大流量SO2介質(zhì)單級(jí)懸臂鼓風(fēng)機(jī)的研究

劉亮 代彬 牟學(xué)甲

摘 要：通過(guò)對(duì)行業(yè)市場(chǎng)的深入了解分析，針對(duì)近年來(lái)規(guī)模不斷擴(kuò)大的SO2煙氣制酸工藝，在研發(fā)過(guò)程中，應(yīng)用了自主研發(fā)的大流量系數(shù)高效模型級(jí)，并且在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了適應(yīng)工藝環(huán)境的設(shè)計(jì)，將此類風(fēng)機(jī)進(jìn)行規(guī)劃，涵蓋了流量在100000-300000m3/h的單級(jí)懸臂離心鼓風(fēng)機(jī)。

關(guān)鍵詞：SO2煙氣制酸;單級(jí)懸臂鼓風(fēng)機(jī)

隨著冶金及制酸工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，成套規(guī)模愈發(fā)大型化，現(xiàn)階段80萬(wàn)噸/年的制酸項(xiàng)目逐年增多，所需配套的流量在30萬(wàn)m3/h的SO2鼓風(fēng)機(jī)需求增加，市場(chǎng)前景可謂相當(dāng)廣闊。

目前該工藝對(duì)應(yīng)的機(jī)型大多為雙層布置，存在體積過(guò)于龐大、安裝檢修困難、占地面積過(guò)大等不足，沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，亟需改進(jìn)。與之對(duì)應(yīng)的，國(guó)外機(jī)組多選用單級(jí)懸臂組裝式鼓風(fēng)機(jī)，但價(jià)格較高，外商的價(jià)格壟斷讓國(guó)內(nèi)用戶難以承受。為適應(yīng)未來(lái)裝備制造業(yè)從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向高新技術(shù)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，從低附加值向高附加值轉(zhuǎn)移的發(fā)展趨勢(shì)要求，對(duì)SO2鼓風(fēng)機(jī)的研究必將顯著提高產(chǎn)品品質(zhì)及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 主要研究?jī)?nèi)容

1.1 鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)

SO2煙氣制酸鼓風(fēng)機(jī)的本體為軸向進(jìn)氣、徑向排氣，其接口為法蘭連接，單級(jí)懸臂式結(jié)構(gòu)，輸入介質(zhì)為含SO2的混合氣體，要求密封安全可靠。鼓風(fēng)機(jī)機(jī)殼由碳鋼焊接制成，垂直剖分，便于安裝與檢修。在機(jī)殼的下部設(shè)有排渣排液孔，以排除在輸送SO2煙氣時(shí)聚結(jié)在機(jī)殼內(nèi)部的渣、液能順利排出。

利用疊片聯(lián)軸器將鼓風(fēng)機(jī)與變速機(jī)、變速機(jī)與驅(qū)動(dòng)機(jī)聯(lián)接成整體而增速傳動(dòng)。鼓風(fēng)機(jī)、變速機(jī)、驅(qū)動(dòng)機(jī)公用一個(gè)潤(rùn)滑油系統(tǒng)。鼓風(fēng)機(jī)、變速機(jī)、驅(qū)動(dòng)機(jī)均采用滑動(dòng)軸承，強(qiáng)制供油潤(rùn)滑，具有運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，軸承溫度低，抗油膜振蕩能力強(qiáng)，鼓風(fēng)機(jī)、變速機(jī)、驅(qū)動(dòng)機(jī)的軸承與變速機(jī)增速齒輪的潤(rùn)滑由潤(rùn)滑油系統(tǒng)中的雙電動(dòng)油泵壓力供應(yīng)油潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油系統(tǒng)包括主油泵、輔助油泵、油冷卻器、油箱、事故用高位油箱、油過(guò)濾器、回油視鏡、油站范圍內(nèi)的油管路附件及閥門等組成。

此機(jī)組單層布置，鼓風(fēng)機(jī)與變速箱撬裝在一個(gè)公共底盤上，主電機(jī)與油站各自單獨(dú)水泥基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，可以大幅降低用戶一次投資工程成本，及日常維護(hù)費(fèi)用，增強(qiáng)了市場(chǎng)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

機(jī)組裝置參考圖

1.2 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

選用大流量系數(shù)，高效的三元半開式葉輪，最大容積流量可達(dá)320000m3/h，多變效率達(dá)85%以上。大直徑葉輪與軸采用端法蘭裝配的方式，裝配簡(jiǎn)潔，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。軸向進(jìn)氣，入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍寬，調(diào)節(jié)效率高轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性分析。轉(zhuǎn)子的橫向一階臨界轉(zhuǎn)速與工作轉(zhuǎn)速的比值均在60%-75%之間，保證轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。由于鼓風(fēng)機(jī)各部件體積均較大，設(shè)計(jì)過(guò)程中需充分考慮機(jī)組的布置需便于安裝、維護(hù)及運(yùn)輸?shù)纫蛩亍］S端選用充氣式迷宮密封，密封效果更好，降低泄漏量;鼓風(fēng)機(jī)及變速箱整體撬裝，主電機(jī)與油站各自單獨(dú)水泥基礎(chǔ)，鼓風(fēng)機(jī)與變速器、變速器主電機(jī)間通過(guò)疊片聯(lián)軸器連接，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約空間。

進(jìn)口導(dǎo)葉片數(shù)目為11。校核范圍取工作轉(zhuǎn)速的90%-110%。得到葉輪前10階固有頻率值，上圖為葉輪頻率干涉檢查圖，所有的自然頻率都在基頻校核線之上，并且第1、2階自然頻率未落在校核線范圍內(nèi)。因此判定該葉輪自然頻率校核通過(guò)。

1.3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）針對(duì)煙氣制酸裝置，選用大流量系數(shù)半開式葉輪，懸臂式結(jié)構(gòu)，垂直剖分機(jī)殼，對(duì)于檢修清洗機(jī)組更為方便徹底;

（2）入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍寬，調(diào)節(jié)效率高，也可采用變頻電機(jī)或汽輪機(jī)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié);

（3）離心鼓風(fēng)機(jī)管道內(nèi)存在著機(jī)械固有頻率和氣柱固有頻率，如果有一個(gè)與激發(fā)頻率接近就會(huì)產(chǎn)生共振，為了防止當(dāng)激發(fā)頻率等于氣柱固有頻率又等于管路機(jī)械固有頻率，造成管路大的振動(dòng)，可采用對(duì)擴(kuò)壓器進(jìn)行部分切削的方法，從而改變氣柱固有頻率，避開激發(fā)頻率;

（4）由于大流量單級(jí)懸臂SO2鼓風(fēng)機(jī)的葉輪尺寸較大，甚至葉輪直徑達(dá)到了1500mm，導(dǎo)致了蝸殼的尺寸也較大，需要考慮運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，運(yùn)輸時(shí)將蝸殼拆下運(yùn)輸。

2 小結(jié)

單級(jí)懸臂式SO2離心鼓風(fēng)無(wú)論在效率、機(jī)組布置以及調(diào)節(jié)方式等方面，都已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際同類機(jī)組的先進(jìn)水平，通過(guò)不斷地優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低成本，針對(duì)此類型機(jī)組的技術(shù)改進(jìn)穩(wěn)步推進(jìn)，提升機(jī)組的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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