150 t/h 循環(huán)流化床鍋爐脫硫塔氧化風(fēng)機(jī)改造

王大為

（福建省福能龍安熱電有限公司 福建福鼎 355200）

1 概況

福建省福能龍安熱電有限公司（以下簡稱“公司”）一期工程配有3×150 t/h 循環(huán)流化床鍋爐+1×17.0 MW 背壓式+1×19.1 MW 新型背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，脫硫方式為石灰石-石膏濕法脫硫，1 號、2 號、3 號脫硫塔各配置2 臺氧化風(fēng)機(jī)（1 用1 備），其具體參數(shù)見表1。

表1 原氧化風(fēng)機(jī)參數(shù)表

2 存在問題及改造必要性分析

根據(jù)羅茨鼓風(fēng)機(jī)流場特性，空氣由上側(cè)的風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口吸入風(fēng)機(jī)內(nèi)部，由2 個(gè)“8”字輪推動在風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動，屬于無壓縮做功過程［1］，最后由下側(cè)的排氣口排出。這要求加工精度和配裝間隙都不能有誤差，然而實(shí)際比較難于做到。基于設(shè)計(jì)原理上的缺陷，因此現(xiàn)場運(yùn)行中的羅茨鼓風(fēng)機(jī)存在問題較多。

2.1 噪聲大

（1）羅茨鼓風(fēng)機(jī)是1 種雙轉(zhuǎn)子壓縮式風(fēng)機(jī)。兩轉(zhuǎn)子的軸線相互平行，由原動機(jī)通過1 對同步齒輪驅(qū)動，做等速反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，兩轉(zhuǎn)子之間并不互相接觸。羅茨鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的噪聲，主要是機(jī)械性噪聲和氣體動力性噪聲。機(jī)械性噪聲主要是由羅茨風(fēng)機(jī)齒輪、軸承和電機(jī)的機(jī)械運(yùn)動產(chǎn)生，同時(shí)也包括基礎(chǔ)振動激發(fā)的固體噪聲，也稱為機(jī)械噪聲［2］。氣體動力性噪聲主要是由氣流脈動產(chǎn)生，當(dāng)氣流經(jīng)過風(fēng)機(jī)葉片界面產(chǎn)生分裂，會形成附層面和漩渦脫離分裂，從而引起風(fēng)機(jī)葉片上壓力的脈動，輻射出一種非穩(wěn)定的流動噪聲［3］。

（2）氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，軸承溫度及振動均符合規(guī)范要求，但噪聲達(dá)95 dB（A），已超過《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 12348—2008）規(guī)范要求，產(chǎn)生很高的低頻噪聲，難于降噪處理，同時(shí)也將嚴(yán)重危害運(yùn)行、設(shè)備維護(hù)人員的職業(yè)健康。

2.2 電耗高

1 號塔氧化風(fēng)機(jī)額定出口風(fēng)壓為88.2 kPa，目前該風(fēng)機(jī)采用工頻調(diào)節(jié)。在漿液液位為5.2 m 情況下，實(shí)際氧化風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓基本在58 kPa 運(yùn)行。經(jīng)統(tǒng)計(jì)日耗電量為512 kWh。

2.3 調(diào)節(jié)系統(tǒng)落后

目前該風(fēng)機(jī)采用手動調(diào)節(jié)，當(dāng)1 臺風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)無法實(shí)現(xiàn)連鎖啟動，給運(yùn)行操作帶來不便。

2.4 效率低

目前氧化風(fēng)機(jī)為定速調(diào)節(jié)，無法根據(jù)現(xiàn)場液位、漿液密度、管道堵塞程度等需要調(diào)整氧化風(fēng)機(jī)的壓力和風(fēng)量，造成風(fēng)機(jī)能耗浪費(fèi)，導(dǎo)致效率偏低。

2.5 經(jīng)濟(jì)性差

實(shí)際運(yùn)行中，脫硫塔液位控制為4.5 m～6.0 m，風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓為47.0 kPa～65.0 kPa，氧化風(fēng)機(jī)額定出口風(fēng)壓65.0 kPa 就能滿足現(xiàn)場需求。而目前氧化風(fēng)機(jī)額定出口風(fēng)壓為88.2 kPa，存在富裕余量偏大、大馬拉小車現(xiàn)象。

2.6 振動大

氧化風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，氣流的串動帶來整機(jī)的振動，容易與管道形成共振，造成基礎(chǔ)松動、軸承磨損和轉(zhuǎn)子卡死的事故，穩(wěn)定性與可靠性差。

2.7 保養(yǎng)維護(hù)難

（1）羅茨鼓風(fēng)機(jī)故障率高、日常維護(hù)量大。經(jīng)統(tǒng)計(jì)該公司2018 至2019 年度已發(fā)生多起設(shè)備缺陷，甚至1 號曝氣鼓風(fēng)機(jī)已損壞并重新更換風(fēng)機(jī)。

（2）羅茨風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，運(yùn)動部件多，同時(shí)很多零件屬于非標(biāo)件，解體檢修及校正需要專用工具，部分保養(yǎng)校驗(yàn)需到廠家維修中心進(jìn)行，維護(hù)時(shí)間長、費(fèi)用大。

3 改造方案比選

風(fēng)機(jī)改造方案主要有3 個(gè)：方案一，將3 臺脫硫塔6 臺氧化風(fēng)機(jī)改為母管制，用2 臺無油螺桿鼓風(fēng)機(jī)替代原有6 臺羅茨風(fēng)機(jī)，1 用1 備；方案二，保持原有運(yùn)行方式，用無油螺桿鼓風(fēng)機(jī)替代原有羅茨風(fēng)機(jī)；方案三，在原有羅茨風(fēng)機(jī)上加裝變頻器。具體改造方案比選詳見表2。

表2 改造方案比選

方案二土建投資大、安全可靠性低，一旦出現(xiàn)故障對生產(chǎn)造成影響較大；方案三無法徹底解決目前存在噪聲大、能耗高等問題，綜上比選，采用方案一對原有脫硫塔氧化風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。

4 改造實(shí)施過程

結(jié)合運(yùn)行現(xiàn)場存在的問題，公司采用方案一對氧化風(fēng)機(jī)實(shí)施改造，對改造后的1 號脫硫塔2 號氧化風(fēng)機(jī)調(diào)整不同電機(jī)頻率進(jìn)行四階段試驗(yàn)，并對試驗(yàn)及改造前后數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，噪聲從91.0 dB（A）降至71.0 dB（A），日耗電量從512 kWh下降至380 kWh。

4.1 第一階段試驗(yàn)

漿液液位在5.2 m 左右，電機(jī)頻率調(diào)整為110 Hz，現(xiàn)場噪聲從91.0 dB（A）下降至76.7 dB（A），日耗電量從512 kWh 上升至540 kWh。試驗(yàn)具體情況詳見表3。

表3 2019 年第一階段現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.2 第二階段試驗(yàn)

漿液液位在5.2 m 左右，電機(jī)頻率調(diào)整為100 Hz，現(xiàn)場噪聲從76.7 dB（A）下降至75.2 dB（A），日耗電量從540 kWh 下降至480 kWh。試驗(yàn)具體情況詳見表4。

表4 2019 年第二階段現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.3 第三階段試驗(yàn)調(diào)整

電機(jī)頻率調(diào)整為95 Hz，現(xiàn)場噪聲從75.2 dB（A）下降至74.6 dB（A），日耗電量從480 kWh 下降至413 kWh。試驗(yàn)具體情況詳見表5。

表5 2019 年第三階段現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.4 第四階段試驗(yàn)調(diào)整

電機(jī)頻率調(diào)整為90 Hz，現(xiàn)場噪聲從74.6 dB（A）下降至72.5 dB（A），日耗電量從413 kWh 下降至400 kWh。試驗(yàn)具體情況詳見表6。

表6 2019 年第四階段現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.5 改造成果前后對比

（1）電機(jī)頻率調(diào)整為85 Hz，現(xiàn)場噪聲為71.0 dB（A），日耗電量從400 kWh 下降至380 kWh，改造前后運(yùn)行參數(shù)對比見表7。

表7 風(fēng)機(jī)改造前后運(yùn)行參數(shù)對比

（2）羅茨風(fēng)機(jī)與無油螺桿鼓風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)性能對比見表8。

表8 羅茨風(fēng)機(jī)與無油螺桿鼓風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)性能對比

5 結(jié)論

經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)并進(jìn)行改造得出，無油螺桿鼓風(fēng)機(jī)適宜用于脫硫塔氧化風(fēng)機(jī)，完全可以替代原有羅茨風(fēng)機(jī)，并具有如下優(yōu)勢。

（1）環(huán)保效益：羅茨風(fēng)機(jī)噪聲大，經(jīng)現(xiàn)場測試達(dá)91.0dB（A），超過相關(guān)規(guī)范要求，改為無油螺桿鼓風(fēng)機(jī)后，可下降至71.0dB（A）以下，大大降低噪聲對員工的職業(yè)健康危害。

（2）安全效益：無油螺桿風(fēng)機(jī)自身配置PLC 控制系統(tǒng)，全自動智能化運(yùn)行，對排氣壓力、溫度等現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行在線檢測，可根據(jù)現(xiàn)場不同的氣量需求調(diào)節(jié)頻率，降低能耗；多臺設(shè)備間可以實(shí)現(xiàn)自動切換和故障報(bào)警、跳閘保護(hù)功能，防止設(shè)備故障和系統(tǒng)異常等不安全事件的發(fā)生。

（3）經(jīng)濟(jì)效益：風(fēng)機(jī)改造后，可節(jié)電4.15 萬kWh/（臺·a）；同時(shí)可節(jié)約維護(hù)成本0.38 萬元/（臺·a），經(jīng)濟(jì)效益明顯。按每年運(yùn)行300 d、標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)測算，可節(jié)約成本6.6 萬元/（臺·a）。