硫磺回收裝置鼓風機布置及配管研究

郝文亮，李 曉，殷 靜

(山東三維石化工程股份有限公司青島分公司，山東 青島 266071)

離心式鼓風機的主要構件是葉輪和機殼，其工作原理是機殼內的葉輪固定于由原動機拖動的轉軸上。當原動機帶動葉輪旋轉時，葉片間的氣體也隨葉輪旋轉獲得離心力，并使氣體從葉片間的出口甩出。被甩出的氣體擠入機殼，于是機殼內的氣體壓強增高，最后被導向出口排出。氣體被甩出后，葉輪中心部分的壓強降低。外界氣體就能從風機的吸入口通過葉輪前盤中央的孔口吸入，源源不斷的輸送氣體。

離心式鼓風機是高速運轉機械，軸承、軸瓦處轉動摩擦發熱，為防止軸承、軸瓦超溫燒損，保證機組正常運行，必須設置潤滑油系統，通常稱為油站。油站包括油箱、高位油箱和油泵、冷卻器、濾油器等。

以下主要探討某大型硫磺回收裝置鼓風機布置及配管設計的相關問題，該裝置共三臺離心式鼓風機，每臺風機均配備潤滑油系統。

1 鼓風機的布置

1.1 鼓風機廠房

根據鼓風機的具體使用環境，可考慮采用廠房內布置、露天布置或半露天布置，由于本次討論的風機位于南方常年高溫多雨地帶，且鼓風機制造廠要求風機主要部件、潤滑油站及高位油箱均需考慮防雨設計，在充分考慮了工藝流程、經濟性、生產維修方便等因素，經與建筑專業協商，本次設計采用半敞開式廠房，這樣既能滿足防雨要求又節省投資。

確定了廠房的形式，則應進一步確定廠房高度。廠房高度的確定應考慮如下因素：吊車軌頂標高和高位油箱的安裝高度。根據鼓風機制造廠提供的資料，風機最大吊裝部件為6噸，為檢維修方便在廠房內安裝了防爆電動單梁起重機。然后根據起重機制造廠返回的吊鉤最小高度，并考慮吊車運行時不碰廠房內的設備和管道，從而確定出吊鉤高度，最終計算出起重機的軌頂標高。規范規定高位油箱的安裝高度應符合制造廠的要求[1]，制造廠返回資料要求高位油箱入口法蘭至鼓風機機軸中心線的垂直距離為6米。以上兩個高度確定后再根據相關的標準規范最終確定了鼓風機廠房的結構高度。

1.2 鼓風機基礎

離心鼓風機基礎應考慮隔振，且應將基礎與廠房基礎相互脫開，不應與其他建構筑物基礎相連[1]，故本次設計每臺鼓風機均單獨設置基礎。

鼓風機的基礎形式需根據其結構特點確定，由圖1可以看出，鼓風機主體底板與電動機底板不在同一高度，風機主體底部形狀不規則，且底部有鼓風機內部排凝口，需要單獨引至鼓風機基礎外。其特殊的結構特點需在設計時格外注意，為免設備底部與基礎碰撞，此處必須由制造廠提供準確的風機外形尺寸或土建基礎設計時需要的預留凈空。

圖1 鼓風機結構

風機基礎高度的確定應考慮附屬管道布置不妨礙通行，以及潤滑油回油管坡度的要求。規范要求潤滑油回油總管在流動方向上應有4%～5%的坡度[1]，首先根據潤滑油站配管所需的最小凈空確定了潤滑油站的基礎高度為400mm，然后由風機潤滑油回油口至潤滑油站的管道坡度為4%，且回油管管道不妨礙通行，確定了風機基礎高度為3300mm。

1.3 鼓風機及其附屬設備的布置、安裝及檢修

鼓風機及其附屬設備的布置應滿足制造廠的要求；宜布置在被抽吸的設備附近，其附屬設備宜靠近機組布置；當基礎較高時，宜設置操作平臺[1]。

本次設計中的三臺鼓風機需考慮防雨，故廠房設計成半敞開式，占地面積較大，為便于吊裝檢修，故將其放置在裝置的西北角。由圖2可以看出，三臺鼓風機并排布置，每臺風機對應的油站均靠近風機布置，高位油箱置于10米平臺，并設置了斜梯。為方便操作風機進口閥門，在風機基礎附近設了3200mm平臺。為方便風機檢維修，在廠房左側預留有吊裝孔，鼓風機及其附屬設備的布置見圖2。

圖2 鼓風機及其附屬設備的布置

2 鼓風機的配管

2.1 空氣管道的布置

風機進出口管道的布置在考慮管道柔性、管口的作用力和力矩的條件下，應使管道短，彎頭數量少；當管口為上進上出時，在風機進出口管道上宜設置一段可拆卸短管[1]。

圖3 進出口管道的布置

圖3左圖為進口流程圖，進口管道附件主要包括進口過濾消音器、儀表流量計、氣動蝶閥、手動蝶閥等。兼顧考慮入口過濾消音器的支撐，以及流量計前3后3的直管段要求后，設計管道走向如圖3右圖所示。管道消音器安裝于北側6500mm高度的橫梁上，在靠近風機入口的直管段兩端均設置可拆卸法蘭，直管段中間部位焊接有吊耳，檢修風機時，可先將風機上方直管段兩端法蘭拆開，用起重機將該管道吊走。

圖4為風機出口流程圖，典型的出口流程主要包括防喘振設計，出口止回閥，出口氣動蝶閥，出口手動蝶閥。具體配管形式如右圖所示，需操作的閥門及儀表均位于地面上。為方便檢修，也在風機出口管道出口直管段兩端設置了可拆卸法蘭，直管段中間部位焊接有吊耳。由于此處風機出口壓力較低只有0.17MPa，應格外注意出口止回閥的選擇。為使止回閥在低壓狀態下也能正常開啟，需要用彈簧打開所需壓力小的止回閥，例如本次廠家供貨為對夾雙瓣旋啟式止回閥。當多臺風機并聯操作時，為避免由于每臺風機流量壓力不同而在排氣管道合流處產生氣流頂撞，將每臺風機排氣管道順氣流流向與總管斜接。

該風機用于大型硫磺回收裝置，其進出口管徑較大，閥門自重也較大，在設計時需格外注意管道的支撐荷載問題。本次設計將風機進口管道布置在3200mm平臺，故將多處管道支撐設置在平臺上。為避免管道支撐直接落在鋼格柵上，而造成平臺局部塌陷，故將管道支撐荷載提交結構專業，讓結構專業考慮管道支架處平臺的橫梁設計。

圖4 風機出口流程圖

另外，風機進出口均設計有氣動蝶閥，由于閥門較大，其執行機構較長(最長的執行機構將近1700mm)，設計時應注意避免其與管道上其他閥門、儀表、管道立管及土建橫梁相碰。若空間有限，可以考慮與儀表廠家協商在供貨時將執行機構旋轉一定角度安裝。本次設計過程中，在會簽土建圖紙時發現有一

臺風機出口管道上的氣動蝶閥與結構專業的斜撐相碰，遂與儀表供貨商溝通，將執行機構旋轉90°，從而避免了在現場安裝階段出現問題，耽誤工期。

2.2 潤滑油管道設計

為保證潤滑油質量，從過濾器出口至機組各供油點的所有管道、管件、閥門等的材質均為不銹鋼，各供油支管與總管均應采用法蘭連接[1]。

全部回油管道及其管件的材質均應為不銹鋼；回油總管在流動方向上應有向下4%～5%的坡度；各回油支管上，均應在易于觀察的部位設置視鏡，以觀察回油情況；各回油支管上應設置溫度計，以了解各軸承溫度的變化；回油支管與總管均應采用法蘭連接；回油管道上不得設置閥門；高位油箱與機組供油總管相接應短而直，不得出現“U”形；為便于管道去污清洗及酸洗鈍化，管道應分段用法蘭連接，最長段不宜大于4m，每根管道彎頭數量不應多于2個[1]。

由于潤滑油管徑較小，在配管時，經常會被忽視，所以在施工時經常會出現管道內積油、配管不合理等現象。此處設計時應嚴格執行規范要求，且應注意避讓風機基礎和其他管道。本次設計，將經常操作的閥門、溫度計、壓力表和試鏡等在3200mm平臺上靠近設備安裝。由建筑專業為穿過平臺的管道設置預留洞，以避免管道與平臺橫梁碰撞。

潤滑油管道設計時應注意，供、回油管道上的視鏡、溫度計、壓力表、閥門等通常會在技術協議中要求供貨商自帶。設計人員負責在配管時指定安裝位置，并給出相關管道和管件材料。此時，切記要在協議中標明配套法蘭所選用的標準規范，以避免供貨方與設計方采用的標準不一致，造成現場無法安裝。

3 結語

本次結合實踐工作，對離心式鼓風機的布置和配管進行了說明，總結如下：

(1)通過對大型硫磺回收裝置鼓風機的廠房布置、管道布置中所需注意的問題探討，分析總結了鼓風機及其附屬設備的布置及配管的相關設計經驗，可供今后工程設計參考。

(2)在今后的設計項目中應綜合考慮不同的自然條件、占地條件及工藝條件，認真執行設計標準規范的同時，與現場安裝、用戶使用的經驗結合，不斷優化設計。

[1] 張德姜,修長征.全國壓力管道設計審批人員培訓教材[M]．北京,中國石化出版社,2015.

[2] 王懷義．石油化工管道安裝設計便查手冊[M]．北京,中國石化出版社,2007:579-584.