江苏丰尚油脂工程技术有限公司,江苏扬州 225127
摘要:主要介绍了夹套式加热板在干燥方面的应用,该结构类型适用于大型油脂厂干燥物料的设备,按GB/T150.3-2011《压力容器第3部分:设计》标准进行设计,提出一些新结构设计思路以及焊接注意事项。
关键词:夹套;结构设计;焊接变形
1概述
全球范围内,目前大型油脂加工厂采用蒸脱机用于油料浸出后的溶剂脱除工段,采用加热工艺,使得油料中的溶剂汽化与粕粒分离,混合气体进入后续的冷凝以及蒸发等设备回收溶剂,降低溶剂消耗;蒸脱机采用圆形筒体结构,一般分为多层夹套,还可根据产量和工艺指标要求,增减相应的夹套数量。为了强化粕中溶剂的分离,通常会采用直接蒸汽,微负压和搅拌等措施。蒸脱机中心有根搅拌轴,每层夹套上设置有搅拌翅,翻动油料,均匀受热。提出夹套上平面的平面度控制在5mm以内。故对夹套平板以及拉撑结构进行优化设计。
2加热板结构基本类型与适用条件
蒸脱机目前夹套使用的拉撑结构分为拉管和拉杆,分别用在不同的夹套上。拉管用在透气层上,下层气体可以通过该层进入上一层;拉杆用在预脱层上,该层设置有专门的出气接口。
2.1拉管结构介绍
因上板面需要通气,所以该层夹套选用拉管结构,在拉管的内部区域,可以布置一定数量的透气孔。
图1 拉管焊接节点图
1上面层 2拉管 3下面层
2.1.1适用条件
按GB/T150.3-2011 5.12拉撑结构章节表5-13典型拉撑结构型式及参数,序号1 K=2.2,适用条件:(1)夹套设计压力P≤1.6MPa,(2)夹套板厚≤12mm,(3)角焊缝根部完全熔合,焊脚尺寸不小于夹套壁厚。
2.1.2结构特点
该拉管直径一般选用φ219,内部提前按图纸要求钻透气孔,拉管可定位焊接,焊接下层面板时,需设置一定数量的定位钉,确保两层板面的距离一致,方便后续矫形整平。该结构下层板面环焊缝,第一道焊缝可氩弧焊打底,确保焊接质量。拉管与板面之间有间隙,冷凝水会一致存在排不出去,加速了改焊缝的腐蚀速率,故下层面板开孔处倒角,打底焊确保内部无焊接裂纹有效保障焊缝质量。
2.2拉杆结构介绍
该加热层油料需要热量多,采用拉杆相对于拉管增大了换热面积,可满足工艺换热量的需要。
图2 改进型拉杆结构焊接节点图 图3 典型栏杆结构焊接节点图
1上面板 2拉杆 3下面板
2.2.1适用条件
按GB/T150.3-2011 5.12拉撑结构章节表5-13典型拉撑结构型式及参数,序号2 K=2.2,适用条件:适用于焊接棒状或板状拉撑,且板厚≤30mm;角焊缝的轴向受剪面积不小于拉杆横截面积的1.4倍。
2.2.2结构特点
拉杆长度方便加工,带有定位台阶,方便夹套厚度的控制,图3是常用典型结构,图2是在图3的基础上改进的结构。为保证上下面板拉杆孔不错位;通常加工面板采用摇臂钻钻孔方式,上下面板先点焊同时钻孔,后进行扩孔倒角,也可以采用激光下料的方法减少钻孔时间,再进行扩孔。直径φ5000mm的夹套差不多拉杆布置500根,采用扩孔方式进行加工需要很长的制作周期。故对改焊接结构进行改良,采用图2焊接结构,板面不需要扩孔,只需要在拉杆的端部进行机械倒角,留出足够的空间方便焊接,焊缝根部保证焊透,焊接强度满足标准上的要求。
3制作加工
3.1板材平面度控制
板材下料前,在钢制平台上进行预整平,使其平面度达到工艺要求,一般误差控制在2mm以内。
3.2下料拼缝
按图纸尺寸进行排版,切割板材,注意拼接缝尽量避让开板面接管,先定位焊接,采用埋弧焊工艺进行焊接,焊接时注意采用防变形措施,尽量减小焊后板片的变形量,为后续夹套整形提供有力条件。
3.3焊接工序的安排
焊接圆形夹套,采用径向方向,均布分配的方式,同时对称施焊,焊完一面,应把面板翻过来,焊接相同的位置拉杆。整块板面均匀受热,可降低焊缝焊接应力,最大程度地降低板面的变形量。及时进行拉线测量平面度,在焊接过程中控制变形量,减少焊后矫形工作,更加有利于平面度的控制,例下图。
图4 面板焊接顺序图
3.4夹套面板的整形
焊接完成后,采用大型压力机逐点进行压平,将变形量控制在10mm以内,然后使用改装的龙门架和液压千斤顶对局部不平位置进行加热矫形,最终把平面度控制在设计要求范围内。
4 改善传热措施
正常设计时,0.9Mpa的饱和蒸汽由进汽管进入,进行保压换热。饱和蒸汽与低于其温度的上面板接触,大部分蒸汽可直接接触到冷壁,将凝结成液体,同时释放出汽化潜热。当冷凝水的颗粒较大时,就会落在下层面板上。如果下层面板排水不畅,就会导致冷凝水覆盖在下层面板上,形成水膜。导致下层蒸汽的冷凝只能在该水膜表面上发生,冷凝时释放的潜热必须通过这层液膜才能传递给冷壁,所以,下层面板上冷凝给热过程的热阻较大。因此,如何减少膜状冷凝,提高传热效率,是设计的关键。按照工艺要求,常规做法是增加一定量的排液口,使得冷凝水及时排除,通过排的途径解决冷凝液的聚集。合理布置进汽口的位置,减少加热空间的死角。
5 结果与讨论
在新市油脂厂蒸脱机夹套按此法进行制作,目前工艺效果良好,满足了客户对于粕残溶的要求。通过对拉杆结构的改进,不仅换热效果达到预期效果,而且夹套变形小,后期整形时间短,制作周期减少了近一半,相对于以前提高了经济效益。
参考文献:
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