空氣懸浮風機在純堿行業(yè)的應(yīng)用

(唐山三友化工股份有限公司純堿分公司，河北唐山 063305)

1 風機在氨堿法純堿生產(chǎn)中的作用

氨堿法純堿生產(chǎn)中很多工序均需要用到風機，它的作用主要有以下幾點：

1)提供生產(chǎn)過程所需物料。如石灰窯的底部送風機，送入空氣以提供石灰窯內(nèi)焦炭燃燒所需氧氣。

2)提供生產(chǎn)所需能量。

如重堿濾過鼓風機，提供給各濾堿機，將濾網(wǎng)上的堿層吹下或吹起，以使濾網(wǎng)恢復吸堿能力，滿足下一吸堿循環(huán)所需條件。濾堿機底部吹風使堿車內(nèi)堿液鼓動起來，防止堆積沉淀。

向流化床內(nèi)吹風以使流化床內(nèi)物料成流化狀態(tài)，加快和促進能量轉(zhuǎn)換，起到冷卻作用。

3)提供生產(chǎn)所需輸送物料的動力。如干法蒸餾中灰粉的輸送，將灰粉用壓縮空氣，通過氣力管道輸送到所需位置。

4)提供布袋等除塵設(shè)備中布袋過濾除塵能力的再生所需抖動力。如石灰車間、成品車間、重堿車間、重灰車間等的布袋除塵器，采用逆向脈沖間斷吹風以使布袋外壁掛上的粉塵回落到物料中，恢復布袋的過濾能力。

5)為作業(yè)現(xiàn)場提供新鮮空氣，保障職工安全。如入罐作業(yè)時，需向罐中通風置換，送入新鮮空氣和使內(nèi)部氣體與外部氣體循環(huán)，以保證內(nèi)部作業(yè)人員始終有新鮮空氣，以保護職工安全。

本文主要針對濾過濾堿機所需鼓風機為例介紹渦輪空氣懸浮風機的應(yīng)用。

2 傳統(tǒng)羅茨鼓風機的工作原理及優(yōu)缺點

純堿行業(yè)濾過工序所使用的鼓風機大部分為羅茨鼓風機，而羅茨鼓風機不管是立式或臥式，兩葉式還是三葉式，都是利用葉形轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)作相對運動來壓縮和輸送氣體的回轉(zhuǎn)鼓風機，是靠轉(zhuǎn)子軸端的同步齒輪使各轉(zhuǎn)子保持嚙合。轉(zhuǎn)子上每一凹入的曲面部分與氣缸內(nèi)壁組成工作容積，在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)過程中從吸氣口帶走氣體，當移到排氣口附近與排氣口相連通的瞬時，因有較高壓力的氣體回流，這時工作容積中的壓力突然升高，然后將氣體輸送到排氣通道。各轉(zhuǎn)子依次交替工作，轉(zhuǎn)子間互不接觸，兩端有密封的帶潤滑的齒輪箱，故排出的氣體不受潤滑油污染。羅茨鼓風機結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適用于低壓力場合的氣體輸送和加壓，也可用作真空泵。

羅茨鼓風機的排氣量為0.15～150 m3/min，轉(zhuǎn)速為 150～3 000 r/min。單級壓比通常小于1.7，最高可達2.1，也可以多級串聯(lián)使用。

羅茨鼓風機的缺點：由于周期性的吸、排氣和瞬時等容壓縮造成氣流速度和壓力的脈動，因而會產(chǎn)生較大的氣體動力噪聲，氣量大的噪音在100 dB左右，我廠實測鼓風機處噪音為112 dB。此外，由于轉(zhuǎn)子之間和轉(zhuǎn)子與氣缸之間的間隙會造成氣體泄漏，從而使效率降低。另由于需要備機，開用后的鼓風機轉(zhuǎn)子上容易生銹，再次開啟時困難。兩端齒輪箱由于油封不嚴存在漏油和串油現(xiàn)象，需經(jīng)常進行維護和檢修。

針對羅茨鼓風機噪音大，效率低、耗能高等弊端，曾采用加隔音罩和消音器，噪音雖有一定的下降，但效果均不理想。

3 渦輪風機的性能

選用一種新型風機替換羅茨風機將是風機發(fā)展方向，而渦輪式和蝸殼式目前針對濾過所需風量和所需吹風壓力，均為較好選擇。

3.1 渦輪風機與羅茨風機的對比

根據(jù)傳統(tǒng)羅茨鼓風機與渦輪鼓風機技術(shù)指標對比(表1)和現(xiàn)場實測渦輪風機無論從環(huán)保還是節(jié)能方面，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)羅茨風機，只是前期投資較高。單臺風機送風量羅茨風機也無法和渦輪風機相比。

表1 傳統(tǒng)羅茨風機與渦輪風機指標對比表

3.2 幾種渦輪風機的對比

渦輪風機又分為齒輪增速風機、磁懸浮風機、空氣懸浮風機。蝸殼式風機同樣也具有渦輪風機的優(yōu)點。

現(xiàn)在渦輪風機廠家均采用渦輪與蝸殼同時使用，可使風機的優(yōu)越性能更加提升，區(qū)別只是在傳動形式和轉(zhuǎn)子軸承方面，表2為幾種新型渦輪風機的對比。

表2 幾種渦輪風機技術(shù)指標對比表

4空氣懸浮風機在重堿過濾工序的應(yīng)用

我廠現(xiàn)有6臺(開5備1)90 kW電機帶動的羅茨鼓風機，如使用空氣懸浮風機的話，僅需要2臺TB200H-0.4型風機(160 kW電機)即可滿足生產(chǎn)需要，即用320 kW電機代替450 kW電機耗電即可達到現(xiàn)有送風量和壓力要求，且由于新型空氣懸浮風機具有變頻調(diào)節(jié)，實際節(jié)電效益會更見明顯。

另考慮我廠濾過改造增加吹風卸料后風量需求會有所增加，使用現(xiàn)有型號的羅茨風機的話仍需購進4臺風機才能夠滿足生產(chǎn)條件，既增加360 kW的耗電，并且會增加更大的噪音，還需要耗費大量潤滑油和更多的人力物力去維修，而選用渦輪風機僅需要再增加一臺即可滿足需要。

綜上，我廠選用渦輪空氣懸浮風機替代傳統(tǒng)羅茨風機，既可以滿足現(xiàn)有生產(chǎn)需要，又可以滿足吹風卸料所需風量要求，同時大幅度降低現(xiàn)場噪音，保護職工身體健康。

4.1 前期調(diào)研

因空氣懸浮風機為韓國專利技術(shù)，目前也只有韓國能夠生產(chǎn)制造，在我國純堿行業(yè)從來沒有使用過，為了確保投用效果，我廠對國內(nèi)多個空氣懸浮風機國內(nèi)使用廠家和代理廠家進行了實地考察。通過實地考察確認空氣懸浮風機的實際噪音、運行狀況、日常維護、備件供應(yīng)及售后保障等方面，均能夠滿足我廠濾過羅茨鼓風機的替換要求。其中一個使用廠家已連續(xù)運行8年，僅更換過電路板，基本沒有較大維修。

4.2 安裝調(diào)試和維護

空氣懸浮風機噪音低，振動小，安裝非常方便，只需一塊平地，風機就像家庭冰箱一樣，放好后調(diào)整水平即可。由于空氣懸浮風機轉(zhuǎn)速較高，最高的能達到50 000 r/min，所以進氣質(zhì)量尤為重要，不能含有粉塵顆粒。解決方法：我廠采用廊道式進風口，進風口使用兩道濾網(wǎng)，依次為粗過濾、精過濾，另為了保險起見，在風機房的窗戶上又增加一層空氣過濾棉，投用后只需要根據(jù)風機設(shè)定的程序報警定期更換過濾棉，每次更換時間約1 min，采用雙層濾網(wǎng)后可實現(xiàn)不停機更換。過濾棉可以使用直流水沖和壓縮空氣吹掃即可恢復過濾功能。整個空氣懸浮風機沒有使用潤滑油，故不存在潤滑油污染問題。

4.3 實際應(yīng)用

我廠選用KTURBO TB200HP-0.4型全韓國進口空氣懸浮風機，此型號風機有定壓、定頻和定功率三種運行模式控制，且具有就地觸屏控制和遠程調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，遠程接入原DCS控制系統(tǒng)。2017年10月先投用一臺空氣懸浮風機，設(shè)定出口壓力和原羅茨風機相同，停用3臺羅茨鼓風機，試運行一個月，滿足生產(chǎn)需求風量，整機運行平穩(wěn)，操作簡單，現(xiàn)場噪音從115 dB降到95 dB(空氣懸浮風機廠房噪音低于80 dB)。再次投用第二臺空氣懸浮風機，全停剩余3臺羅茨鼓風機，原現(xiàn)場噪音降至78分貝(空氣懸浮風機廠房仍低于80 dB)，滿足了職業(yè)健康要求。兩臺空浮風機替代6臺羅茨風機，風量滿足當時生產(chǎn)要求。根據(jù)進風口壓力，每星期更換一次進口粗過濾棉，費用僅需幾元錢。

隨著濾過工序投用吹風卸料流程，兩臺空浮風機不能滿足備機要求，需增加4臺羅茨風機的風量。我廠再次新增兩臺空浮風機，直接淘汰羅茨風機，新增風機投用后開三備一，現(xiàn)場噪音未增加。運行至今無任何維修，沒有冷卻水、潤滑油等消耗。

5 效益核算

四臺新型風機并電器增容改造費用投資約300萬元，總功率540 kW，送風量680 m3/min，若羅茨風機滿足相同條件的話需要9至10臺運行，按9臺計算約810 kW，630 m3/min的送風量，兩者耗電費用相差(不考慮新型電機效率高于現(xiàn)羅茨風機效率簡單計算)近100萬元。