大流量SO2介质单级悬臂鼓风机的研究

刘亮 代彬 牟学甲

摘 要：通过对行业市场的深入了解分析，针对近年来规模不断扩大的SO2烟气制酸工艺，在研发过程中，应用了自主研发的大流量系数高效模型级，并且在结构上进行了适应工艺环境的设计，将此类风机进行规划，涵盖了流量在100000-300000m3/h的单级悬臂离心鼓风机。

关键词：SO2烟气制酸;单级悬臂鼓风机

随着冶金及制酸工业的进一步发展，成套规模愈发大型化，现阶段80万吨/年的制酸项目逐年增多，所需配套的流量在30万m3/h的SO2鼓风机需求增加，市场前景可谓相当广阔。

目前该工艺对应的机型大多为双层布置，存在体积过于庞大、安装检修困难、占地面积过大等不足，没有竞争优势，亟需改进。与之对应的，国外机组多选用单级悬臂组装式鼓风机，但价格较高，外商的价格垄断让国内用户难以承受。为适应未来装备制造业从传统产业向高新技术领域转移，从低附加值向高附加值转移的发展趋势要求，对SO2鼓风机的研究必将显著提高产品品质及市场竞争力。

1 主要研究内容

1.1 鼓风机结构

SO2烟气制酸鼓风机的本体为轴向进气、径向排气，其接口为法兰连接，单级悬臂式结构，输入介质为含SO2的混合气体，要求密封安全可靠。鼓风机机壳由碳钢焊接制成，垂直剖分，便于安装与检修。在机壳的下部设有排渣排液孔，以排除在输送SO2烟气时聚结在机壳内部的渣、液能顺利排出。

利用叠片联轴器将鼓风机与变速机、变速机与驱动机联接成整体而增速传动。鼓风机、变速机、驱动机公用一个润滑油系统。鼓风机、变速机、驱动机均采用滑动轴承，强制供油润滑，具有运转稳定，轴承温度低，抗油膜振荡能力强，鼓风机、变速机、驱动机的轴承与变速机增速齿轮的润滑由润滑油系统中的双电动油泵压力供应油润滑。润滑油系统包括主油泵、辅助油泵、油冷却器、油箱、事故用高位油箱、油过滤器、回油视镜、油站范围内的油管路附件及阀门等组成。

此机组单层布置，鼓风机与变速箱撬装在一个公共底盘上，主电机与油站各自单独水泥基础，结构紧凑，安装方便，可以大幅降低用户一次投资工程成本，及日常维护费用，增强了市场综合竞争力。

机组装置参考图

1.2 技术关键点

选用大流量系数，高效的三元半开式叶轮，最大容积流量可达320000m3/h，多变效率达85%以上。大直径叶轮与轴采用端法兰装配的方式，装配简洁，机组运行稳定。轴向进气，入口導叶调节，调节范围宽，调节效率高转子稳定性分析。转子的横向一阶临界转速与工作转速的比值均在60%-75%之间，保证转子运转的稳定性。由于鼓风机各部件体积均较大，设计过程中需充分考虑机组的布置需便于安装、维护及运输等因素。轴端选用充气式迷宫密封，密封效果更好，降低泄漏量;鼓风机及变速箱整体撬装，主电机与油站各自单独水泥基础，鼓风机与变速器、变速器主电机间通过叠片联轴器连接，结构紧凑，节约空间。

进口导叶片数目为11。校核范围取工作转速的90%-110%。得到叶轮前10阶固有频率值，上图为叶轮频率干涉检查图，所有的自然频率都在基频校核线之上，并且第1、2阶自然频率未落在校核线范围内。因此判定该叶轮自然频率校核通过。

1.3 创新点

（1）针对烟气制酸装置，选用大流量系数半开式叶轮，悬臂式结构，垂直剖分机壳，对于检修清洗机组更为方便彻底;

（2）入口导叶调节，调节范围宽，调节效率高，也可采用变频电机或汽轮机变转速调节;

（3）离心鼓风机管道内存在着机械固有频率和气柱固有频率，如果有一个与激发频率接近就会产生共振，为了防止当激发频率等于气柱固有频率又等于管路机械固有频率，造成管路大的振动，可采用对扩压器进行部分切削的方法，从而改变气柱固有频率，避开激发频率;

（4）由于大流量单级悬臂SO2鼓风机的叶轮尺寸较大，甚至叶轮直径达到了1500mm，导致了蜗壳的尺寸也较大，需要考虑运输的问题，运输时将蜗壳拆下运输。

2 小结

单级悬臂式SO2离心鼓风无论在效率、机组布置以及调节方式等方面，都已经达到了国际同类机组的先进水平，通过不断地优化产品结构，降低成本，针对此类型机组的技术改进稳步推进，提升机组的市场竞争力，创造可观的经济效益。

参考文献：

[1]徐忠.离心压缩机原理[M].205-206.

[2]成正朝，牛大勇.组装式离心压缩机的特点及发展趋势.风机技术，2003（4）：3-5.