淺析氧化風機在電廠煙氣脫硫工程中的應用

田曉曼

（中國大唐集團科技工程有限公司，北京 100097）

淺析氧化風機在電廠煙氣脫硫工程中的應用

田曉曼

（中國大唐集團科技工程有限公司，北京 100097）

作為整個脫硫運行中比較關鍵的大型設備，氧化風機的選型是否合理，直接關系整個工程的投資及運營。本文從羅茨鼓風機和離心鼓風機各自的工作原理和特點分析了兩種風機在實際脫硫工程中的優缺點，同時在風機效率、噪聲大小及風機傳動設施方面進行了比較說明。

脫硫;氧化風機;羅茨鼓風機;離心鼓風機

脫硫工程是目前火電廠建設中一次性投資和持續性運行投入均最高的環保項目，且企業自身難以獲得相應的利潤回報。因而，火電廠煙氣脫硫工程采用的較為成熟的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中，設備的選型將直接影響整個工程投資的經濟性和技術性。作為整個脫硫運行中比較關鍵的大型設備，氧化風機的選型是否合理，直接關系著整個工程的投資及運營效果[1]。

目前的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工程中常用的氧化風機有羅茨鼓風機（雙葉、三葉）和離心鼓風機（多級離心、單極離心），本文就這兩種鼓風機各自的特點進行了比較分析。

1 羅茨鼓風機的工作原理及特點[2]

羅茨鼓風機屬于容積式氣體壓縮機，輸送的風量與轉數成比例。其工作原理是：由兩個葉輪（或三葉）在箱體內互為反方向勻速旋轉，使箱體和葉輪所包圍著的一定量的氣體由吸入的一側輸送到排出的一側。

羅茨鼓風機的主要特點是：1）葉輪和軸為整體結構，且葉輪無磨損，風機性能持久不變，可以長期連續運轉；2）具有硬排氣特性，壓力變化時，流量變化很小，在設計壓力范圍內，管網阻力變化時其流量變化很小，適用于在流量要求穩定而阻力變化幅度較大的工作場合；3）由于羅茨鼓風機在工作過程中存在沖擊脈動，導致羅茨鼓風機噪聲較高，會給周圍環境帶來極大的影響。

目前國內的電廠脫硫工程大多選用國產羅茨鼓風機。由于國內制造工藝的局限，國產羅茨鼓風機存在相對噪聲更大、振動偏大、效率偏低、本體漏風率偏高（約10%）等缺點，其風量調節只能采用變頻調速和出風管放氣的方式。由于其振動較大，羅茨鼓風機的布置需要增加減振措施。三葉羅茨鼓風機相對于傳統的雙葉風機，在一定程度上提高了其在阻力較大工作場合的適應性，風機效率也有一定的改善。

2 離心鼓風機的工作原理及特點

離心鼓風機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械。離心鼓風機又分為多級低速和單級高速兩種。其工作原理是根據動能轉換為勢能的原理，利用高速旋轉的葉輪將氣體加速，然后減速、改變流向，使動能轉換成勢能（壓力）。在單級離心鼓風機中，氣體從軸向進入葉輪，氣體流經葉輪時改變成徑向，然后進入擴壓器。在擴壓器中，氣體改變了流動方向造成減速，這種減速作用將動能轉換成壓力能。壓力增加主要發生在葉輪中，其次發生在擴壓過程。在多級離心鼓風機中，用回流器使氣流進入下一葉輪，產生更高壓力。由于離心鼓風機是依靠提高空氣的流動速度即空氣動能來壓縮空氣提高壓力，所以要獲得同樣的壓力，單級離心鼓風機的葉輪必須要比多級風機的轉速高數十倍，通常情況下多級離心鼓風機的轉速只有數千轉，而單級離心鼓風機的轉速可以高達數萬轉。

離心鼓風機的主要特點是：1）結構相對緊湊，占用場地面積較小；2）運行平穩：優化設計的葉輪使軸向力減小到最低程度，且有高效的葉輪，并經靜動平衡校正，使整機運行平穩，在不加任何減振裝置的情況下，軸承振幅≤0.04mm；3）噪聲低，風機運行時，無任何機械摩擦，采用合理葉片形線使噪聲降到最低。離心鼓風機產生的噪聲是高頻噪聲，只要有障礙物，即可隔音，所以風機房外幾乎無噪聲。

在目前電廠脫硫實際工程的應用中，離心式風機有隨吸收塔液位變化流量波動較大等特點，需配備相應的風量調節裝置。且由于壓力的提供在很大程度上依靠轉速的提高，而轉速的提供受到平衡、潤滑及材料性能等多方面的限制，所以單級離心鼓風機的控制和維護保養特別重要，必須同時配套單獨的潤滑油站，使得風機結構復雜，故障點增加。

3 羅茨鼓風機與離心鼓風機的在實際工程應用中的比較

（1）風機效率方面

單級高速風機采用一級葉輪，葉輪采用三元流設計，在使用中的風量大小可根據使用工況變化在較大范圍內調節，效率在80%左右；多級離心鼓風機采用多級葉輪，傳遞過程中效率有損失，一般在75%左右；羅茨鼓風機為容積式風機，通過氣腔體積變化實現壓力的升高，其效率在70%左右。因此在相同工況下選型時，各種風機的軸功率有一定差異。單級高速離心鼓風機要比相應的多級離心鼓風機節能10%左右，比相應的羅茨鼓風機節能15%左右。

（2）噪聲方面

離心鼓風機其噪聲水平在95dB(A)內（未經消聲處理），且屬高頻段噪聲。而羅茨鼓風機噪聲本來較高（達110 dB(A)以上），且為低頻段噪聲。高頻噪聲稍加消音措施，容易達到降噪效果，而羅茨鼓風機的低頻噪聲很難處理，噪聲傳播遠，且會讓人的聽覺感到非常難受。

（3）風機傳動設施方面

羅茨鼓風機采用皮帶傳動，總體運行比較穩定，但安裝或維護不當時，皮帶易打滑。離心鼓風機采用齒輪箱+聯軸器傳動，軸承采用滑動軸承，低速端采用圓柱瓦，高速端采用可傾瓦結構，確保了高速旋轉時軸承運轉穩定，但整套系統較為復雜，故障點較多，容易造成風機運行的危險點增加，對保護系統要求較高。

（4）設備造價方面

由于離心鼓風機高轉速帶來諸多部件如葉片等磨損較大，對風機軸承要求較高。因此，單級離心鼓風機葉片材料需選用合金鋼，并且采用整體銑制工藝[3]，導致離心鼓風機整體價格較昂貴。目前在市場上的價格，單級離心高速風機價格大約是羅茨鼓風機的3倍甚至更高[4]。

4 結論

總體來說，羅茨鼓風機和離心鼓風機兩種風機的性能存在各自的優缺點。羅茨鼓風機相對于離心鼓風機的最大優勢是價格；而離心鼓風機相對于羅茨鼓風機的最大優勢是風機效率。因此在電廠煙氣脫硫工程的風機選型中，要綜合權衡考慮，以生產上適用、技術上先進和經濟上合理的三者統一才是最重要的。

[1]王小明，等.火電廠煙氣脫硫工藝的選擇[J].電力設備，2005（5）.

[2]張九靈.羅茨風機故障機理分析與診斷模型研究[D].中國石油大學，2010.

[3]朱華，周小康.三元流葉輪銑制方法及常見問題解析[J].風機技術，2011（6）.

[4]曹彭年，曹旦.水處理用風機的選型及能耗分析[J].通用機械，2009（2）.

Application of Oxidation Air Compressor in Flue Gas Desulfurization Engineering in Power Plant

TIAN Xiao-man
(China Datang Technologies&Engineering Co., Ltd., Beijing 100097, China)

As a key equipment in all flue gas desulfurization engineering, the selection of oxidation air compressor shows a direct bearing on the investment and operation in project. The paper explicates the concept of the working principle and characteristics and analyzes the advantages and disadvantages on the areas of fan efficiency, noise and transmission facilities of the Root`s blower and centrifugal blower.

desulfurization; oxidation air compressor; Root`s blower; centrifugal blower

X701.3

A

1006-5377（2012）11-0032-02