大型进口风机的设计选型及应用

　　介绍了进口风机的结构特点，列举了设计选型的实例，分析了风机效率影响因素，指出选用进口风机需要考虑的因素。

　　冶炼烟气；硫酸生产；风机；结构；效率当前我国冶炼烟气制酸规模在逐步增大，对硫酸风机的要求也在不断提高。为了确保冶炼系统的正常生产，硫酸风机不仅要适应较大的气量，同时还要有较好的稳定性。因此，近年来我国一些规模较大的硫酸厂多选择单台进口风机配置。本文介绍了进口风机的结构特点，并对近年来硫酸系统设计时进口风机的选用情况进行总结。

　　1大型进口风机的结构特点SFO型进口风机为单机离心式风机，具有开式、悬臂式叶轮和独立的坚固轴承箱。风机主要包括离心压缩机、独立的轴承支撑座、增速齿轮箱、连轴节、底座、进口导向叶片调节装置、振动检测系统、供油装置、电机及备品备件。其结构特点为：风机外壳可垂直或水平分开，由灰铸铁材料制成，外壳上设有观测、清理和排污的开口。

　　采用碳环材料轴封，轴封的外壳和风机涡轮的后外壳通过法兰连接，轴封外壳可水平分开，可在不拆主轴的前提下，很容易地观察和更换主轴密封件。

　　风机叶片一般为14片，材料为StE460，叶片的直径不同，叶片的厚度有所不同。

　　风机设有一个单独的轴承支撑座，可水平分开，便于更换液压轴承的瓦片。在轴承上装有一个双支PT100的铂电阻温度计，用于监测主轴承的温度。

　　齿轮箱设计为水平半开式，便于对齿轮和轴承进行观察和维修。内部为带强力润滑的滑套液压轴承，带主齿轮油泵，每个轴承上设有PT100轴高飞（1974―），男，北京人，工程师，长期从事硫酸工程设计工作。

　　承温度探头。

　　440mA输入信号传感器、电动执行器、输入/输出限位开关和用于紧急情况下操作的手柄，可在2090*之间调节。采用叶片控制装置系统，可使风机在低负荷下保持较高的效率。

　　在压缩机和齿轮箱之间采用挠性连轴节，在齿轮箱和电机之间采用弹性连轴节。

　　压缩机和齿轮箱共用钢制焊接底座，电机通过地脚螺栓固定在地基上。

　　在压缩机叶轮侧轴承上有两个探头（X/Y），用来监视轮子的震动情况，传感器与输出模块相连，输出4-20mA信号。在风机出口侧装有特殊的喘振监测装置。

　　供油系统为风机齿轮箱、轴承支座和电动机供油，由润滑油储油箱、机械驱动主油泵、电动驱动辅助油泵、紧急油泵、冷却器、电加热器、控制阀等几部分组成。

　　风机仪表系统主要包括压力表、压力传感器、压力开关、温度计、温度开关、油位指示开关、润滑油指示开关等几部分。

　　等厂商生产的电机，电机设水冷却系统，风机厂家根据情况选择同步、异步、调频电机。

　　风机出口一般为水平方向和垂直向上方向，根据配管及风机房配置情况确定风机出口方向，选用水平出口的厂家较多。

　　目前国际知名风机生产厂商为德国KKK公司和美国GE公司，两家公司的产品在我国都有使用，二者在风机的设计上存在着细微的差别。

　　2大型进口风机的选型及应用SFO18风机在金川的应用德国KKKSFO18型风机为目前国内冶炼烟气制酸系统上选用的大气量的进口SO2风机，2005年10月经调试后在金川公司化工厂投入使用。

　　800mm，工况气量为313 812m3/h，额定电机功率5 750kW，配备TECOWestinghouse生产的异步电机。风机转速3片厚度35mm，叶片数14.目前风机运行状况良好。

　　SFO14风机在云铜的应用为了适应生产过程中烟气量的波动，在风机的选型上通过选配调速偶合器和进口导向叶片来实现烟气量的调节。生产实践证明，这种选型对烟气量波动比较大的工况较适用。

　　云南铜业股份有限公司硫酸厂采用了这种风机选型，2001年投入使用的两台SFO14型风机，设计工况气量为16428m3/h，配套电机为ABB无刷励磁三相同步电机，额定功率3000kW，采用降压启动装置。同时配有德国VOITH透平公司生产的齿轮式调速偶合器。连续允许的转速范围为19004065r/min和8004 200r/min，在低于压缩机低转速800r/min或者操作要求控制在12004900r/min限制范围内时，可使用进口导向叶片进行流量调节。

　　电机转速为1500r/min，风机转速经过齿轮式调速偶合器调速后可在800 4065r/min之间变换，设计正常工作转速3704r/min. SFO9风机在铜陵金昌冶炼厂的应用在风机选型过程中，也通过采用选配高速齿轮组的方式来适应烟气量的阶段性变化。

　　铜陵金昌冶炼厂在2002年投入使用的SFO9型风机，选用的是ALSTOM的高压鼠笼式异步感应电机，额定电机功率为2 400kW，配备了高速齿轮组以满足两种运行方式的要求。方式一的正常工作气量为85 519m3/h（工况），大气量为96况），风机转速6259r/min，电机转速1485r/min；方式二的正常工作气量为96248m3/h（工况），大气量为107730m3/h（工况），高速齿轮组后风机转速SFO9风机在内蒙古巴彦悼尔紫金有色金属有限公司的应用对小烟气量风机的选型，一般仅选配进口导向叶片以减少投资。

　　内蒙古巴彦悼尔紫金有色金属有限公司SFO9风机于2006年初安装、调试，该风机的工况气量为109 590m3/h，风机转速1485r/min，电机额定功率2 750kW.电机TECOWestinghouse生产的高压鼠笼型异步电机。风量由进口导向叶片调节，没有配备液力偶合器和调频电机。

　　3风机设计选型中存在的问题及分析3.1风机的效率问题在实际生产中经常会出现风机功耗高、效率低的问题，主要原因是风机选型不当。风机的效率可以考虑在以下几方面改善：改进叶轮结构。传统叶轮装有二维叶片，改进的叶轮采用后弯结构，装有三维叶片，具有更高的效率，振动减小，运行更加稳定。

　　改变入口导向叶片角度。通过改变导向叶片的角度，使风机在低负荷下也能保持相对高的效率。

　　采用变频调速。在气流波动比较大的情况下，通过变频调速控制，使风机在气流波动的情况下仍能够保持较高的工作效率。

　　更换高速齿轮组。通过更换高速齿轮组，使风机能够适应更高的气量，主要适用于气量比较稳定的情况。

　　采用液力偶合器。电机转速不变，通过液力偶合器的调节来改变风机的转速。

　　3.2选用风机应注意的问题为了使风机适应冶炼烟气的波动性，风机使用厂家通常选择风机配备入口导向叶片、变频调速电机、液力偶合器、高速齿轮组等方式。具体方式需要根据实际烟气状况以及对一次性投资和长期操作费用比较后做出选择。

　　选用进口风机时还要考虑风机供货周期问题，进口风机供货周期比较长，一般风机制造厂在收到预付定金后一个月发出风机工作参数及主要设备外型尺寸，用于风机使用厂家考虑厂房布局、安装和起吊能力等。收到预付定金后两个月，风机厂商发出仪表清单、基础静态和动态负荷数据。整个风机从定货至到货总的时间在10个月以上，所以风机用户要预先计划好施工和投产时间，以免因为风机影响整个生产。

　　4结束语随着我国内硫酸厂规模的扩大，越来越多的硫酸厂选用进口风机。进口风机具有效率高、维护少、运行波动频繁程度、调节方式，以更好的满足生产需要。

　　稳定的特点，设计选型时应着重考虑风量波动范围、（上接第37页）当浸出液后续电积沉铜时，要求完全脱硝。

　　资料表明：还原性浸出液在适宜酸度下可以方便地将NO3降到很低，达到电积沉铜的工艺要求。

　　试验时浸出液中没有发现硫酸钙晶体，用氯化钡检验表明浸出液中SO/-微量。经煤油热溶回收试验，浸出的硫中硫磺回收率>96，残渣中未浸出硫主要是黄铁矿中的硫。

　　2.4扩大试验按新设计的浸出工艺流程，进行了黄铜矿完全湿法制取氧化铜、硫酸铜的扩大试验。

　　采用两个1m3反应釜交替进行逆流两级浸出。

　　一个1m3反应釜进行氧化氮吸收和还原性浸出液的氧化、沉铁。浸出釜各由一带回流冷凝器的出气管与氧化釜相连，实现硝酸的再生。

　　浸出过程的液固比级4 1，第二级5.51；反应温度105*C.氧化过程氧气由釜底导入，复合催化剂的量为1，反应温度95*C，用液封保持釜压力1961-2452Pa.试验结果：4.5h铜浸出率稳定在97以上；浸出液催化氧化一次除铁率>85，循环累计除铁率>97；氧化速率大于两倍浸出速率。工艺流畅、操作平稳。

　　3结论硝酸催化氧化、氯化铜浸出是黄铜矿的有效浸出方法。优化的浸出条件是：硝酸用量1.0，C（HCl）=0.50mol/L，反应温度95C.硝酸催化存在的问题是pH>1.5时催化作用较弱，难以用于浸出液氧化水解除铁。

　　采用受酸度影响较小的复合催化剂及浸出、氧化分离式工艺，4.5h铜浸出率达97以上，氧化除铁率达97，可实现黄铜矿浸出的综合优化。

　　吴利生。低成本处理硫化铜矿新工艺。有色冶炼，1999，28（2）：42-朱屯。现代铜湿法冶金。北京：冶金工业出版社，2002，10：227-刘纯鹏。铜的湿法冶金物理化学。北京：中国科学技术出版社，吴宏海。硝酸生产中NO氧化方法的选择。河南化工，1995，（6）：石伟，涂桃枝，杨寒林等。催化氧化酸浸法处理锌精矿的研宄。