挤压造粒机是聚丙烯装置的核心设备, 通过混炼、熔融、加入添加剂等操作, 达到提高产品性能、改善产品外观、保证产品均匀性的目的。主要包括:下料系统、连续挤压混料系统、筒体冷却水系统、水下切粒系统、干燥系统等, 主要流程是将聚丙烯粉料和添加剂充分混合、熔融、挤压输送后进入水下切粒系统, 切下的颗粒靠循环流动的切粒水送入干燥系统, 进行脱水, 然后经过分级筛, 将不合尺寸要求的细小颗粒和粗大颗粒分离出来, 最后合格的颗粒通过输送系统送至后序系统。
挤压造粒机通过控制筒体温度 (设计温度350℃) 达到粉料熔融的目的。筒体外部安装电加热板给筒体升温, 同时冷却水进入筒体冷却水套给筒体降温, 通过电加热板和冷却水的共同作用控制筒体温度, 为满足不同牌号的生产提供条件。
筒体冷却水系统主要由一个水箱、两台水泵 (一台运行, 一台备用) 、一台冷却器和若干管道组合而成。主要流程是:纯净的脱盐水进入水箱, 通过水泵进入挤压机筒体 (共6段筒体, C2-C7段) 控制温度, 回水通过冷却器降温后返回水箱, 再进入泵完成循环。
筒体冷却水系统是通过冷却水套内合适的水量来撤走混炼熔融过程中产生的热量, 并冷却聚丙烯物料。本系统是由水箱、循环水泵、冷却器和连接管线组成的闭合回路。水箱安装在2层, 水泵安装在1层, 通过管道与挤压机筒体相连。系统内设有温控阀, 控制冷却器循环水的流量, 来控制进入筒体冷却水套的水温。水温一般控制在60℃~-70℃。水箱中的液位通过流量控制阀自动控制。
其他管道略述。
2010年和2011年, 筒体冷却水系统的筒体冷却水线振动增大, 多次发生断裂, 尤其在生产低融指牌号时振动加剧。根据断口情况分析判断是振动造成的疲劳断裂。
筒体冷却水线振动的主要原因有: (1) 冷却水进入筒体的温度是60℃, 筒体正常的操作温度约为250℃, 冷却水接触筒体后迅速气化, 回水管道内气液混合, 使管道压力迅速波动产生水击, 这是造成管道振动的主要原因。 (2) 管道长度较长, 跨度大, 经过多次弯折最终进入筒体, 原管道支撑数量较少, 且支撑固定不牢固, 管道振动时支撑随管道一起振动; (3) 冷却水线共有12根与筒体接触, 共六组进回水与筒体相连, 多根管道产生共振, 使振动加剧, 带动与其相连的管道和支撑一起振动; (4) 两台水泵的运行也产生部分振动, 使与泵相连的管线一起振动。基于以上原因, 为保证管道不再产生振动断裂, 保证挤压机正常运行, 决定对原排放线支撑进行改造。
同挤压造粒机原厂家进行研究讨论, 决定从两个主要方面解决此问题:
(1) 对管道系统本身进行处理, 尽量消除振动源。①对回水线总管水平段进行改造, 加大了总管的壁厚, 提高了管道强度, 有效降低水击。②回水线总管上装有缓冲器, 可有效减少水击, 然而, 挤压机在部分操作条件下, 缓冲器的能力似乎不够。③可改进原回水线总管内缓冲器的设计, 新缓冲器比原缓冲器长30mm, 长度由150mm变为180mm, 提高了处理能力。④更换为新的缓冲器后, 从筒体中心到回水线总管中心的距离也增加了30mm, 与其相连的其它管道也需要相应改变。⑤原有支撑全部更改, 增大增强, 并用地脚螺栓固定于地面。⑥增加排放线排放冷却水管道内的蒸汽, 减小内部压力, 排放线直接并入水箱内。
(2) 对管道支撑及相关附件进行处理, 减少管道振动。①改变原支撑材料, 使用较大的槽钢和钢板, 增加了支撑面积, 同时加大了支撑的承重力, 使管道支撑更牢固。②在改变支撑材料的同时, 采用更稳固的支撑固定方式 (三角形结构) , 使支撑处于平衡状态;支撑自由端固定于造粒厂房横梁或立柱上, 使支撑不随管线一起振动。③在管道上增加新的支撑。选择泵出口和管道弯头等振动大的地方设计全新的支撑, 尽量全方位消除振动。
经过对挤压造粒机筒体冷却水管道系统改造, 有效的解决了管道振动问题, 保证了机组长周期、安全、平稳运行;也为今后同类装置类似系统改造工作提供了宝贵的经验, 具有非常重要的指导意义。
摘要：本文分析了挤压造粒机筒体冷却水管道系统存在的隐患及改造的过程, 成功解决了机组长周期、安全、平稳运行的顽疾, 也为今后类似系统改造工作提供了宝贵的经验。
关键词：管道系统,挤压造粒机
[1] 机械设计手册-管道与管道附件[M].机械工业出版社, 2007, 6.
[2] 日本制钢所.30万吨/年聚丙烯装置挤压机操作手册[M].2004, 9.
