进口SO2鼓风机十四年后的修复再利用

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冶炼烟气制酸工艺中二氧化硫鼓风机是烟气输送系统的关键设备，它是烟气克服高效洗涤塔和干燥阻力、增强转化塔负压、调节进入转化塔烟气流量、维持转化塔内外技术参数指标正常的核心设备。

也正是由于它承担的职责众多，加上二氧化硫和三氧化硫的腐蚀性和其他诸多原因，在烟气制酸过程中，二氧化硫风机经常会出现各种故障 -6j众多工程技术人员对其故障和排除措施做 了研究 M J。

对于从国外引进的风机，使用的厂家不但要根据引进设备的相关特性将其合理配置在全套工艺中，还要对其进行 日常运行维护，因此要付出更多的工作Ll 。本文研究对象是金川集团股份有限公司化工厂-台已经使用了l3年的SEL-d6A型德国进口风机，2009年 3月因处理风量 14万 Nm。/h风量满足不了原系统扩产后 l8万 Nm。/h的要求，被保护性拆除后闲置了半年多，2009年底被用于处理气收稿日期：2012-09-11作者简介：王建华(1962-)，男，陕西勉县人，本科，电气工程高级工程师，主要从事化工与冶金设备电气和建筑电气系统设计、施工研究工作。E-mail：1327650785###qq.COrn53王建华，刘建国，董尚志，等：进口SO 鼓风机十四年后的修复再利用 2013年第 1期机转速的装置，其结构为-对二级斜齿轮相互啮合。

由于该风机已连续运行 13年，每年的连续作业时问约为 300天，增速机内齿轮是否接近疲劳强度，是风机能否再利用的关键；且新建 35万 t/a硫酸系统烟气处理能力大于原硫酸三系统，风机负荷将增加，因此需要对增速器齿轮进行疲劳强度和机械强度的校核。

图 4 增速器齿 轮结 构图该 SO，风机的高压电机 自制酸系统建成投用以来从未做过内部机械平衡及定子绝缘电阻检测 ，内部绝缘材料是否老化及破损并不清楚，而这些却是决定电机能否继续长期运行的关键因素。因此，需要对电机做系统性检测与维护保养 。

2.3 蜗壳位移量超出允许范围通过风机的检测数据显示 ，蜗壳内壁与叶轮之间的间隙6r(见图 5)为 18.5mm(冷态)，超出该风机说明书中的允许范围20～25mm。初步分析，其原因是 SO，风机在长期运行中蜗壳产生热变形或地脚螺栓的应力释放造成，需要对蜗壳做定位技术处理 。

该风机这些问题导致了 2010年 1月 21日19时的径向推力联合轴承的温度上升造成跳车，因此该风机需要进行优化，各项性能有待提高，以满足35万 t/a硫酸系统的工艺需求。

3 SO 风机性能优化的可行性分析针对该 SO：风机的现存问题，为使其再利用到35万 t/a硫酸系统中，化工厂首先从理论方面进行了分析研究能否进-步优化风机性能。

35万t/a硫酸系统的工艺是经过净化、干燥、转化、吸收、尾吸等工序，将冶炼烟气引人制酸系统，直至从尾气烟囱达标高排等环节，主要依靠全流程设备高性能的配合，sO 风机在整个制酸系统中作为核心设备起到主要作用，主要是克服制酸系统净化、干吸及转化工序的阻力，将冶炼烟气贯通整个制酸系统。

sO，风机对工艺系统的影响主要通过风机风量及压力体现，压力的影响是将工艺系统的压力在设计指标控制的范围之内；风量大小调节是通过调节转化系统烟气量，实现转化器温度的稳定，确保系统转化率达到工艺设计要求。同时，sO 风机前端与后端的系统阻力会影响风机的工况运行点，因此，工艺系统的阻力设计要充分考虑到风机的运行陛能区域。

35万 t/a硫酸项 目处理浓度范围为4% ～6%的冶炼烟气，处理烟气量为 140000Nm /h，系统设计总阻力为 20kPa，其中净化总阻力为 3kPa，转化、干吸总阻力为17kPa。而该风机原使用过程中正常运行风量基本在 90000～120000Nm /h范围之间，短期运行风量最高达到过 140000Nm /h。从风机设计性能曲线来看，风机出口压力达到 18kPa时，其风量可达到 140000Nm /h。从以上数据分析来看，制酸工艺系统设计时，已充分考虑到 s0：风机的性能参数 ，因此，只要对 SO：风机系统做进-步优化，即可满足 35万 t/a硫酸系统的工艺需求，从而达到工艺与设备的相互匹配。

4 修复措施4.1 转子轴径修复的技术研究滑动轴承是-种以润滑油作为中问介质的油膜轴承，其工作原理是：在转子转动过程中，由于转动力的作用，迫使转子轴颈发生移动，油膜轴承中心与轴颈的中心产生偏心，使油膜轴承与轴颈之间的间隙形成了两个区域，.-个叫发散区 (沿轴颈旋转方向间隙逐渐变大)，另-个叫收敛区 (沿轴颈旋转方向逐渐减小)。当旋转的轴颈把有粘度的润滑油从发散区带人收敛区，沿轴颈旋转方向轴承间隙由大变小，形成-种油楔，使润滑油内产生压力。油膜内各点的压力沿转动方向的合力就是油膜轴承的承载力。当转动力大于承载力时，轴颈中心与油膜轴承中心之间的偏心距增大。在收敛区内轴承间隙沿轴颈旋转方向变陡，最小油膜厚度变小，油膜内的压力变大，承载力变大，直至与转动力达到平衡，轴颈中心不再偏移，油膜轴承与轴颈完全被润滑油隔开 。从这个角度讲最小油膜厚度非常重要。机械设备在使用时，润滑油里会含有-些微小的杂质。如果杂质颗粒的外形尺寸大于最小油55Total 1l9 铜 业 工 程 总第 119期膜厚度，杂质颗粒随润滑油通过最小油膜层时，就会与金属接触，造成轴瓦或轴颈的磨损。

4.2 增速机齿轮强度研究斜齿圆柱齿轮传动具有结构紧凑、重合度大、啮合性能好的特点，因此在高速、大功率传动装置中应用广泛 。该风机在运行过程中，增速器齿轮箱内齿轮承受的扭矩较大，且随着风机的载荷调节润滑油膜条件也变恶劣，齿面接触处应力受到润滑条件的限制也不断增大，这些都会引起齿轮箱内部结构运行效率变低，最终可能导致齿轮失效。齿轮的失效形式有很多种，常见的失效形式有齿面磨损、轮齿折断、轮齿塑性变形、齿面点蚀、齿面胶合等。齿轮无论以何种形式失效，都会影响到风机的性能，降低风机效率，严重时可能导致增速器报废。因此，对增速器内齿轮进行外观检查，对轮齿的硬度、内部金相组织的检验是非常必要的。

4.3 风机蜗壳定位的技术研究图5中(1)是气体在离心式风机内部正常流动过程的示意图，气体通过烟道流入叶轮入口，在叶轮内获得能量之后沿径向从叶轮出口流入风机蜗壳。正常情况下，风机的静止部件蜗壳与旋转部件叶轮之间保持-定的间隙。而且应使风机蜗壳内壁与叶轮之间间隙6r保持在允许范围之内，不允许蜗壳发生轴向位移，-旦 6r超出允许范围，将导致叶轮前盘与蜗壳间空间不均匀形成涡流和内部泄漏，使风机效率下降。同时蜗壳若出现径向位移，即蜗壳与叶轮轮背产生夹角，如图5中(2)，叶轮出口腔内的气流不均均，涡流搅动会增大，大量损耗功率，导致风机效率下降、风机振动加剧等现象，严重时会导致叶轮与蜗壳产生磨擦，最终破坏叶轮动平衡导致跳车 。

烟 气蜗壳图5 离心式风机内部流动过程的示意图蜗壳发生位移与蜗壳的热变形及地脚螺栓的应力释放有关。由于气体压缩放热，蜗壳内的温度最高有90(3 而且 由于蜗壳的尺寸较大，结构也不规56则，其热变形会很不均匀。其次由于风机在运行过程中的热变形和振动的影响，蜗壳的地脚螺栓会释放部分预紧应力，也会使蜗壳发生位移。蜗壳的位移并不是在安装时造成的，均是在风机运行过程中造成的。因此，用-套固定装置使蜗壳定位，防止蜗壳发生位移是可行的 。

5 S0 风机优化技术在化工生产中的应用情况35万 t/a硫酸系统 自从 2011年 9月份投运至今已有 8个多月时间，系统各项指标运行正常，实现了达产达标目标，表 1为风机带负荷运行前后的数据情况比较。

表 1 SEL-16A SO：风机改造前后运行效果比较除对运行数据进行 比较外，我厂技术人员对SEL-16A SO 风机前、后运行状况与特性曲线也做了对比，硫酸三系统 SO 风机运行记录分析，结果如下 ：(1)在 12万 Nm /h载荷下 SEL-16A SO2风机风机出入口压升为76mbar(图6中 Q-P曲线中蓝色标示)。

(2)SEL-16A SO 风机 出入 口温升为 49℃(图6中 Q-T曲线中蓝色标示)，此时风机轴振为3.23mm/s。

风机2011年改进优化后，在 35万 t新建制酸项目中投用 以来 ，风量基本在 140000m /h左右，SO，风机轴振维持在 1.0mm/s以下。

(3)在 l4万 Nm /h载荷下 s02风机出入口压升为 164mbar(如图6中Q-P曲线中红色标示)。

(4)SEL-16A SO 风机出人 口温升为 23C(如图6中 Q-T曲线中红色标示)，此时风机轴振为 0.7mm/s。

王建华，刘建国，董尚志，等：进口SO 鼓风机十四年后的修复再利用 2013年第1期19018O蛊 170罨 160誊130120780。

60曼45。0307～ / / / ' 蓝 盎. 1厶 . 磕龟 、 笆 9 9.5 10 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15吸入 体积 10000Nm钠 图6 SEL-16A SO：风机性能曲线图改进前后 SO：风机性能参数对比分析结论：(1)从 SEL-16A SO 风机性能曲线图中看，S0 风机改进前风机运行工况点(蓝色标示)虽然在性能曲线范围内运行，但从Q-T曲线看，工况点已经接近风机性能曲线范围边缘；而风机改进后工况点(如图6红色标示)不仅在性能曲线范围内运行，且从 Q-P曲线中看，改进后的工况点已经非秤近风机高效运行区(图6中阴影部分)。改进后的SEL-16A SO：风机在接近高效区域内运行，对设备的长期稳定运行提供了可靠的保证，提高了 SO，风机的效率 。

(2)SO 风机的压升由 2009年的 76mbar左右提高到了 164mbar，温升由改进前的 49C降低到了23C，根据热力学方程计算 sO 风机多变效率的变化如下(k1.29)：改 ： . ： k-1- 0.20g1改龋 · -o.37g虽然多变效率并不能完全代表sO：风机总效率的变化，但是在此次改进过程中，sO 风机的总效率的变化主要变现在其多变效率的变化，由上式计算结果可以看出sO 风机改进后的多变效率高于改进前的50%左右，因此改进后sO 风机的总效率随之而大幅度的提高。

(3)SO 风机流量的增大。改进后 SO：风机流量保持在 14万 Nm /h左右，基本在风机设计流量附近运行，SO 风机虽然在设计最大工况下运行，但是 SO：风机本体及各附属设备的运行效果非常好，SO 风机轴振在 0.7mm/s左右，壳振亦均在1.0mm/s以下，相 比改进前 的振动数 据降低 了80% 。

从 SO 风机运行效果来看，SO：风机各项指标及效率均有所改进，且噪音有所下降，且经过本次对该sO 风机的系统优化，延长了该风机的使用寿命，经测定，该风机经过这次修复后至少还有 5年的使用寿命。同时简化了启动操作，优化了控制操作，降低了电机启动时的电耗，达到了 SEL-16ASO，风机整体性能提高的目的。

6 结语SEL-16A风机 自2010年修复再利用后，至今仍然状态良好地在 35万 t/a制酸系统中○川集团股份有限公司化工厂依靠科技进步和自主创新 ，积极开展科研攻关，从各专业角度分析了影响 SO，风机性能的因素，并利用我厂及国内的先进技术水平，提升了利旧 S0 风机的性能，为新建 35万 t/a硫酸系统的稳定运行提供了保障。例如转子轴颈的修复，通过先进的技术手段，不仅解决了风机振动问题 ，还遏制了磨损恶化导致的主轴报废问题的发生。

风机在新建 35万 t/年硫酸系统中的成功应用使已到报废期的该风机得以升值，避免了新购风机而增加约 1千万元以上的费用。