增稠器攪拌系統優化設計

霍沛君 席金花 東 娟

（寶色特種設備有限公司)

0 前言

增稠器是一種利用重力沉降法原理，從低稠度半成品結晶溶液中分離出固體，用以增加物料稠度的初級晶液分離設備。在增稠器中，由于晶液之間存在著比重上的差別，故比重較大的結晶體緩緩沉降，清液及懸浮物徐徐上浮，從而實現晶體與液體的分離。沉至設備底部的晶體匯集成稠的晶漿從出料口排出，進入離心機進一步進行分離。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行干燥，直至形成最終產品。從增稠器上部溢出的上層清液同由離心機出來的母液匯流一起排入母液槽貯存，待繼續復用。

本文介紹的增稠器是某公司沉鋰酸化母液蒸發項目生產線上的在用設備。該增稠器其原攪拌系統為減速機電動結構，采用機械密封，但密封效果不佳，能耗較大，且不需要攪拌系統連續運轉，故對其進行了結構上的改良設計，包括改用填料密封和手動攪拌。

1 設備介紹

1.1 設備基本設計參數

該增稠器的基本設計參數[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[2]（即 M 態）。

表1 增稠器設計參數

1.2 增稠器的總體結構

增稠器的總體結構如圖1所示。

圖1 增稠器總體結構

（1）設備主體由內外兩個槽體構成。內槽是供結晶溶液進行分離的工作槽，由錐體內部與下段錐殼 （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。為使受液槽內清液能夠較快地從溢流管口排放干凈，溢流管位置應貼近錐體最下端，但溢流管最低點不得低于錐體與錐殼的焊點。考慮到錐體的剛性和穩定性，在其周圍焊接三塊拉筋，且拉筋也與錐殼相焊。

（2）為方便平時的小檢修或定期觀察設備內部的運行情況，在錐蓋上開設了手孔。考慮到錐蓋的剛性，在錐蓋外表面焊了6塊筋板。為節省制造成本，筋板材料選用TA2。筋板沿圓周均勻布置。同時，沿內伸管圓周也焊3塊拉筋，以提高內伸管穩定性。

（3）為避免因沉積在底部的晶漿過稠而堵住排放口，設備下端 （排放口附近）設置有攪拌器。當排放口排料不暢時，可轉動手把進行攪拌，防止晶漿結塊堵塞排料口。

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

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

1.3 攪拌系統結構設計

1.3.1 填料密封

原來采用的是機械密封，存在料液泄漏情況，且機械密封檢修、更換較不方便。現改用填料密封，采用10×10的條狀聚四氟乙烯填料，這樣在使用過程中有磨損也便于更換。此處采用的密封形式是最常見的壓蓋型填料密封。由于此處空間太小，考慮到運行過程中填料可能磨損，需要不時調整壓緊，在機架上開了兩個方形孔，以便于在運行過程中調節壓緊螺栓，使填料一直保持一定的壓緊量，進而保證密封效果。當然，也可以采用螺紋壓蓋結構，就是在填料壓蓋內壁上加工螺紋，靠調節螺紋來壓緊填料。這種結構調節起來更為方便有效，但是需要在攪拌軸上加工一定長度的螺紋。

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

1.3.2 傳動部分設計

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

軸承壓蓋、機架與軸承座之間用雙頭螺柱連接，這樣在機架里面和外面都可以通過調節螺母旋緊度來調節軸承。因為不是直接受力，而是通過機架傳遞力，所以裝配時軸承的調節可能有點難度。為保證軸承的準確安裝，對與機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 結束語

本文對增稠器攪拌系統的結構進行了優化改進，不僅改善了攪拌系統的密封形式，還根據實際需要改電動攪拌為手動攪拌，達到了節能降耗的目的。由于增稠器的設計溫度為180℃，溫度較高，填料部分在使用時可能會因高溫而影響密封及攪拌效果，因此可在機架上部 （填料附近）加冷卻水套。該攪拌系統外形雖小但結構復雜，且安裝空間也較小，這就對制造提出了較高要求。若要將該攪拌系統用于對攪拌和密封要求更嚴格的地方，其結構還有待進一步優化和探討。

[1] 國家技術監督局.鋼制壓力容器 [S].北京：中國標準出版社，1998.

[2] 國家經濟貿易委員會.鈦制焊接容器 [S].北京：中國標準出版社,2002.

[3] 左景伊.腐蝕數據手冊 [M].北京：化學工業出版社，1982.

[4] 機械設計手冊 [M].第2版.北京：化學工業出版社，1987.