空氣懸浮風機在純堿行業的應用

(唐山三友化工股份有限公司純堿分公司，河北唐山 063305)

1 風機在氨堿法純堿生產中的作用

氨堿法純堿生產中很多工序均需要用到風機，它的作用主要有以下幾點：

1)提供生產過程所需物料。如石灰窯的底部送風機，送入空氣以提供石灰窯內焦炭燃燒所需氧氣。

2)提供生產所需能量。

如重堿濾過鼓風機，提供給各濾堿機，將濾網上的堿層吹下或吹起，以使濾網恢復吸堿能力，滿足下一吸堿循環所需條件。濾堿機底部吹風使堿車內堿液鼓動起來，防止堆積沉淀。

向流化床內吹風以使流化床內物料成流化狀態，加快和促進能量轉換，起到冷卻作用。

3)提供生產所需輸送物料的動力。如干法蒸餾中灰粉的輸送，將灰粉用壓縮空氣，通過氣力管道輸送到所需位置。

4)提供布袋等除塵設備中布袋過濾除塵能力的再生所需抖動力。如石灰車間、成品車間、重堿車間、重灰車間等的布袋除塵器，采用逆向脈沖間斷吹風以使布袋外壁掛上的粉塵回落到物料中，恢復布袋的過濾能力。

5)為作業現場提供新鮮空氣，保障職工安全。如入罐作業時，需向罐中通風置換，送入新鮮空氣和使內部氣體與外部氣體循環，以保證內部作業人員始終有新鮮空氣，以保護職工安全。

本文主要針對濾過濾堿機所需鼓風機為例介紹渦輪空氣懸浮風機的應用。

2 傳統羅茨鼓風機的工作原理及優缺點

純堿行業濾過工序所使用的鼓風機大部分為羅茨鼓風機，而羅茨鼓風機不管是立式或臥式，兩葉式還是三葉式，都是利用葉形轉子在氣缸內作相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉鼓風機，是靠轉子軸端的同步齒輪使各轉子保持嚙合。轉子上每一凹入的曲面部分與氣缸內壁組成工作容積，在轉子回轉過程中從吸氣口帶走氣體，當移到排氣口附近與排氣口相連通的瞬時，因有較高壓力的氣體回流，這時工作容積中的壓力突然升高，然后將氣體輸送到排氣通道。各轉子依次交替工作，轉子間互不接觸，兩端有密封的帶潤滑的齒輪箱，故排出的氣體不受潤滑油污染。羅茨鼓風機結構簡單，制造方便，適用于低壓力場合的氣體輸送和加壓，也可用作真空泵。

羅茨鼓風機的排氣量為0.15～150 m3/min，轉速為 150～3 000 r/min。單級壓比通常小于1.7，最高可達2.1，也可以多級串聯使用。

羅茨鼓風機的缺點：由于周期性的吸、排氣和瞬時等容壓縮造成氣流速度和壓力的脈動，因而會產生較大的氣體動力噪聲，氣量大的噪音在100 dB左右，我廠實測鼓風機處噪音為112 dB。此外，由于轉子之間和轉子與氣缸之間的間隙會造成氣體泄漏，從而使效率降低。另由于需要備機，開用后的鼓風機轉子上容易生銹，再次開啟時困難。兩端齒輪箱由于油封不嚴存在漏油和串油現象，需經常進行維護和檢修。

針對羅茨鼓風機噪音大，效率低、耗能高等弊端，曾采用加隔音罩和消音器，噪音雖有一定的下降，但效果均不理想。

3 渦輪風機的性能

選用一種新型風機替換羅茨風機將是風機發展方向，而渦輪式和蝸殼式目前針對濾過所需風量和所需吹風壓力，均為較好選擇。

3.1 渦輪風機與羅茨風機的對比

根據傳統羅茨鼓風機與渦輪鼓風機技術指標對比(表1)和現場實測渦輪風機無論從環保還是節能方面，明顯優于傳統羅茨風機，只是前期投資較高。單臺風機送風量羅茨風機也無法和渦輪風機相比。

表1 傳統羅茨風機與渦輪風機指標對比表

3.2 幾種渦輪風機的對比

渦輪風機又分為齒輪增速風機、磁懸浮風機、空氣懸浮風機。蝸殼式風機同樣也具有渦輪風機的優點。

現在渦輪風機廠家均采用渦輪與蝸殼同時使用，可使風機的優越性能更加提升，區別只是在傳動形式和轉子軸承方面，表2為幾種新型渦輪風機的對比。

表2 幾種渦輪風機技術指標對比表

4空氣懸浮風機在重堿過濾工序的應用

我廠現有6臺(開5備1)90 kW電機帶動的羅茨鼓風機，如使用空氣懸浮風機的話，僅需要2臺TB200H-0.4型風機(160 kW電機)即可滿足生產需要，即用320 kW電機代替450 kW電機耗電即可達到現有送風量和壓力要求，且由于新型空氣懸浮風機具有變頻調節，實際節電效益會更見明顯。

另考慮我廠濾過改造增加吹風卸料后風量需求會有所增加，使用現有型號的羅茨風機的話仍需購進4臺風機才能夠滿足生產條件，既增加360 kW的耗電，并且會增加更大的噪音，還需要耗費大量潤滑油和更多的人力物力去維修，而選用渦輪風機僅需要再增加一臺即可滿足需要。

綜上，我廠選用渦輪空氣懸浮風機替代傳統羅茨風機，既可以滿足現有生產需要，又可以滿足吹風卸料所需風量要求，同時大幅度降低現場噪音，保護職工身體健康。

4.1 前期調研

因空氣懸浮風機為韓國專利技術，目前也只有韓國能夠生產制造，在我國純堿行業從來沒有使用過，為了確保投用效果，我廠對國內多個空氣懸浮風機國內使用廠家和代理廠家進行了實地考察。通過實地考察確認空氣懸浮風機的實際噪音、運行狀況、日常維護、備件供應及售后保障等方面，均能夠滿足我廠濾過羅茨鼓風機的替換要求。其中一個使用廠家已連續運行8年，僅更換過電路板，基本沒有較大維修。

4.2 安裝調試和維護

空氣懸浮風機噪音低，振動小，安裝非常方便，只需一塊平地，風機就像家庭冰箱一樣，放好后調整水平即可。由于空氣懸浮風機轉速較高，最高的能達到50 000 r/min，所以進氣質量尤為重要，不能含有粉塵顆粒。解決方法：我廠采用廊道式進風口，進風口使用兩道濾網，依次為粗過濾、精過濾，另為了保險起見，在風機房的窗戶上又增加一層空氣過濾棉，投用后只需要根據風機設定的程序報警定期更換過濾棉，每次更換時間約1 min，采用雙層濾網后可實現不停機更換。過濾棉可以使用直流水沖和壓縮空氣吹掃即可恢復過濾功能。整個空氣懸浮風機沒有使用潤滑油，故不存在潤滑油污染問題。

4.3 實際應用

我廠選用KTURBO TB200HP-0.4型全韓國進口空氣懸浮風機，此型號風機有定壓、定頻和定功率三種運行模式控制，且具有就地觸屏控制和遠程調節控制系統，遠程接入原DCS控制系統。2017年10月先投用一臺空氣懸浮風機，設定出口壓力和原羅茨風機相同，停用3臺羅茨鼓風機，試運行一個月，滿足生產需求風量，整機運行平穩，操作簡單，現場噪音從115 dB降到95 dB(空氣懸浮風機廠房噪音低于80 dB)。再次投用第二臺空氣懸浮風機，全停剩余3臺羅茨鼓風機，原現場噪音降至78分貝(空氣懸浮風機廠房仍低于80 dB)，滿足了職業健康要求。兩臺空浮風機替代6臺羅茨風機，風量滿足當時生產要求。根據進風口壓力，每星期更換一次進口粗過濾棉，費用僅需幾元錢。

隨著濾過工序投用吹風卸料流程，兩臺空浮風機不能滿足備機要求，需增加4臺羅茨風機的風量。我廠再次新增兩臺空浮風機，直接淘汰羅茨風機，新增風機投用后開三備一，現場噪音未增加。運行至今無任何維修，沒有冷卻水、潤滑油等消耗。

5 效益核算

四臺新型風機并電器增容改造費用投資約300萬元，總功率540 kW，送風量680 m3/min，若羅茨風機滿足相同條件的話需要9至10臺運行，按9臺計算約810 kW，630 m3/min的送風量，兩者耗電費用相差(不考慮新型電機效率高于現羅茨風機效率簡單計算)近100萬元。