硫磺回收装置鼓风机布置及配管研究

2018-06-07郝文亮

山东化工 2018年10期

郝文亮，李晓，殷静

(山东三维石化工程股份有限公司青岛分公司，山东青岛 266071)

离心式鼓风机的主要构件是叶轮和机壳，其工作原理是机壳内的叶轮固定于由原动机拖动的转轴上。当原动机带动叶轮旋转时，叶片间的气体也随叶轮旋转获得离心力，并使气体从叶片间的出口甩出。被甩出的气体挤入机壳，于是机壳内的气体压强增高，最后被导向出口排出。气体被甩出后，叶轮中心部分的压强降低。外界气体就能从风机的吸入口通过叶轮前盘中央的孔口吸入，源源不断的输送气体。

离心式鼓风机是高速运转机械，轴承、轴瓦处转动摩擦发热，为防止轴承、轴瓦超温烧损，保证机组正常运行，必须设置润滑油系统，通常称为油站。油站包括油箱、高位油箱和油泵、冷却器、滤油器等。

以下主要探讨某大型硫磺回收装置鼓风机布置及配管设计的相关问题，该装置共三台离心式鼓风机，每台风机均配备润滑油系统。

1 鼓风机的布置

1.1 鼓风机厂房

根据鼓风机的具体使用环境，可考虑采用厂房内布置、露天布置或半露天布置，由于本次讨论的风机位于南方常年高温多雨地带，且鼓风机制造厂要求风机主要部件、润滑油站及高位油箱均需考虑防雨设计，在充分考虑了工艺流程、经济性、生产维修方便等因素，经与建筑专业协商，本次设计采用半敞开式厂房，这样既能满足防雨要求又节省投资。

确定了厂房的形式，则应进一步确定厂房高度。厂房高度的确定应考虑如下因素：吊车轨顶标高和高位油箱的安装高度。根据鼓风机制造厂提供的资料，风机最大吊装部件为6吨，为检维修方便在厂房内安装了防爆电动单梁起重机。然后根据起重机制造厂返回的吊钩最小高度，并考虑吊车运行时不碰厂房内的设备和管道，从而确定出吊钩高度，最终计算出起重机的轨顶标高。规范规定高位油箱的安装高度应符合制造厂的要求[1]，制造厂返回资料要求高位油箱入口法兰至鼓风机机轴中心线的垂直距离为6米。以上两个高度确定后再根据相关的标准规范最终确定了鼓风机厂房的结构高度。

1.2 鼓风机基础

离心鼓风机基础应考虑隔振，且应将基础与厂房基础相互脱开，不应与其他建构筑物基础相连[1]，故本次设计每台鼓风机均单独设置基础。

鼓风机的基础形式需根据其结构特点确定，由图1可以看出，鼓风机主体底板与电动机底板不在同一高度，风机主体底部形状不规则，且底部有鼓风机内部排凝口，需要单独引至鼓风机基础外。其特殊的结构特点需在设计时格外注意，为免设备底部与基础碰撞，此处必须由制造厂提供准确的风机外形尺寸或土建基础设计时需要的预留净空。

图1 鼓风机结构

风机基础高度的确定应考虑附属管道布置不妨碍通行，以及润滑油回油管坡度的要求。规范要求润滑油回油总管在流动方向上应有4%～5%的坡度[1]，首先根据润滑油站配管所需的最小净空确定了润滑油站的基础高度为400mm，然后由风机润滑油回油口至润滑油站的管道坡度为4%，且回油管管道不妨碍通行，确定了风机基础高度为3300mm。

1.3 鼓风机及其附属设备的布置、安装及检修

鼓风机及其附属设备的布置应满足制造厂的要求；宜布置在被抽吸的设备附近，其附属设备宜靠近机组布置；当基础较高时，宜设置操作平台[1]。

本次设计中的三台鼓风机需考虑防雨，故厂房设计成半敞开式，占地面积较大，为便于吊装检修，故将其放置在装置的西北角。由图2可以看出，三台鼓风机并排布置，每台风机对应的油站均靠近风机布置，高位油箱置于10米平台，并设置了斜梯。为方便操作风机进口阀门，在风机基础附近设了3200mm平台。为方便风机检维修，在厂房左侧预留有吊装孔，鼓风机及其附属设备的布置见图2。

图2 鼓风机及其附属设备的布置

2 鼓风机的配管

2.1 空气管道的布置

风机进出口管道的布置在考虑管道柔性、管口的作用力和力矩的条件下，应使管道短，弯头数量少；当管口为上进上出时，在风机进出口管道上宜设置一段可拆卸短管[1]。

图3 进出口管道的布置

图3左图为进口流程图，进口管道附件主要包括进口过滤消音器、仪表流量计、气动蝶阀、手动蝶阀等。兼顾考虑入口过滤消音器的支撑，以及流量计前3后3的直管段要求后，设计管道走向如图3右图所示。管道消音器安装于北侧6500mm高度的横梁上，在靠近风机入口的直管段两端均设置可拆卸法兰，直管段中间部位焊接有吊耳，检修风机时，可先将风机上方直管段两端法兰拆开，用起重机将该管道吊走。

图4为风机出口流程图，典型的出口流程主要包括防喘振设计，出口止回阀，出口气动蝶阀，出口手动蝶阀。具体配管形式如右图所示，需操作的阀门及仪表均位于地面上。为方便检修，也在风机出口管道出口直管段两端设置了可拆卸法兰，直管段中间部位焊接有吊耳。由于此处风机出口压力较低只有0.17MPa，应格外注意出口止回阀的选择。为使止回阀在低压状态下也能正常开启，需要用弹簧打开所需压力小的止回阀，例如本次厂家供货为对夹双瓣旋启式止回阀。当多台风机并联操作时，为避免由于每台风机流量压力不同而在排气管道合流处产生气流顶撞，将每台风机排气管道顺气流流向与总管斜接。

该风机用于大型硫磺回收装置，其进出口管径较大，阀门自重也较大，在设计时需格外注意管道的支撑荷载问题。本次设计将风机进口管道布置在3200mm平台，故将多处管道支撑设置在平台上。为避免管道支撑直接落在钢格栅上，而造成平台局部塌陷，故将管道支撑荷载提交结构专业，让结构专业考虑管道支架处平台的横梁设计。

图4 风机出口流程图

另外，风机进出口均设计有气动蝶阀，由于阀门较大，其执行机构较长(最长的执行机构将近1700mm)，设计时应注意避免其与管道上其他阀门、仪表、管道立管及土建横梁相碰。若空间有限，可以考虑与仪表厂家协商在供货时将执行机构旋转一定角度安装。本次设计过程中，在会签土建图纸时发现有一

台风机出口管道上的气动蝶阀与结构专业的斜撑相碰，遂与仪表供货商沟通，将执行机构旋转90°，从而避免了在现场安装阶段出现问题，耽误工期。

2.2 润滑油管道设计

为保证润滑油质量，从过滤器出口至机组各供油点的所有管道、管件、阀门等的材质均为不锈钢，各供油支管与总管均应采用法兰连接[1]。

全部回油管道及其管件的材质均应为不锈钢；回油总管在流动方向上应有向下4%～5%的坡度；各回油支管上，均应在易于观察的部位设置视镜，以观察回油情况；各回油支管上应设置温度计，以了解各轴承温度的变化；回油支管与总管均应采用法兰连接；回油管道上不得设置阀门；高位油箱与机组供油总管相接应短而直，不得出现“U”形；为便于管道去污清洗及酸洗钝化，管道应分段用法兰连接，最长段不宜大于4m，每根管道弯头数量不应多于2个[1]。

由于润滑油管径较小，在配管时，经常会被忽视，所以在施工时经常会出现管道内积油、配管不合理等现象。此处设计时应严格执行规范要求，且应注意避让风机基础和其他管道。本次设计，将经常操作的阀门、温度计、压力表和试镜等在3200mm平台上靠近设备安装。由建筑专业为穿过平台的管道设置预留洞，以避免管道与平台横梁碰撞。

润滑油管道设计时应注意，供、回油管道上的视镜、温度计、压力表、阀门等通常会在技术协议中要求供货商自带。设计人员负责在配管时指定安装位置，并给出相关管道和管件材料。此时，切记要在协议中标明配套法兰所选用的标准规范，以避免供货方与设计方采用的标准不一致，造成现场无法安装。