SO2風機優化改進及其控制在硫酸工業中的應用

王現奇 劉保興

摘 ?要：SO2鼓風機是煙氣制酸工藝的核心設備，占據著整個煙氣制酸工藝的重要位置。文章以“KK&K”SFO-14型風機為基準，總結該類設備控制、監視、檢修工作的經驗和技能，對重點檢修環節進行逐步剖析，以增進該類設備控制和檢修的體系化管理。

關鍵詞：風機;控制、監視、優化;改造

中圖分類號：TQ111.16 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）25-0103-02

Abstract： SO2 blower is the core equipment of the flue gas sulphuric acid process， which occupies an important position in the whole flue gas sulphuric acid process. Based on the "KK&K" SFO-14 fan， this paper summarizes the experience and skills of this kind of equipment control， monitoring and maintenance， and analyzes the key maintenance links step by step， in order to improve the systematic management of this kind of equipment control and maintenance.

Keywords： fan; control， monitoring， and optimization; transformation

1 概述

祥光銅業硫酸系統SO2風機選用的是德國KK&K風機，因其運行中的可靠性，穩定性及維護成本低的特性在行業中頗受好評，國內冶煉行業該風機占有率達70%左右。祥光硫酸轉化系統采用的是高濃度SO2轉化工藝技術，濃度最高達18%，因轉化的系統的獨特性對風機控制、監視、可靠性要求更高。公司運用ABB品牌的DCS控制系統對于風機的控制與監控中表現得非?？煽?、穩定，風機一年中有330天在工作，基本無長時間停車檢修機會，這樣對設備管理增加了一定的難度。本文根據以往設備控制、檢修過程總結經驗和技能，對控制系統的應用及日常維護中重點關注點進行詳細介紹。

2 風機的工藝位置及用途

風機位于硫酸車間轉化區域風機房內，設置在干燥塔之后，風機將熔吹煉產生的煙氣抽至凈化區域，洗滌凈化后經干燥塔除去水分輸送到轉化干吸區域制成硫酸。風機將硫酸整個主工藝系統串連起來，對生產起著決定性作用。SO2風機是煙氣制酸的核心設備，設備是否正常運轉直接影響閃速爐投料。

3 風機的主要技術參數、結構及其特點

3.1 主要參數

主要設備參數，Q=140000Nm3/h、ΔP=0.873bar（max）、 Pmax=3360kW、轉速：3813rpm，10kV電源高壓柜。啟動方式：水阻柜軟啟。

3.2 結構

風機主要由電機、增速齒輪箱、軸瓦箱、風機殼體、入口導葉、主油泵、輔助油泵、油過濾器、油冷卻器以及控制和檢測元件組成。運行參數的監控主要通過DO820、DI821、AI810、DI810、AI830、AO810這幾類卡件采集和輸出控制信號。

3.3 特點

（1）風機轉子采用軸向裝卸，風機檢修拆卸比較方便安

全。（2）風機在入口導流罩、機殼頂部、機殼背部設置觀察孔便于觀察葉輪的狀態。（3）葉輪形式為半開式葉片的特殊彎曲形狀，不容易粘結酸泥。（4）轉子的葉片和轉轂采用加熱去應力焊接，減少了葉片的分度扭曲誤差，再加上葉片邊緣厚25mm，比同類風機厚5～8倍，增強了葉輪抗沖刷抗腐蝕能力，延長了使用周期。（5）滑動軸承采用塊瓦結構（一體四塊），瓦塊為可傾軸瓦具有自動調心功能。（6）葉輪和主軸采用齒面傳動力矩結構，風機傳動時葉輪與軸之間省一個力矩傳遞緩沖過程，提高了風機的整體啟動性能。（7）運用DCS監控，實時監測，便于操作人員操控，采集數據便于分析設備劣化趨勢，采取合理有效的檢修計劃和方案。

4 潤滑系統控制組成及優化改造

風機采用集中潤滑的方式，設置專門的風機稀油站。風機的潤滑系統動力設備由3臺油泵構成，分別為主油泵-風機正常啟動后連續運轉，在ABB控制中，輔助油泵-風機啟動前30分鐘運行，風機停機時輔助油泵自動啟動并延時30分鐘停止。在此過程中如有未知故障或者意外停電，DCS系統和UPS電源會同時控制和輸出事故油泵啟動，確保風機和電機及減速機潤滑正常。潤滑系統的輔助元件主要由溢流閥、單向閥、油冷卻器、過濾器和各類信號變送器元件等組成。

公司位于山東省西部春季多楊棉柳絮，棉絮進入到冷卻水系統，導致風機油冷卻器經常堵塞，致使油溫升高，風機連續運轉停機機會有限給生產帶來嚴重威脅，同時油冷卻器經常打開疏通列管，對冷卻器會產生不可避免的影響。風機油冷卻循環水管道上增設6目過濾器過濾循環水系統中的雜質，過濾器一用一備，可隨時切換對其進行清理。

5 軸密封安裝優化改造

風機軸密封形式為浮動碳環密封，密封環由5道組成，碳環與密封殼槽的間隙比較小，并且碳環非常脆，上下密封殼合攏時必須要保證每道密封環進入殼槽內，否則稍有磕碰會將密封環碰碎，所以密封環安裝過程中必須要非常小心。對密封殼進行研究加工定位導向塊，將5道密封環間隙調整好后只需將上殼以導向塊為基準合攏即可，該方法方便、實用、安全、可靠。此處加入密封壓力傳感器，在DCS監控畫面中做好監控和報警提示，很好保護碳環密封，避免突發性的損壞。

6 軸密殼優化改造延長軸套使用壽命

風機自06年開始運轉至今已13年，軸套與軸密封環接觸部位靠近葉輪的一環軸套磨損拉溝嚴重，如繼續使用軸密封效果不敢保證，存在煙氣泄露的風險，如果更換軸套設備維護成本會相應增加，單軸套價格就在8萬左右，因公司內部不具備檢修條件需外出更換且還需要做動平衡效驗，維修費用在7萬左右。

在軸密封殼與機殼之間鑲嵌一道雙面止口定位20mm厚的法蘭盤，使軸密封殼整體外移閃開磨損部位，風機開啟運轉正常，降低了維護成本，對軸套重復利用延長了使用壽命。

7 電氣儀表控制檢修

由風機維護保養經驗總結：機械找故障點簡單，處理故障時間較長，過程復雜些，相對于機械而言，電氣故障排查時間較長，故障排除相對來說簡單些。對于風機控制類的故障分為：（1）電氣類;（2）儀表類;（3）連鎖控制保護動作類。

電氣故障措施：定期做耐壓和電氣絕緣試驗，繼電保護實驗等，小型電氣元件根據不同的季節做出相應周期的檢查如溫度檢測、接線端子的緊固、動作的靈敏度、使用時間的長短等情況，采取維修措施或更換元件。

儀表類的問題：定期檢驗，零點校準，選用合適的量程及材質等。

連鎖控制保護與控制系統緊密相關，涉及電氣控制、儀表監控、工藝安全、信息通訊等方面。

基于計算機技術與通信技術的綜合應用，利用上位機監控風機的運行狀態，數據采集及歸檔，趨勢顯示，報警顯示等功能。本套控制系統采用冗余控制器，若有一套控制器出現故障，冗余控制器可實現自動切換，不影響系統及現場設備的運行，安全性高，操控靈敏，大大降低了設備故障概率。編程、監控、操作等功能可集成于一臺工控機上，便于系統的升級、維護、調試和操作。通訊是本系統的重要組成部分，也是SO2風機系統平穩運行的關鍵因素，現場信息采集通過Profibus通訊與控制器連接，進行數據交換。高壓柜的電流、電壓信號通過Modbus通訊與控制器連接，來監視風機運行的電氣信息。多個控制器之間的通訊是通過光纖環網來實現的，本套DCS系統支持第三方軟件通訊，以太網也是其通訊的重要組成部分。

8 設備運維周期

制定設備運行周期維護表，定期對設備進行檢查維護，延長設備使用壽命。

9 結束語

通過對風機檢修過程中部件及方法的優化，使后期對風機維護管理更加便捷同時也降低了設備維護成本，制定定期維護管理表為風機連續正常運行提供保障。

參考文獻：

[1]SO2風機操作維護手冊[Z].

[2]楊國才.閃速煉銅工藝，設備與控制[M].冶金工業出版社，2010.