F100型旋轉霧化器在聚氯乙烯糊樹脂生產中的應用

劉成森，王新志，李賀帥，李德興

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯堿有限責任公司聚合二車間2012年開始籌建，2013年9月第一期3萬t/a E-PVC項目投產，2012-2014年，該車間進行了第二期擴建，整套裝置生產能力達到5萬t/a E-PVC。

該車間采用微懸浮法E-PVC生產技術，在整個E-PVC生產過程中，E-PVC膠乳的離心脫水干燥是非常重要的工序。霧化器是高速旋轉的設備，其運行效果直接影響生產的連續、平穩運行，從而影響產品質量和經濟效益。該車間第1期、第2期工程選用的霧化器是丹麥尼魯公司生產的F100型旋轉霧化器，該類型霧化器屬于高速離心式霧化器，具有干燥速度快、效率高、產品顆粒比較均勻、自動化控制先進、維修方便等優點。通過近5年的使用，對F100型旋轉霧化器的性能和維護保養有了深刻的認識和體會。在膠乳固含量比較均勻且連續不間斷進料，主機電流在135 A以下，霧化器處理能力大約為3 t/h，其運行效果最佳，無振動與噪聲。其技術特性為：主機電動機功率75 kW，額定轉速17 500 r/min，額定電流135 A，最高工作轉速不超17 750 r/min。下面對其結構、工作原理、生產工藝、正常操作、維護保養與故障處理等進行說明。

1 霧化器的結構

F100型霧化器由上半部分、支撐盤和下半部分組成。

上半部分由電機、齒輪箱和上部油箱組成。通過上半部分把動力傳至立式輸入軸。

支撐盤用來將霧化器支撐在噴霧干燥器的干燥室空氣分布器上。支撐盤上裝有減振圈，進料管、空冷管和霧化輪保護水的管接頭。

下半部分由潤滑系統的下部油箱、進料總成和撓性軸（高速軸）組成。這些裝置被一個圓錐形的外罩包圍。

霧化輪安裝在撓性軸上。液體分配器安裝在軸的下部，接近于霧化輪，這樣可以確保料液均勻的分配到輪上面。

F100型霧化器中所有與進料和產品接觸的部分均由AISI 316不銹鋼材料制造。撓性軸是由特殊的高強度不銹鋼制造。撓性軸的設計采用了補償不規律進料和霧化輪內建微小不規則運動的概念。主軸安裝有特殊的高速球軸承。軸下端部分的導向軸承由富含銻的碳制造，具有自潤滑效果。

2 工作原理

霧化器的驅動是由直接安裝在齒輪箱上的垂直法蘭安裝的兩極電機驅動。動力通過彈性聯軸器由電機傳至立式的齒輪箱輸入軸。霧化器的齒輪箱由裝有推力軸承的雙斜齒的斜齒輪組成。立式輸入軸上的斜齒輪驅動中間齒輪，中間齒輪再將動力傳至到輸出軸的末級齒輪，進而帶動霧化輪高速旋轉。

3 工藝流程簡介

噴霧干燥工藝是在干燥室內將液體原料分散成霧狀液滴，并用熱空氣干燥霧滴獲得產品的方法。霧滴通過高速旋轉的霧化輪來實現。霧滴的干燥可通過調節干燥空氣溫度及介質流量來完成。

該車間生產的原料是E-PVC膠乳。膠乳輸送泵、膠乳過濾器、霧化器、卷簾過濾器、鼓風機、干燥過濾器、空氣加熱器、空氣熱分布器、干燥室、干燥袋濾器、排風機等，這些部件組成一個完整的干燥系統，該系統能滿足本單元操作安全，環境保護及粉末處理要求。

該車間生產的E-PVC膠乳由膠乳輸送泵進行輸送，經膠乳過濾器過濾后，直接輸送至霧化器進料管，然后進入霧化器進料分布器，由進料分布器輸送至霧化輪，在霧化輪高速離心力的作用下，EPVC膠乳被分散成均勻的霧滴進入干燥室內。與此同時，外界空氣經過初級過濾，由干燥鼓風機輸送至干燥過濾器內，經過二次過濾的空氣，進入空氣加熱器進行換熱，換熱后的空氣進入干燥塔，與霧滴充分混合并按一定規則運動，實現熱量交換，使霧滴中所含的水分迅速汽化蒸發，形成E-PVC固體粉末。通過干燥袋濾器最終將E-PVC固體粉末與空氣分離出來，氣相達標排放，E-PVC固體粉末由旋轉給料器輸送至下一工序。

4 生產過程中出現的問題及相應的技術改造

4.1 出現的問題

2016年11月6日，聚合二車間A區干燥霧化器電流瞬間由115 A升至180 A，霧化器轉速由17 450 r/min降至0，因霧化器轉速瞬時快速下降，造成霧化器的軸振動也隨之由0.120 mm升高至0.375 mm，但是未達到霧化器聯鎖停止振動值。DCS主控發現后立即將霧化器手動停止，隨后停霧化器油泵，并關閉霧化器進料閥門，手動對干燥A線進行緊急停車處理。

11月9日，檢修人員配合霧化器廠家人員拆檢霧化器后發現，霧化器孔用分布器堵塞，副油箱下端密封磨損嚴重，振動探頭部位粘有大量物料，副油箱及齒輪箱內進入膠乳，速度探頭磨損、高速軸軸承損壞、高速軸齒輪、中間軸齒輪損壞，驅動齒輪錯齒。

4.1.1 故障原因

（1）原設計膠乳輸送泵為離心泵，葉輪為開式葉輪，機械密封為刀刃密封，使用過程中極易產生塑化物，造成膠乳過濾器及霧化器孔用分布器堵塞，導致膠乳流量明顯下降。此時必須清理霧化器分配盤及孔用分布器；后期A線將離心泵改為螺桿泵，由于螺桿泵屬于容積泵；一旦發生堵料情況，膠乳輸送管線壓力會不斷增高，造成膠乳反串進入副油箱，從而導致故障發生。

（2）霧化器膠乳進口管與輸送管線之間的連接管為PVC管，壓力較高時，膠管會崩開，對霧化器起到保護作用。而該車間將霧化器進料軟管更換為不銹鋼金屬軟管連接，恰恰違反了原設計方案，起不到保護作用，也是造成該故障的原因之一。

（3）根據廠家反饋進一步了解，霧化器原設計方案是螺桿泵與霧化器連鎖控制，而車間原設計使用的是離心泵，沒有連鎖控制，后期改為螺桿泵，對改造后的連鎖控制考慮不周全，導致該故障的發生。

（4）前期操作人員報告設備有異常雜音，技術人員現場預判不準確，只是通過DCS反饋各項指標均處于正常范圍內，從而判斷沒有問題，未能引起足夠重視，導致故障的發生。

4.1.2 注意事項

（1）按照霧化器廠家要求，將螺桿泵出口壓力、霧化器進口壓力分別于螺桿泵、霧化器進行連鎖控制，避免造成膠乳反串等故障的發生。

（2）將霧化器膠乳進口管與輸送管線之間的連接管更換為PVC管。

（3）按照霧化器維護保養要求，定期清理霧化輪和分布盤、檢查石墨軸承及密封件。

（4）正常運行過程中，發現流量降低，及時倒換膠乳過濾器，并根據倒換情況，檢查、清理霧化器分布盤及孔用分布器。

（5）加強DCS監控，合理控制膠乳進料量，密切觀察霧化器電流及高速軸振動值變化。

（6）做好現場巡檢與DCS溝通，遇到問題及時反饋，不斷提高技術人員現場管理水平，保證霧化器安全、穩定運行。

對兩組新生兒肺炎患者臨床治療效果進行仔細的觀察和詳細的分析，并對患者治療1 h、12 h和24 h后，對動脈血二氧化碳分壓指標和動脈血氧分壓指標進行記錄和分析。

（7）加強設備技術管理，做好技術攻關實驗項目前期分析論證，確保設備運行萬無一失。

4.2 技術改造

為了保證生產連續、安全、穩定運行，同時延長霧化器使用壽命，該車間分別對B、C線2臺霧化器及相應膠乳輸送泵進行技術改造，具體情況如下。

（1）將原有離心泵改成螺桿泵，優化系統連鎖控制，將螺桿泵出口壓力、霧化器進口壓力，分別于螺桿泵、霧化器進行連鎖控制。螺桿泵出口壓力高于設定值1時，系統彈出對話框報警聯鎖提示；減少變頻，降低出口壓力；螺桿泵出口壓力高于設定值2時，系統給出聯鎖報警，且螺桿泵跳停。霧化器進口壓力高于設定值1時，系統彈出對話框報警聯鎖提示，干燥切水，膠乳輸送系統停止物料輸送；霧化器進口壓力高于設定值2時，系統無彈出報警，螺桿泵直接跳停。霧化器因故停止時，螺桿泵立即跳停。

（2）霧化器電機變頻與霧化器進行連鎖，變頻故障，霧化器停車，螺桿泵立即跳停，膠乳輸送系統停止物料輸送。

5 日常維護與保養

（1）霧化器使用初期運行24 h，必須檢查油位情況，正常運行過程中，現場巡檢檢查油位時必須定期與主控DCS結合，保證油位系統監測正常。

（3）霧化器首次運行2 000 h，必須更換潤滑油（殼牌Tellus46），檢查清潔油過濾器。

（4）霧化器運行8 000 h，必須更換潤滑油及油過濾器，更換各部位軸承及密封件，檢查齒輪、軸套、壓蓋等磨損情況，檢查高速軸徑向跳動，合理調整霧化輪與錐體之間間隙，檢測各部位儀表監測信號。

6 故障原因及處理方法總結（見表1）

表1 故障原因及處理方法總結

7 結語

（1）嚴格執行設備的定期維護、保養，嚴格執行設備操作規程。

（2）堅持操作工是設備第一主人的原則，加強巡檢，發現問題及時反饋、處理，避免設備故障的發生。

（3）設備潤滑堅持“五定、三級過濾”原則。

（4）加強設備過程控制，保證設備長周期、安全、穩定運行。

（5）加強科技創新，引進、消化、吸收先進技術和先進設備，不斷進行設備升級改造，延長設備使用壽命。