超重力機振動原因分析及應對措施

康文斌

摘 要：本文通過對超重力機的振動故障分析和現場實際觀察，對超重力機機械密封沖洗水系統進行了改造，改善了密封運行的工作環境，解決了因密封故障引起的振動和泄漏，使環保設施超重力機達到了長周期平穩運行。

關鍵詞：超重力機;振動;密封;沖洗;改造

1 前言

近十幾年來硫酸生產技術取得了巨大的進步，隨著大型硫酸裝置在我國的相繼建成投產，硫酸產量有了大幅度的提升，硫酸產能的不斷提升對二氧化硫排放提出嚴峻的考驗，硫酸工業污染物排放標準GB26132-2010要求：2011.10.1-2013.9.30既有企業排放二氧化硫標準為860mg/m3，2013.10.1日起既有企業和2011.3.1日起新建企業排放二氧化硫標準為400mg/m3，在國土開發密度已經較高、環境承載能力開始減弱，或大氣環境容量較小、生態環境脆弱，容易發生嚴重大氣環境污染問題而需要采取特別保護措施的地區，排放二氧化硫標準為200mg/m3。因此，如何控制好尾氣二氧化硫排放，成為硫酸行業健康發展的必然要求。我公司地處京津冀地區，執行排放二氧化硫標準為200mg/m3的要求，針對硫酸裝置產生的尾氣，增上了超重力氨法脫硫工藝進行尾氣處理，處理規模為40000Nm3/h。

2 工藝描述

2.1 工藝原理

本項目采用氨法脫硫工藝，氨法尾氣脫硫技術是用氨水洗滌含SO2的廢氣，形成（NH4）2SO3-NH4HSO3-H2O的吸收液體系，該溶液中的（NH4）2SO3對SO2有很好的吸收能力，是氨法脫硫中的主要吸收劑。硫酸尾氣吸收系統采用超重力脫硫機。

2.2 工藝路線

本項目脫硫系統包括：尾氣系統、吸收系統、循環系統、吸收劑儲存與輸送系統、工藝水系統、副產物排出系統。

硫酸尾氣進入超重力脫硫機，與被分散霧化成極細小液滴的吸收液充分接觸，尾氣中的二氧化硫被吸收液吸收，混合液進入循環槽后經由循環系統重新循環至超重力脫硫機繼續進行脫硫，洗滌后的煙氣，在通過除霧器除去水滴后通過頂部凈煙道回濕煙囪排放。

脫硫液的輸送和循環如下：將氨水從儲槽補充進入超重力脫硫機循環槽，維持脫硫液的濃度。循環吸收液通過超重力脫硫機自流進入循環槽，循環槽內的循環吸收液再通過超重力機循環泵送至超重力機進行循環吸收。循環吸收液在吸收二氧化硫后，生成亞硫酸銨，密度逐步增大，當達到設定值時，由循環泵出口支管送至下游氧化裝置進行氧化。因尾氣降溫蒸發和外排亞硫酸銨溶液帶水，循環槽液位下降，工藝水以機封冷卻水和除霧器沖洗水的方式補充到循環槽內，以維持系統水平衡。

3 設備情況

超重力氨法脫硫工藝的核心設備是超重力脫硫機。我公司的超重力脫硫機是由北京化工大學教育部超重力工作研究中心設計出圖，北京天灝柯潤環境科技有限公司提供，葫蘆島天華機械有限公司制造的設備。具體技術參數為：液體循環量100m3/h，氣體流量40000Nm3/h，轉子轉速200轉/分，電機轉速985轉/分，電機功率75kw（380v）。超重力機轉子由變頻驅動電機通過皮帶傳動，旋轉工作。硫酸裝置尾氣經氣體進口管引入超重力脫硫機外腔，在氣體壓力作用下由轉子外緣進入填料。吸收液由液體進口管引入轉子內腔，經噴頭均勻淋灑在轉子內緣上。進入轉子的吸收液受到轉子內填料的作用，周向速度增加，所產生的離心力將其推向轉子外緣。在此過程中，吸收液被填料分散、破碎成極大的、不斷更新的表面積，曲折的流道加劇了液體表面的更新。吸收液在高分散、高湍動、強混合以及界面急速更新的情況下與含二氧化硫的尾氣，以極大的相對速度在彎曲孔道中逆流接觸，極大的強化了傳質過程。吸收完二氧化硫的吸收液被轉子拋到外殼，匯集后經液體出口管離開超重力機，尾氣自轉子中心離開轉子，由氣體出口管引出，完成傳質與反應過程。

4 存在問題及處理方案

超重力脫硫系統于2015年8 月投入運行，次年3月機械振動值升高超標準，其間運行8個月;當時，聯系廠家技術人員現場幫助解決問題，認為是轉子填料層結垢引起不平衡所致，但不平衡的特點是：振動頻率單一，振動方向以徑向為主，在工頻（1X）處有一最大峰值;在一階臨界轉速內振幅隨轉速的升高而增大;譜圖中一般不含工頻（1X）的高次諧波（2X、3X …………）。當時采用頻譜分析儀進行檢測為高倍頻偏高，不符合轉子不平衡的特征。現場采用徹底清洗轉子填料的方法進行處理，收效也不明顯。不得已決定進行檢查更換。恰逢市場原因停工，利用停工機會，在廠家的指導下對超重力機進行了解體檢查更換，軸承、機封等沒發現明顯的缺陷。只是發現機械密封沖洗水管活接頭斷開，處理后進行了回裝，為了確保檢修質量，本次檢修對軸承和機械密封進行了徹底更換。9月開工，該系統投入運行，最初幾個月運行良好，振動值穩定在0.2mm/s，17年3月初振動值開始升高，15、16日高達9.1mm/s，17日停機，拆開氣相入口閥并檢查轉鼓底部發現結晶嚴重，尤其是機械密封處，全部被亞硫酸銨結晶封死，同樣發現機械密封沖洗水管活接頭處斷開。

17年6月因市場原因，硫酸裝置停工，運行部借此機會進行消缺處理，在對超重力機檢修更換軸承、機械密封時進行了部分改造，主要是對機械密封沖洗水管進行了改造，改造出發點就是防止沖洗水管斷開，防止機械密封及轉鼓底部結晶。因此采用了整根管并在管子上部開孔的密封沖洗方法，通過計算和通水試驗，既保證了密封槽內有足夠的水，也保證了對轉鼓底部及機械密封結晶進行沖洗不出現結晶情況。

5 應用情況

本次對超重力機檢修改造后，根據市場情況于2017年9月投入運行，現運行狀況良好，機械振動值一直保持在優良期間運行。

6 結論

通過本次改造，對癥下藥，徹底解決了超重力機運行周期短的問題，同時，通過該實際處理過程，我們也發現了深入現場，仔細觀察的重要性。正是我們觀察到了機械密封結晶嚴重和沖洗水管斷開這個細節，才找到了對應的處理方法。

參考文獻

[1]《超重力脫硫反應器說明書》.北京化工大學教育部超重力研究中心

[2]《機械設備故障診斷實用技術》.楊國安

[3]《超重力脫硫技術在硫酸工業中的應用》.徐娟、陳建峰等