制酸工業(yè)用離心鼓風(fēng)機(jī)方案比較

欒碩 孫德超 董元亮

摘 要：隨著我國有機(jī)化肥及有色冶煉行業(yè)的發(fā)展我國的制酸工業(yè)近幾年發(fā)展很快，制酸工業(yè)用二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)是用于回收冶煉銅、鉛、鋅等有色金屬礦石燒制產(chǎn)生的二氧化硫煙氣，此文就在硫酸行業(yè)使用的國內(nèi)外風(fēng)機(jī)方案的比較。

關(guān)鍵詞：制酸工業(yè);二氧化硫鼓風(fēng)機(jī);結(jié)構(gòu);發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.008

1 情況簡介

沈鼓是我國制酸用二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)的主要生產(chǎn)廠，隨著我國有機(jī)化肥及有色冶煉行業(yè)的發(fā)展我國的制酸工業(yè)近幾年發(fā)展很快。

制酸工業(yè)用二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)是用于回收冶煉銅、鉛、鋅等有色金屬礦石燒制產(chǎn)生的二氧化硫煙氣。硫酸裝置中的二氧化硫混合介質(zhì)內(nèi)二氧化硫的含量由3～10%不等并含有微量的二氧化硫及水，二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力一般為-1000毫米水柱，升壓一般要求在2700毫米水柱～4500毫米水柱范圍內(nèi)，因二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力為負(fù)壓，出口壓力為正壓，因此在風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣與排氣兩端很容易造成外漏氣會(huì)使刺激性極強(qiáng)的二氧化硫混合氣散發(fā)到周圍環(huán)境中，因而要求對(duì)二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)要具備好的密封性。

2 在硫酸行業(yè)使用的國內(nèi)外風(fēng)機(jī)方案比較

對(duì)于硫酸行業(yè)，根據(jù)其工藝特點(diǎn)，國內(nèi)外大致采用以下這樣幾種風(fēng)機(jī)形式：

2.1 低速懸臂結(jié)構(gòu)

其結(jié)構(gòu)為：電機(jī)+（軸承+軸承+葉輪）

低速直連懸臂結(jié)構(gòu)通常采用通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)，主要適用于中等流量、低壓（升壓<3500毫米水柱）情況。因?yàn)閴毫^高時(shí)，風(fēng)機(jī)葉輪等重量較重，懸臂結(jié)構(gòu)偏心較大，很容易引發(fā)生運(yùn)行不穩(wěn)的情況。另外，由于風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子GD2較大，二極電機(jī)啟動(dòng)特性又不好，在啟動(dòng)過程中容易造成電機(jī)損壞。除非采用變頻電機(jī)或有調(diào)速裝置。這種風(fēng)機(jī)特點(diǎn)是風(fēng)機(jī)本身調(diào)節(jié)性較好，并且大多采用滾動(dòng)軸承，輔助設(shè)備較少。

2.2 低速直聯(lián)雙支撐結(jié)構(gòu)

其結(jié)構(gòu)為：電機(jī)+（軸承+葉輪+軸承）

低速直連雙支撐結(jié)構(gòu)風(fēng)機(jī)主要由前蘇聯(lián)的一些風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)。

2.3 高速雙吸雙支撐結(jié)構(gòu)（S型離心鼓風(fēng)機(jī)）

其結(jié)構(gòu)為：電機(jī)+變速機(jī)+（軸承+葉輪+軸承）

高速雙吸雙支撐結(jié)構(gòu)。隨著硫酸裝置的擴(kuò)大對(duì)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量要求也加大，而升壓變化較小，因而大中型硫酸裝置中的鼓風(fēng)機(jī)一般設(shè)計(jì)成單級(jí)雙吸氣結(jié)構(gòu)。我廠八十年代以來，借鑒引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)出單級(jí)雙吸氣結(jié)構(gòu)的制酸用離心鼓風(fēng)機(jī)，機(jī)組的傳動(dòng)方式為電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪增速器，帶動(dòng)主機(jī)增速傳動(dòng)或汽輪機(jī)直聯(lián)驅(qū)動(dòng)。因其流量變化范圍較大，電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，一般設(shè)置液力偶合器調(diào)速。根據(jù)硫酸裝置的需要，機(jī)組的進(jìn)排氣方向?yàn)橄虏克椒较?，整個(gè)機(jī)組為單層布置結(jié)構(gòu)，其潤滑系統(tǒng)為強(qiáng)制供油潤滑。

該鼓風(fēng)機(jī)主要特點(diǎn)有：

（1）良好的軸端密封結(jié)構(gòu)。硫鐵礦制酸氣體中含二氧化硫，干燥塔后布置鼓風(fēng)機(jī)的硫磺制酸氣體中含有酸霧。二氧化硫氣體和酸霧具有很強(qiáng)的腐蝕性和刺激性，對(duì)人體危害較大。如果機(jī)體外的濕空氣進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)，水與二氧化硫混合產(chǎn)生稀硫酸會(huì)加速殼體及旋轉(zhuǎn)部件的腐蝕。硫酸裝置中二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力一般為-1000毫米水柱的負(fù)壓，因而要求二氧化硫氣體既不外泄，也不內(nèi)漏。由鼓風(fēng)機(jī)出口處引進(jìn)一股氣體通過針形閥減壓后充進(jìn)軸端密封腔內(nèi)，使空腔內(nèi)的壓力略高于當(dāng)?shù)卮髿鈮?，并裝人U型管壓力計(jì)以便隨時(shí)觀察空腔內(nèi)的壓力，這樣使大氣不會(huì)進(jìn)入機(jī)器內(nèi)。

（2）獨(dú)特的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子由一個(gè)雙吸入的葉輪、主軸、軸套等零部件組成，是機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，二氧化硫氣體和酸霧接觸的地方有軸套及葉輪，這部分旋轉(zhuǎn)部件的材質(zhì)采用高強(qiáng)度的不銹鋼X12Cr13-S或FV520B-S，能保證耐腐蝕的要求，而在干燥塔前工藝布置的鼓風(fēng)機(jī)，葉輪材質(zhì)為KMN（高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼）。

（3）整體結(jié)構(gòu)簡單、安全檢修方便。

（4）采用雙吸氣結(jié)構(gòu)，其軸向力互相抵消，軸承及密封磨損小，作用長久。

（5）噪音低。其降音較我廠以前的單吸結(jié)構(gòu)風(fēng)機(jī)降低10～15dB。

（6）這種結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)在我國應(yīng)用較多，在硫酸行業(yè)中，中大流量的情況均采用這種結(jié)構(gòu)。這種風(fēng)機(jī)有較多優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)任何廠家使用均未發(fā)生問題。

（7）制造方面。我廠有豐富的加工大型鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)葉輪的經(jīng)驗(yàn)，葉輪直徑在1100～1600mm的葉輪我廠已生產(chǎn)了近30臺(tái)。我廠為貴溪冶煉廠加工的S4500-11雙吸鼓風(fēng)機(jī)葉輪直徑1670mm，并且葉輪材料為FV520B高強(qiáng)度不銹鋼。

（8）配套原動(dòng)機(jī)。我廠的S型鼓風(fēng)機(jī)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或汽機(jī)拖動(dòng)均可，從總造價(jià)上考慮，汽輪機(jī)采用老式汽輪機(jī)比較合適。

2.4 高速懸臂結(jié)構(gòu)

其結(jié)構(gòu)為：電機(jī)+變速機(jī)+（軸承+軸承+葉輪）

這種結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)在國內(nèi)引進(jìn)的風(fēng)機(jī)中較為常見，風(fēng)機(jī)一般采用半開式葉輪，其較適合的流量為1000～3500m3/min，對(duì)于較大流量，由于其葉片較寬，機(jī)床加工較為困難，如葉片采用將葉片焊接到輪盤的結(jié)構(gòu)，又容易產(chǎn)生由于葉片振動(dòng)而引起的葉片焊縫開裂現(xiàn)象，如貴州翁福實(shí)業(yè)開發(fā)有限公司所用的國外機(jī)器及云南云峰化學(xué)工業(yè)公司所用的國外機(jī)器均發(fā)生了葉片焊縫及口圈加固環(huán)的損壞。

2.5 DG型系列離心鼓風(fēng)機(jī)

我廠九十年代開發(fā)的硫酸裝置用DG型離心鼓風(fēng)機(jī)其流量適合于1000～1500m3/min，其葉輪為三元流動(dòng)半開式葉輪，是按NREC（美國北方研究院）技術(shù)設(shè)計(jì)的，葉輪為整體鍛件用五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心銑制而成，制造精度高，葉輪效率高，強(qiáng)度好，機(jī)組占地面積小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，進(jìn)口帶有葉片調(diào)節(jié)器，可以調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量。

綜上所述，大型硫酸裝置采用雙吸入離心鼓風(fēng)機(jī)型式最為合適。這種結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)在我國應(yīng)用較多，在硫酸行業(yè)，進(jìn)口日本公司的機(jī)器和較大的國產(chǎn)風(fēng)機(jī)均采用這種結(jié)構(gòu)，這種尤其適合于中大流量的情況。這種風(fēng)機(jī)有較多優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)任何廠家使用均未發(fā)生過問題。所以大型硫酸裝置的離心鼓風(fēng)機(jī)使用S型雙吸離心鼓風(fēng)機(jī)較為合適。而小型硫酸裝置采用DG離心鼓風(fēng)機(jī)型式最為合適。

S型、DG型系列制酸工業(yè)用離心鼓風(fēng)機(jī)，原動(dòng)機(jī)使用電動(dòng)機(jī)或汽輪機(jī)由用戶確定，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)時(shí)是否配液力偶合器或者變頻調(diào)速裝置由用戶據(jù)工藝及工況要求而確定。

3 結(jié)束語

我公司為我國制酸工業(yè)（冶煉煙氣制酸硫鐵礦制酸和硫磺制酸）生產(chǎn)的離心鼓風(fēng)機(jī)也有很多運(yùn)轉(zhuǎn)在第三世界國家的硫酸廠，都運(yùn)轉(zhuǎn)很多年，信譽(yù)很高。我廠將為制酸裝置的國產(chǎn)化所需離心鼓風(fēng)機(jī)做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐忠.離心壓縮機(jī)原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1990.