給油罐車加熱的同時(shí)此部分管路也得到了伴熱。當(dāng)油罐車油溫達(dá)到工藝要求的溫度區(qū)間后，連接油罐車到卸油泵之間油料管路，開啟卸油泵開始卸油，關(guān)閉伴熱管上手動(dòng)閥門。當(dāng)卸油完成后，關(guān)閉卸油泵，卸油完成。如果油罐車內(nèi)油料溫度隨著卸油過程降低到工藝要求溫度區(qū)間之下，需關(guān)閉卸油泵，重新給油罐車油料加熱，滿足工藝要求后再進(jìn)行卸油。

2.2 儲油罐至倒油泵至中間罐管路伴熱

倒油泵是根據(jù)儲油罐和中間罐的料位計(jì)信號、油料溫度信號自動(dòng)控制啟停的油泵。要使油料不會因?yàn)楣苈窚囟鹊投绊懥鲃?dòng)性，需要在倒油泵啟動(dòng)前先對此段管路進(jìn)行加熱，要使得油料不會因?yàn)楣苈烦掷m(xù)加熱而使油料通過管路后升溫，需要在倒油泵啟動(dòng)后對此段管路停止加熱。在滿足倒油泵啟動(dòng)的前提下，通過上輔機(jī)油料輸送控制系統(tǒng)在啟動(dòng)倒油泵前定時(shí)開啟儲油罐至倒油泵至中間罐管路伴熱管上的電控閥門，給此段油料管路加熱，定時(shí)結(jié)束后電控閥門關(guān)閉，倒油泵自動(dòng)啟動(dòng)，通過此方式即可滿足油料流經(jīng)管路時(shí)的流動(dòng)性和控制油料溫升。

2.3 中間罐至循環(huán)油泵至中間罐管路伴熱

循環(huán)油泵是手動(dòng)開啟的泵，是根據(jù)中間罐的料位計(jì)信號、油料溫度信號自動(dòng)控制停止的泵。要滿足此段管路內(nèi)油料的流動(dòng)性和溫度，需要在循環(huán)油泵啟動(dòng)前先對此段管路進(jìn)行加熱。通過上輔機(jī)油料輸送控制系統(tǒng)在啟動(dòng)循環(huán)油泵前定時(shí)開啟此段管路伴熱管上的電控閥門，給管路加熱，定時(shí)結(jié)束后電控閥門關(guān)閉，循環(huán)油泵啟動(dòng)。在循環(huán)泵運(yùn)行期間，通過判斷中間罐油溫和循環(huán)油管路末端的油溫，開啟或關(guān)閉伴熱管上的電控閥門，實(shí)現(xiàn)該段管內(nèi)油溫控制。

2.4 儲油罐和中間罐加熱

儲油罐和中間罐是具有存儲、加熱、保溫等功能的容器，罐體內(nèi)的油料溫度和料位是相關(guān)油泵啟停的條件。儲油罐和中間罐通過蒸汽加熱盤管對罐體內(nèi)油料進(jìn)行加熱，通過罐體上的溫度傳感器，上輔機(jī)油料輸送控制系統(tǒng)自動(dòng)控制電控閥門的開關(guān)實(shí)現(xiàn)蒸汽的通斷，使罐體內(nèi)油料溫度穩(wěn)定在工藝要求的溫度區(qū)間。因?yàn)榧訜岬膯⑼Ｅc油料溫度升降不同步，油溫升降變化要滯后于加熱啟停，因此上輔機(jī)油料輸送控制系統(tǒng)油料溫度控制區(qū)間需要窄于工藝要求的溫度區(qū)間，即可將油溫控制在工藝要求的溫度區(qū)間。

3 油料輸送系統(tǒng)的蒸汽伴熱設(shè)計(jì)要點(diǎn)

伴熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要從整體上來綜合考慮，在遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及相應(yīng)設(shè)計(jì)原則的前提下，對整個(gè)蒸汽伴熱系統(tǒng)進(jìn)行因地制宜地統(tǒng)籌規(guī)劃。合理布置做到既不遺漏又不冗余的伴熱設(shè)計(jì)，以達(dá)到最佳伴熱效果。[2]蒸汽伴熱管道系統(tǒng)包括：蒸汽總管、蒸汽分配站、蒸汽引入管、蒸汽伴管; 冷凝水收集站、冷凝水引出管、冷凝水總管。［3］典型的蒸汽伴熱管道系統(tǒng)圖見圖2 所示。

3.1 蒸汽分配站和冷凝水收集站

依據(jù)管道布置圖中被伴熱管的分布和疏密程度來確定其伴熱站的位置，分配站的安裝通常采用立式安裝或者臥式安裝方法，以利于蒸汽的均勻分配。在3 m半徑范圍內(nèi)如果有3個(gè)或3個(gè)以上的伴熱點(diǎn)及回收點(diǎn)時(shí)，蒸汽伴熱系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)置蒸汽分配站和疏水站。站的設(shè)置應(yīng)該統(tǒng)一考慮，合理布局，并且方便操作和維修。［1］

蒸汽分配站、疏水站的管徑宜按照如下式計(jì)算S值：

式中：

S——蒸汽分配站伴管總根數(shù)；

A——DN15、Φ12、Φ10伴管根數(shù)；

B——DN20伴管根數(shù)；

C——DN25伴管根數(shù)；

蒸汽分配站和疏水站宜預(yù)留1個(gè)或2個(gè)備用接頭。蒸汽分配站可水平安裝或者垂直安裝，蒸汽引入管可從側(cè)面或者頂部接入。疏水站可水平安裝或者垂直安裝，凝結(jié)水引入管可從側(cè)面或者頂部接出。

表1 蒸汽分配站的管徑

表2 疏水站的管徑

3.2 蒸汽伴管尺寸和數(shù)量

在進(jìn)行蒸汽伴熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇合適的蒸汽伴管尺寸和數(shù)量。通常情況下，伴管尺寸選用DN 15，必要時(shí)也可選用DN 20。工藝管道所需伴管的數(shù)量是由工藝管道的公稱直徑所決定的，一般情況下，工藝管道的公稱直徑≤100 mm 時(shí)設(shè)置1根伴管，直徑在150～450 mm 時(shí)設(shè)置2根伴管，直徑≥500 mm 時(shí)設(shè)置 3 根伴管。［4］上輔機(jī)油料輸送系統(tǒng)工藝管道規(guī)格一般采用DN50、DN65等，因此伴管選用1根。

3.3 蒸汽伴管保溫設(shè)計(jì)

帶蒸汽、熱水伴管的物料管道，常采用軟質(zhì)保溫材料，將其一并包裹保溫，如超細(xì)玻璃棉氈、礦渣棉席等。為提高加熱效果，在伴管與物料管間應(yīng)形成加熱空間，使熱空氣易于產(chǎn)生對流傳熱。伴管結(jié)構(gòu)見圖3 所示。當(dāng)輸送物料為腐蝕性介質(zhì),或熱敏性強(qiáng)的介質(zhì),不允許將伴熱管緊貼于物料管管壁，應(yīng)在伴管上焊一個(gè)隔離板或在物料管和伴熱管之間襯墊一個(gè)絕熱片。［5］帶隔離塊的伴管結(jié)構(gòu)見圖4所示。

3.4 疏水閥的選型

疏水器可以自動(dòng)排除蒸汽管道中的冷凝水及空氣等不凝氣體而不漏出蒸汽。由于它具有阻汽排水的作用，在起到伴熱作用的同時(shí)減少了蒸汽加熱設(shè)備的蒸汽消耗，起到了節(jié)能減排的效果。根據(jù)疏水器的原理分類，常見的有機(jī)械型、熱靜力型和熱動(dòng)力型三大類。在某一壓差下排除同量的凝結(jié)水，可采用不同型式的疏水器。各種疏水器都具有一定的技術(shù)性能和最適宜的工作范圍。要根據(jù)使用條件進(jìn)行選擇，不能單純地從最大排水量的觀點(diǎn)去選用，更不應(yīng)只根據(jù)凝結(jié)水管徑的大小去套用疏水器［5］。機(jī)械式自由浮球疏水閥適用于上輔機(jī)油料輸送系統(tǒng)，該疏水閥噪聲小，凝結(jié)水排除快排量大，排空氣性能好，能連續(xù)排出凝結(jié)水，動(dòng)作可靠結(jié)構(gòu)簡單，浮球和閥座易互換。疏水閥工作頻率較高，可作為易耗件來考慮，為便于檢修與替換，疏水閥宜采用法蘭連接。

4 結(jié)語

上輔機(jī)油料輸送系統(tǒng)的蒸汽伴熱系統(tǒng)在保證油料輸送系統(tǒng)正常生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，合理設(shè)計(jì)蒸汽伴熱不僅可以保證設(shè)備和管道運(yùn)行壽命和安全，還可以節(jié)約成本，減少能源消耗。本文對一種上輔機(jī)油料輸送系統(tǒng)的蒸汽伴熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)做了相關(guān)介紹和分析，為今后相關(guān)伴熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了參考。設(shè)計(jì)好蒸汽伴熱管并不簡單，蒸汽伴熱管的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合多方面因素綜合考慮，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)。