湿法磷酸脱氟尾气风机叶轮的改造

2022-05-19杨伟根胡志亮訾春福

磷肥与复肥 2022年4期

杨伟根，罗通，胡志亮，訾春福，尹松

（云南磷化集团有限公司，云南昆明 650600）

云南磷化集团有限公司30 万t/a 磷酸装置是由中国五环工程有限公司设计，装置以磷矿和硫酸为原料，采用二水法生产工艺，产品供下游饲料级磷酸盐装置使用。

磷酸装置脱氟尾气风机是脱氟工序的关键设备，有气体交换、带走多余生产热量、为洗涤气体提供动力等作用，其运行正常与否直接关系到脱氟系统安全环保及生产效率问题。而在日常生产中经常出现因风机振动过大紧急停车的情况，严重影响了脱氟系统生产效率。脱氟尾气风机投产后，不断尝试对叶轮材质进行更换，未找到较为合适的材料，后采取在叶轮表面衬D3 胶板的形式，提高了风机叶轮的使用寿命，但使用过程中叶轮结垢严重，需要经常停机清理，清理过程中会对衬胶表面造成损伤，导致叶轮无法使用；同时叶轮使用中，由于较大固体颗粒物进入尾气系统，冲击叶轮，会造成胶板损坏，进而引起风机振动［1］，导致损坏，制约装置长周期连续运行。

1 脱氟工艺简介

磷酸装置脱氟工序采用塔式空气吹净脱氟工艺。在脱氟塔内添加脱氟剂活性SiO2，浓缩后的湿法磷酸脱除重金属后循环加热为热磷酸喷淋于脱氟塔，浓磷酸液滴与常温空气逆流接触，磷酸中HF、H2SiF6转化为SiF4逸出，从而得到氟浓度较低的磷酸［2］。

磷酸中部分显热和氟化物（HF、H2SiF6）以水和SiF4形态进入空气，使空气升温增湿变成含氟废气自脱氟塔顶排出。含氟废气经除沫器除去夹带的磷酸液沫后进入第一、第二洗涤塔，用稀氟硅酸溶液进行2次洗涤净化，再经除沫器分离掉所含液沫后被尾气风机送入第三洗涤塔，经稀氟硅酸溶液进一步洗涤达标后放空。在此过程中由于系统内产生大量硅胶，经过一定时间就会产生结垢物。

2 叶轮运行过程中存在的问题及分析

2.1 结垢速率加快

在原有F9-38NO14D 叶轮上外衬D3 胶板并没有改变叶轮曲面多的结构特性，而且胶板表面光滑度要低于不锈钢。虽然衬胶后压缩了风道空间，一定程度上加快了风速，但是作用较小，相比不锈钢叶轮结垢速率加快。

2.2 清理难度增加，无法重复使用

胶板较脆，清理和使用过程中胶板有任何的损坏则必须重新衬胶。硅胶结垢物较硬，叶轮衬胶后就无法直接使用电镐等进行清理，若使用高压水枪无法清理时则必须重新衬胶。衬D3胶板的叶轮目前最长的使用周期可以达到6个月［2］，因清理困难基本无法重复使用。而且衬胶叶轮本体材质为碳钢，经过多次撕除旧胶板、打磨、外衬新的D3胶板、高温硫化处理，也会影响到碳钢叶轮的使用寿命。

2.3 平衡精度较差

相比于不锈钢叶轮，衬胶叶轮动平衡调校难度大而且存在局限性。衬胶叶轮的动平衡只能采用打磨质量较大一端的外衬来控制，而胶板允许打磨厚度不能超过自身厚度的1/2，否则将会影响胶板的防腐性能。一般新的衬胶叶轮安装后振动值就达到200 μm以上，而振动值一旦超过300 μm就需要监护运行。新不锈钢叶轮安装后的振动值可以控制在50 μm左右。所以衬胶叶轮安装后需要频繁地对叶轮加水冲洗以降低结垢速率，否则使用周期会明显缩短。

3 改造措施

3.1 防腐材料选择

在多年生产过程中使用了不同的防腐材料对叶轮进行防腐，主要的优缺点见表1。

表1 不同防腐材料应用情况

3.2 叶轮材质及型号的选择

前期考虑到生产成本，需要重点考虑有效的利用现有叶轮来延长使用周期。后期将原有叶轮消耗以后，开始试用新材质叶轮。在试用新材质叶轮的同时，考虑满足生产要求前提下降低结垢速率的新结构形式叶轮，见表2。

表2 各种材质叶轮的使用周期

F7-46NO16D 型号的叶轮相比F9-38NO14D 型号的叶轮所有参数都没有做出大的改动，保证了原有设备能平稳运行，叶轮直径增大20 cm，现有机壳可以安装，叶片结构变得简单无曲面结构，更易清理。叶轮型号参数对比见表3。

表3 叶轮型号参数对比

4 改造效果

4.1 运行周期

2020 年6 月9 日在A 系列安装进口904L 材质F7-46NO16D叶轮后，装置一直稳定运行至2021年6月8日，连续稳定运行12个月。振动值一直控制在200 μm 以内，对叶片腐蚀较严重部分进行修复，预计还可以稳定运行6个月以上。

4.2 效益分析

原叶轮平均使用周期2 ～3 个月，价格70 000元/个，衬胶30 000 元/次。改造后叶轮使用寿命12个月以上，价格160 000元/个。原叶轮按使用寿命6个月，衬胶2 次计算，单机月消耗费用21 700 元；新叶轮按使用寿命12个月，单机月消耗费用13 333元，单月叶轮消耗费用下降8 367 元。更换叶轮检修费用为3 300元/次（人工费+吊车费），更换一次叶轮耗时4 h，脱氟需降一半负荷生产，直接影响产量70 t 以上。更换新叶轮每年可直接节约费用（旧叶轮以平均每年更换3 次计，增加产量效益暂不计）：（3 300×3+8 367×12）元/a=110 304元/a。