造粒模板用真空隔熱蓋板的設計與應用

張宛力 李朋宇 陳 松

（1.大連銳耐特刀具有限公司；2.大連西太平洋石油化工有限公司）

大連西太平洋石油化工有限公司早在1993年從日本制鋼所引進了一套擠壓造粒機組用于聚丙烯裝置。 機組型號為CMP230-AW，聚丙烯擠壓造粒機模板是擠壓造粒機組上的關鍵部件，規格為Dia2.5 mm×472 孔， 型號為DS370SE1-T。2009 年機組檢修時對模板進行了更換，目前使用的規格為Dia2.5 mm×696 孔。

由于機組的使用年限已經很長，配套的造粒模板也經過幾次修磨，模板的保溫隔熱性能與早期相比有明顯下降，使得造粒機組的產品質量出現了波動，經常會出現造粒困難、粒型不均等問題。 針對這一問題，筆者在生產物料不變的情況下，持續跟蹤模板表面溫度和冷卻水的溫度差近一年，數據顯示，在切粒水溫度63～69 ℃、模板溫度177.3～193.6 ℃時， 冷卻水溫度與模板溫度差112.3～126.96 ℃，為了能穩定地造粒成型，筆者在相同牌號產品、相同負荷條件下，不提高冷卻水和供油溫度，使模板造粒帶的溫度比測定的再提高8 ℃。 在分析了模板的密封保溫結構后，將模板的保溫蓋板作為改造研究方向，用來提高模板保溫性能， 達到穩定提高模板造粒帶溫度的目的。

1 設計方案

在模板的密封保溫結構中，外部是實心的法蘭蓋板， 作用是壓緊內部的密封墊片和密封圈，隔開外部的冷卻水，避免冷卻水噴淋在模板造粒帶內、外圈部位的表面，使造粒帶周圍降溫過快，形成與造粒帶的熱傳導， 導致造粒帶降溫過多。內部的保溫墊片起保溫作用， 密封圈起密封作用，防止冷卻水灌入法蘭蓋板后，造成與冷卻水熱交換導致降溫。

原密封圈和保溫板采用了最新的優良性能材料，已經沒有提高整體保溫性能的空間。

經過研究，外部實心的法蘭蓋板可以利用現代技術改進設計制造成真空隔熱的空心蓋板［1］，使原來實心的熱傳導法蘭， 變成真空隔熱的空心蓋板，利用結構的真空空心阻止切粒帶內、外環部位的熱傳導， 提高和穩定模板造粒帶的工作溫度。

由于法蘭蓋板的結構是圓環形的薄平板，若將中間做成中空的真空， 不但要周邊的焊接可靠，還要將內部抽成真空，為了抵抗大氣壓作用，防止真空空心的平板塌癟，將結構設計成上下蒙板中間夾支撐的柵格結構，柵格圍成的空間是獨立封閉的。

成品隔熱蓋板的內部空心采用在真空狀態下的釬焊，使焊接后的成品內部形成真空。

為了能進一步提高蓋板的隔熱性能，設計時在蓋板里側附著一層耐高溫的隔熱涂層。

具體設計方案如圖1 所示。

圖1 蓋板設計方案

2 真空隔熱蓋板的保溫性能研究

將造粒模板的實心法蘭蓋板改進為真空隔熱蓋板，目的是降低造粒模板內環和外環表面部位的熱傳導， 提高這些部位的保溫隔熱性能，降低內環和外環區域在冷卻水作用下所產生的溫降向模板造粒帶邊緣傳遞的速度，保持模板造粒帶邊緣與中心的溫度一致，提高切粒質量［2］。

為了獲取兩種蓋板的保溫數據，分別檢測了實心法蘭蓋板和真空隔熱蓋板兩種結構的保溫性能。

實心法蘭蓋板選用不銹鋼板激光切割加工成型，安裝后加熱1 h 后系統溫度升至240 ℃，檢測拍照熱成像如圖2 所示，檢測對照點選取蓋板中心位置，實心蓋板處測得溫度98.1 ℃。

圖2 實心法蘭蓋板熱成像圖

真空隔熱蓋板制造采用的工藝為：激光切割下料-涂布焊料-安裝焊接工裝-真空釬焊-噴砂處理內側-噴涂耐高溫隔熱層-清理焊渣。 制成后安裝并加熱1 h 后系統溫度升至240 ℃， 檢測拍照熱成像如圖3 所示，檢測對照點選取蓋板中心位置，實心蓋板處測得溫度76.4 ℃。

圖3 真空隔熱蓋板熱成像圖

對比圖2、3 可以看出，真空隔熱蓋板表現的保溫效果更為突出，比實心法蘭蓋板的表面溫度低了22 ℃，溫度較高的實心蓋板表面，在其他條件相同的情況下，所傳導的熱量要大于真空隔熱蓋板的表面。 模板工作中，熱傳導作用使模板造粒帶邊緣的溫度比中間部位略低，這種造粒帶邊緣與中心部位的溫差會導致兩個部位的物料擠出速度有差異，從而導致切粒大小不一致，影響切粒質量， 嚴重的甚至因邊緣部位溫度過低，堵塞出料口，影響正常生產。

3 真空隔熱蓋板的使用情況

2019 年5 月，真空隔熱蓋板在大連西太平洋石油化工有限公司聚丙烯裝置CMP230-AW 機組上線使用， 經過5 個月的跟蹤觀察和記錄對比，發現改進后的真空蓋板密封，對模板溫度的提升起到了明顯的作用，在同等牌號、負荷及加熱油溫度等工作條件下對兩種蓋板的工作參數做了記錄，詳見表1、2。

表1 實心法蘭蓋板工作參數

（續表1）

表2 真空隔熱蓋板工作參數

4 結束語

造粒模板用真空隔熱蓋板的設計方案和制造工藝合理，經過對現場安裝了真空隔熱蓋板的模板溫度的考核跟蹤可知，達到了改造設定的目標。 模板溫度提升了約8 ℃，物料切粒粒型穩定。新設計的真空隔熱蓋板可以應用于所有新舊造粒模板的表面保溫， 提高了模板的保溫隔熱性能，保證物料切粒的質量穩定，特別是小尺寸的造粒模板和易受冷卻水影響的模板。 因此，這種真空隔熱蓋板具有廣泛的推薦價值。