大流量SO2介質單級懸臂鼓風機的研究

劉亮 代彬 牟學甲

摘 要：通過對行業市場的深入了解分析，針對近年來規模不斷擴大的SO2煙氣制酸工藝，在研發過程中，應用了自主研發的大流量系數高效模型級，并且在結構上進行了適應工藝環境的設計，將此類風機進行規劃，涵蓋了流量在100000-300000m3/h的單級懸臂離心鼓風機。

關鍵詞：SO2煙氣制酸;單級懸臂鼓風機

隨著冶金及制酸工業的進一步發展，成套規模愈發大型化，現階段80萬噸/年的制酸項目逐年增多，所需配套的流量在30萬m3/h的SO2鼓風機需求增加，市場前景可謂相當廣闊。

目前該工藝對應的機型大多為雙層布置，存在體積過于龐大、安裝檢修困難、占地面積過大等不足，沒有競爭優勢，亟需改進。與之對應的，國外機組多選用單級懸臂組裝式鼓風機，但價格較高，外商的價格壟斷讓國內用戶難以承受。為適應未來裝備制造業從傳統產業向高新技術領域轉移，從低附加值向高附加值轉移的發展趨勢要求，對SO2鼓風機的研究必將顯著提高產品品質及市場競爭力。

1 主要研究內容

1.1 鼓風機結構

SO2煙氣制酸鼓風機的本體為軸向進氣、徑向排氣，其接口為法蘭連接，單級懸臂式結構，輸入介質為含SO2的混合氣體，要求密封安全可靠。鼓風機機殼由碳鋼焊接制成，垂直剖分，便于安裝與檢修。在機殼的下部設有排渣排液孔，以排除在輸送SO2煙氣時聚結在機殼內部的渣、液能順利排出。

利用疊片聯軸器將鼓風機與變速機、變速機與驅動機聯接成整體而增速傳動。鼓風機、變速機、驅動機公用一個潤滑油系統。鼓風機、變速機、驅動機均采用滑動軸承，強制供油潤滑，具有運轉穩定，軸承溫度低，抗油膜振蕩能力強，鼓風機、變速機、驅動機的軸承與變速機增速齒輪的潤滑由潤滑油系統中的雙電動油泵壓力供應油潤滑。潤滑油系統包括主油泵、輔助油泵、油冷卻器、油箱、事故用高位油箱、油過濾器、回油視鏡、油站范圍內的油管路附件及閥門等組成。

此機組單層布置，鼓風機與變速箱撬裝在一個公共底盤上，主電機與油站各自單獨水泥基礎，結構緊湊，安裝方便，可以大幅降低用戶一次投資工程成本，及日常維護費用，增強了市場綜合競爭力。

機組裝置參考圖

1.2 技術關鍵點

選用大流量系數，高效的三元半開式葉輪，最大容積流量可達320000m3/h，多變效率達85%以上。大直徑葉輪與軸采用端法蘭裝配的方式，裝配簡潔，機組運行穩定。軸向進氣，入口導葉調節，調節范圍寬，調節效率高轉子穩定性分析。轉子的橫向一階臨界轉速與工作轉速的比值均在60%-75%之間，保證轉子運轉的穩定性。由于鼓風機各部件體積均較大，設計過程中需充分考慮機組的布置需便于安裝、維護及運輸等因素。軸端選用充氣式迷宮密封，密封效果更好，降低泄漏量;鼓風機及變速箱整體撬裝，主電機與油站各自單獨水泥基礎，鼓風機與變速器、變速器主電機間通過疊片聯軸器連接，結構緊湊，節約空間。

進口導葉片數目為11。校核范圍取工作轉速的90%-110%。得到葉輪前10階固有頻率值，上圖為葉輪頻率干涉檢查圖，所有的自然頻率都在基頻校核線之上，并且第1、2階自然頻率未落在校核線范圍內。因此判定該葉輪自然頻率校核通過。

1.3 創新點

（1）針對煙氣制酸裝置，選用大流量系數半開式葉輪，懸臂式結構，垂直剖分機殼，對于檢修清洗機組更為方便徹底;

（2）入口導葉調節，調節范圍寬，調節效率高，也可采用變頻電機或汽輪機變轉速調節;

（3）離心鼓風機管道內存在著機械固有頻率和氣柱固有頻率，如果有一個與激發頻率接近就會產生共振，為了防止當激發頻率等于氣柱固有頻率又等于管路機械固有頻率，造成管路大的振動，可采用對擴壓器進行部分切削的方法，從而改變氣柱固有頻率，避開激發頻率;

（4）由于大流量單級懸臂SO2鼓風機的葉輪尺寸較大，甚至葉輪直徑達到了1500mm，導致了蝸殼的尺寸也較大，需要考慮運輸的問題，運輸時將蝸殼拆下運輸。

2 小結

單級懸臂式SO2離心鼓風無論在效率、機組布置以及調節方式等方面，都已經達到了國際同類機組的先進水平，通過不斷地優化產品結構，降低成本，針對此類型機組的技術改進穩步推進，提升機組的市場競爭力，創造可觀的經濟效益。

參考文獻：

[1]徐忠.離心壓縮機原理[M].205-206.

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