關于延長尾氣脫硫裝置引風機運行周期的改造措施

李 欣

(華昱能源化工山西有限責任公司,山西晉城 048000)

華昱能源化工山西有限責任公司硫回收尾氣處理裝置現有2臺離心式引風機，型號為Y6-51-12.5D，材質為316L，體積流量為70 000 m3/h，風壓為4 kPa，額定轉速為1 470 r/min，配套電機功率為132 kW，屬無密封普通風機，結構簡單。自2019年離心式引風機投用以來，經常出現殼體腐蝕、葉輪腐蝕問題，2～3個月需要停車檢修處理一次(見表1)，設備故障率高，檢修任務重，無法滿足系統長周期運行要求[1]。

表1 引風機歷次檢修明細表

1 存在的主要問題

1.1 葉輪腐蝕嚴重

2019年10月10日，引風機A跳車，經檢查為電流過載保護。盤車時盤不動，經拆檢發現風葉腐蝕非常嚴重，葉輪前蓋板已經腐蝕完全，葉片已經減薄扭曲成卷，且風機殼體內部積酸嚴重，硫膏已經埋過葉輪下沿(見圖1、圖2)[2-3]。

圖1 風機葉輪

圖2 殼體積酸

1.2 風機殼腐蝕穿孔

在運轉不足2個月的時間內，風機殼側板腐蝕穿孔，介質外漏；經揭蓋拆檢查看，風機殼內壁存在大量凹凸不平的腐蝕麻點，且已由原壁厚6 mm減為不足3 mm(見圖3、圖4)。

圖3 機殼側板

圖4 軸封

1.3 風機軸承腐蝕

風機采用雙列調心滾子軸承，型號為22320。滾珠表面調制層脫落且有銹色，保持架有麻點，滾道出現不均勻坑點，整盤軸承卡澀不流暢(見圖5)。

圖5 軸承

1.4 風機進出口管道及軟連接泄漏

風機進出口管道出現不同程度的腐蝕泄漏，入口調節器葉片出現腐蝕脫落(見圖6)。軟連接原采用DN1000碳鋼外壓條式蒙皮非金屬膨脹節，軟連接部位保溫棉冒煙氣，相應位置鋁皮穿孔減薄成蜂窩紙片狀[4]。

圖6 調節器

1.5 風機基座地腳螺栓松動、基礎開裂

軸承室靠近風機殼體部位固定地腳螺栓明顯松動，運行時發出異常聲音，開機最大振動值可達7.8 mm/s，且二次灌漿層出現多處開裂。

2 原因分析

2.1 葉輪、殼體材質不適用現有工況

風機葉輪、殼體原設計材質為316L。316L是以鉬為基礎的奧氏體不銹鋼，具有很好的抗一般腐蝕及點腐蝕、裂隙腐蝕性。316L一般在大氣環境下和溫和環境下有更佳的耐腐蝕性，在硫酸溶液中，與鉻鎳類型不銹鋼相比,有更好的耐腐蝕性，但是硫酸的濃度對腐蝕速率的影響相當大。

實際運行中的裝置尾氣數據與工藝包提供數據相差較大，酸霧質量濃度為319 mg/m3，且煙氣中含濕量增加，形成硫酸霧滴，體積分數可達10%以上。

經查閱316L材質的耐腐蝕曲線及相關資料，在實際溫度和酸霧濃度下，該材質腐蝕速率遠遠大于0.5 mm/a,無法滿足使用要求。

2.2 酸性介質竄入軸承室

該風機為無軸密封風機，設備在運行過程中，大量酸性尾氣從風機殼與軸周徑處泄漏，部分氣體順軸承壓蓋骨架密封竄入軸承室，導致油脂變質，大量沉積物位于軸承室底部，軸承潤滑失效，軸承磨損嚴重，聲音異常。

臨床痊愈：中醫臨床癥狀、體征消失或基本消失，證候積分減少≥90%；顯效：中醫臨床癥狀、體征明顯改善，證候積分減少≥70%；有效：中醫臨床癥狀、體征有所改善，證候積分減少≥30%；無效：中醫臨床癥狀、體征無明顯改善，證候積分減少＜30%。

2.3 管道材質及軟連接結構選型不適用

原設計管道采用Q235材質，內襯玻璃鱗片，理論上玻璃鱗片對于酸性介質可以起到抗腐蝕作用。查看原有管道，發現原涂覆鱗片施工質量不過關，涂覆不均勻，使用過程中，部分鱗片起皮鼓包、脫落，導致金屬表面暴露遭受介質腐蝕。

軟連接采用螺栓外壓固定式，使用過程中酸性尾氣逐漸腐蝕內伸式裸露螺栓，繼而沿螺栓孔外泄，一定時間內密封部位失效，冒出煙氣，稀酸滴落，導致腐蝕越來越嚴重。

2.4 葉輪葉片腐蝕，動平衡失效

原葉輪采用316L材質，經分析無法滿足現有酸性氣工況，故長時間運行后葉片減薄至消失，平衡失效，風機振動加劇，地腳螺栓松動，需要定期緊固；在周而復始的振動下風機基礎開裂，導致殘缺不全。

3 應對措施

根據設備運行情況和國內類似廠家的研究探討，唯有風機變更材質才能適應現有工況。

3.1 更換葉輪材質

葉輪材質由316L改為昭和乙烯基樹脂，即耐酸堿玻璃鋼(FRP)。該材質是一種以酚醛環氧樹脂為骨架的乙烯基酯樹脂，具有優異的耐溶性、耐化學藥品性，以及優良的耐氧化性能，特別在高溫環境下，保持良好的力學性能及耐腐蝕性能。該材質可以在95 ℃下保持長期不改性。

3.2 風機殼采用防腐材料涂覆

(1) 陶瓷高分子材料

(2) 乙烯基高溫鱗片

鱗片是由不飽和有機一元羥酸和環氧樹脂進行開環酯化反應而得，中間骨架為環氧樹脂的一類不飽和聚酯。其有優良的耐化學介質、高溫濕態腐蝕性介質，具備極低的水蒸氣滲透率、硬化收縮率、線膨脹系數等優點。

3.3 軸封采用外置密封氣

為切實保護好軸徑，避免酸性介質的腐蝕，有效杜絕酸性氣外漏竄至軸承室而損壞軸承，通過設計完成了一種新型密封(見圖7)。該密封采用耐腐蝕四氟做成梳齒，且軸徑處外引低壓氮氣強制密封，避免酸性尾氣外漏，可達到零泄漏、上下密封體定位銷精準定位，以及簡化裝配難度的目的。

圖7 軸封結構圖

3.4 管道噴砂涂覆玻璃鱗片，更換軟連接材質

現有管道斷開后重新進行石英噴砂處理，去除貼敷不實的舊層及雜物，按照玻璃鱗片施工工藝進行作業，且根據環境溫度進行充足的養護固化。

入吸收塔段為方形煙道，氣液混合物在煙道內部形成稀酸，極易加速腐蝕。此段管道經常出現泄漏，故將此管段材質更換為內襯聚四氟金屬。

將原蒙皮式軟連接改型為聚四氟法蘭連接式結構，有效避免金屬裸露于腐蝕介質中。

4 經濟效益

4.1 檢修備件費用

原有風機年維修費用約為48萬元(按3個月維修一次計算)；改型后風機年維檢修費用預計1萬元/臺(按每年常規檢查一次計算)，每年可省檢修費用48萬元(含保溫、低值材料消耗1萬元)。

4.2 效益損失

每次停車檢修按4 d檢修周期計算，影響硫酸產量約為960 t，按100元/t價格計算，效益損失約為9.6萬元；中壓廢鍋副產3.8 MPa蒸汽產量為2 208 t，按80元/t價格計算，效益損失為17.7萬元。每次停車直接效益損失約為27.3萬元，年度合計109.2萬元(4次)。

4.3 產品增益

硫回收尾氣處理裝置停車期間，氣化爐改為3臺低硫煤種，按每臺爐每天1 500 t消耗計算，每次停車期間每臺爐可節省原料費用60萬元，3臺爐年可增收效益720萬元。年度可增收效益為877.2萬元。

5 實施效果

5.1 葉輪更換

2020年9月，利用系統大修時間，將風機葉輪材質改為FRP。2021年10月，拆檢風機后發現，整個葉輪完好，無嚴重破損，證明該材質符合工況要求。

5.2 殼體涂覆

2020年4月至2021年4月，經過比對，發現KN22使用效果不如玻璃鱗片效果顯著，故果斷采用玻璃鱗片修復風機殼體。

5.3 軟連接更換

2020年11月,更換新改型的四氟軟連接;至2022年4月拆開檢查,該部件完好無損。

5.4 軸封加設

2022年4月,對該風機進行單體大修時,對軸徑部位進行尺寸測量，軸徑并未被磨損腐蝕。

改造前,由于設備故障問題影響系統穩定運行，排放不達標；改造后，設備運行平穩，維修成本較低，環保有保證，系統可穩定投用。

6 結語

從經濟效益數據和從長遠利益來看，在安全穩定生產、節能降耗、環保意義方面，硫回收尾氣處理裝置前置引風機的改造是成功的。