氧化风机检修

一、氧化风机简述
烟气中本身含氧量不足以将亚硫酸钙氧化反应生成硫酸钙,需要为吸收塔浆液提供强制氧化空气,把脱硫反应中生成的半水亚硫酸钙(CaSO₃·1/2H₂O)氧化为二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂O),即石膏。
氧化风机的选择与氧化风管在浆液中的插入深度有关,应根据升压选择罗茨风机或离心风机。
氧化空气量应根据原烟气含氧量、自然氧化率和氧化空气利用率确定,自然氧化率取5%~30%、氧化空气利用率取20%~40%。氧化风机的风量应按照实际供氧量不小于理论耗氧量300%的原则确定,并应满足氧化率不小于98%的要求。
吸收塔浆池氧化空气分布宜采用喷枪和空气分布管的方式,喷枪设置降温冲洗管路,氧化空气应降温后进入浆池。当采用氧化空气喷枪对浆液进行氧化时,氧硫比应大于2;当采用氧化空气分布管对浆液进行氧化时,氧硫比应大于2.8。
氧化空气进入吸收塔之前要进行增湿主要目的是防止氧化空气管结垢。当压缩的热氧化空气从喷嘴喷入浆液时,溅出的浆液黏附在喷嘴嘴沿内表面上。由于喷出的是未饱和的热空气,黏附浆液的水分很快蒸发而形成固体沉积物,不断积累的固体最后可能堵塞喷嘴。为了减缓这种固体沉积物的形成,通常向氧化空气中喷入工艺水,增加热空气湿度,湿润的管内壁也使浆液不易黏附。
电厂脱硫常用的氧化风机有罗茨鼓风机(双叶、三叶)和离心鼓风机(多级离心、单级离心)两类。

1.罗茨鼓风机原理

罗茨鼓风机属于容积式气体压缩机,其工作原理是:由两个叶轮(或三叶轮)在箱体内互为反方向匀速旋转,使箱体和叶轮所包围着的一定量的气体由吸入的一侧输送到排出的一侧。其特点是:气体脉动变大,负荷变化大;强制流量,在设计压力范围内,管网阻力变化时其流量变化很小;适用于在流量要求稳定而阻力变化幅度较大的工作场合。对于脱硫系统来说,在吸收塔运行液位上下波动的情况下可以提供稳定的氧化风量。但其缺点是噪声大,振动高,效率低,本体漏风率高(约10%),润滑油易渗漏等。

罗茨鼓风机是一种容积式鼓风机,它由一个类似椭圆形的机壳与两块墙板包容成一个气缸(机壳上有进气口和出气口),一对彼此相互“啮合”(因有间隙,实际上并不接触)的叶轮,通过定时齿轮传动以等速反向旋转,借助两个叶轮的“啮合”,使进气口与出气口相互隔开,在旋转过程中无内压地将气缸内的气体从进气口推移到出气口,气体在到达排气口的瞬间,因排气侧高压气体的回流而被加压及输送。两叶轮之间,均保持一定的间隙,以保证鼓风机的正常运转。

2.罗茨鼓风机的特点

(1) 性能方面。罗茨鼓风机由于周期性的吸、排气和瞬时等容压缩造成气流速度和压力的脉动,因而会产生较大的气体动力噪声。此外,转子之间和转子与气缸之间的间隙会造成气体泄漏,从而使效率降低,其效率在68%左右;罗茨鼓风机出口需要喷淋降温设备,避免氧化空气进口处浆液与高温、干燥的氧化空气接触后,浆液由于快速干燥而导致出现结晶的结垢现象。罗茨鼓风机在运行中的噪声高达110dB以上,且为低频段噪声,因此需对风机进行特别处理,普遍采用隔音房来降低噪声。但是这就提高了隔音房里电动机的运行温度,影响电动机的安全运行。因此实际运行中各厂基本上会拆除隔音罩,从而造成噪声无法控制。

(2) 使用寿命方面。罗茨鼓风机一般是铸造灰铁制成,加工精度低(叶轮仅工作表面加工),剩余不平衡量大,风机振动大、易磨损,而磨损后风机性能降低很大。

(3) 传动部分。罗茨鼓风机采用直连式传动或皮带传动,总体运行比较稳定,安装或维护不当时,皮带易打滑。

(4) 风机出口风温。罗茨鼓风机采用压缩气体的方式做功,风机出口风温一般在120℃左右,通过减温水可以保证进入吸收塔的气温满足要求,但风温传热到轴承,易导致轴承温度升高,风机运行风险增大。

(5) 后期的维护量和维护成本。罗茨鼓风机智能化程度低,巡检人员的工作量较大,同时罗茨鼓风机叶轮不平衡量大,风机振动大、易磨损,后期的维护成本较大。

二、罗茨鼓风机结构
罗茨鼓风机是一种旋转容积式气体压缩机,机壳与两墙板围成一整体气缸,气缸机壳上有进气口和出气口,一对彼此以一定间隙相互啮合的叶轮通过同步齿轮做等速反向旋转,借助两叶轮的啮合,使进气口与出气口隔开,在旋转中将气缸容积的气体从进气口推移到出气口。
工作间隙是保证罗茨鼓风机良好安全运行的一个重要参数。工作间隙不能随意改变,间隙过大则压缩气体通过间隙回流量增加,影响风机的效率;间隙过小,则由于产生热膨胀,可能导致此叶轮与壳体间发生摩擦、碰撞。

1.罗茨鼓风机的结构

(1)气缸。气缸由整体式铸铁机壳和两块带侧板的(前、后)墙板合围而成,机壳上开有进气口;侧板主要起定位作用;叶轮型线采用三叶摆线结构,转子应按G2.5~G6.3级精度进行动平衡。

(2)叶轮。叶轮是罗茨鼓风机最主要的零件之一,叶轮型线为渐开线,它不仅要传递功率,而且要确保二转子的同步和间隙分配。

(3)轴。主、从轴采用45号钢制造,主、从轴两端均用滚动轴承支撑在墙板上。

(4)轴密封。轴密封采用浅齿迷宫轴向气密封和V型橡胶油密封,在主轴驱动侧贯通部,配置一组骨架式橡胶油封,既防止副油箱中润滑油的泄漏,又防止灰尘的渗入。

(5)齿轮箱、副油箱。齿轮箱、副油箱由高强度铸铁制成,并根据压升高低分别采用水冷结构,确保箱内润滑油温度不至于过高。

(6)过滤器。能对进入主机前的气体进行过滤,从而保证干净的气体进入鼓风机。

(7)进口消声器。进口消声器采用阻性消声器,主要用以消除鼓风机进口气流噪声,由外筒、内筒、法兰等件组成,采用优质钢板焊接结构,内外筒之间填入玻璃纤维吸声材料。

(8)出口消声器。出口消声器采用优质钢板焊接结构,内填玻璃纤维(低压)或金属丝网(高压)吸声材料。

(9)安全阀。安全阀是系统的一个保险装置,采用紧凑型全启式安全阀。其作用是当负载压力异常上升并超载时,自动开启降压,以保证电动机和主机不被损坏。

(10)止回阀。止回阀用于防止停机时系统高压气体倒流,使鼓风机转子反转,导致管网失控,进而发生故障,同时防止系统灰尘倒流。

(11)挠性接头。挠性接头由橡胶钢骨架压合而成,作用是防止管路与机组之间传递振动,以及因对中不良而引起的附加载荷,具有良好的减振和隔音效果。

三、常见故障及处理
四、检修方法及质量标准

1.拆卸与检查内容

解体注意事项:拆卸时,应在所有连接部分和嵌合件上刻上配合标记,特别是齿轮;拆开的零件要注意清洁,摆放整齐,精密零件不要碰伤划伤;从动齿轮部在不需要调整叶轮间隙时不应分离、拆卸;所有连接部位的垫片在拆卸时应测定并记录其厚度,以便意外损坏时作为更换的依据;安全阀除非特别情况下,不要拆卸。检查内容包括:

(1)拆卸检查联轴器。

(2)检查风机与电动机对中情况。

(3)拆卸齿轮箱盖。

(4)拆卸检查叶轮有无磨损情况。

(5)检查叶轮轴向密封。

(6)拆卸检查定子和端板。

(7)检查轴承和齿轮。

(8)检查主、从动齿轮轴的平行度和中心距。

(9)检查齿轮箱水平度,清洗箱体。

(10)清洗、检查各零部件。

(11)清扫冷却水、消声器系统。

(12)清扫、检查润滑油系统(包括油冷却器、油箱、管线及附件等)。

2.检修质量标准

(1)转子。转子应无严重磨损、腐蚀、变形、损伤及裂纹等缺陷,必要时应对转子进行全面无损探伤检查;轴颈、轴封、止推盘应

无损伤;叶轮流道内应无积垢,叶片无缺损;叶轮工作间隙应符合图表的要求。

叶轮工作间隙要求 单位:mm

叶轮一机壳 叶轮一叶轮 叶轮一前墙板 叶轮一后墙板

0.30~0.40 0.35~0.55 0.30~0.55 0.40~0.60

注 叶轮工作间隙调整方法:

1)叶轮一机壳间隙的调整。是通过机壳与侧板精密配合的定位来保证的,一般不需要调整。

2)叶轮一叶轮间隙的调整。同步齿轮是由齿轮毂和齿圈组合而成的,调整间隙时,拆下定位销,拧松螺栓,转动联轴器(或皮带轮)即可,间隙调整好以后,拧紧螺栓,重新修正定位销孔,并打好定位销。

3)叶轮一前后墙板轴向间隙的调整。在主、从轴前墙板轴承座上有紧固螺栓和调节螺栓,当先拧松紧固螺栓再旋紧调节螺栓时,叶轮就会向前墙板移动,使叶轮与前墙板间隙减小,而与后墙板的间隙增大,反之则叶轮与前墙板的间隙增大,而与后墙板的间隙减小。在调整时须保持轴承座上的法兰边和前墙板的轴承座孔法兰平面之间的四周空隙基本一致,以保证轴承座与墙板的轴承座孔的同轴度,在轴向间隙调整后,在轴承座法兰后面与墙板之间加入适当的调整垫以防间隙窜动。

检修前转子振动值明显增大或超标准以及对转子进行修复或更换零件后应对转子进行动平衡校正。

(2)轴示。轴承表面应光洁,轴承合金与轴承衬结合良好,合金表面无气孔、夹渣、划痕、剥落和裂纹等缺陷,轴承标记清晰,水平剖分面自由间除不大于0.04mm,合金表面粗糙度为0.8。

(3)支撑轴承。轴承与轴接触均匀,接触角60°~90°,接触面积70%以上,接触与非接触部位不得有明显分界线;轴承体与轴承窝径向接第二触要均匀,接触面积不得小于70%。

(4)止推轴承。止推轴承与止推盘接触应均匀,接触面积不得小于370%;各油孔应畅通。

(5)密封。密封表面应平整、无积垢、变形及裂纹。

(6)齿轮箱。齿轮箱体、箱盖、端板等应清洁、无损伤、变形和裂纹,水平剖分面应平整、无划痕,自由间隙应不大于0.05mm;主动大齿轮与低速轴和高速轴的中心距偏差不大于0.05mm;主动大齿轮与低速轴和高速轴间的水平、垂直两个方向的平行度公差值如下。

(7)齿轮。齿轮表面应无积垢、缺损、点蚀、剥落及裂纹等缺陷。

齿轮啮合的齿侧间隙和齿面接触如下。

(8)定子。蜗壳与扩压器应无积垢,蜗壳与机体的接触表面应平整、无伤痕,其自由间隙不大于0.05mm;密封调整垫应安装牢固。

(9)入口挡板(蝶阀)。挡板无积垢;传动部件无严重磨损及腐蚀,转动灵活,无卡涩现象;阀板应无变形和裂纹,开度为0°时应达到关闭状态,开度为90°时应达到全开状态;开度指针与控制臂定位标记正确,开度指示准确。

(10)进、排气管。进、排气管无积垢,连接法兰平面无划痕、变形;伸缩节应安装正确,保证管路自由伸缩,无卡涩现象。

(11)对中找正。机组对中找正时,对中误差不应超过以下极限范围:偏移不大于0.10mm;连接各面平行度在0.05mm内。

(12)排气消声器。排气消声器应清扫干净,无积垢,无阻塞,必要时更换消声材料。

(13)润滑油系统。润滑油管路及附属设备应清洁干净,无杂质、锈蚀及水分等;油过滤器应清洗干净,清洗、更换滤芯或滤网。

(14)其他。基础坚固完整,地脚螺栓和各部连接螺栓满扣、整齐、紧固。

3. 组装

(1)清洗各零部件,修复或更换损坏的零部件。

(2)将驱动侧墙板(带侧板)安装于机壳上。

(3)将转子组从另一侧推入机壳中。

(4)组装齿轮侧墙板(带侧板),并通过选配机壳密封垫保证轴向总间隙值为0.6~0.7mm。

(5)组装两侧轴承座、轴承,并通过选配轴承垫片控制两个轴向间隙的分配。

(6)组装齿轮部,检查叶轮间隙是否符合标准要求。

(7)组装齿轮箱及副油箱,如有必要,重新铰制副油箱与墙板定位销孔。

(8)装带轮或联轴器及其附件。

氧化空气管检修

一、氧化空气管的作用

氧化空气管的作用是向吸收塔底部浆池鼓入空气,为浆池中的亚硫酸钙氧化成石膏提供氧气。

二、氧化空气管的布置形式

将氧化空气导入罐体氧化区并使之分散的方法很多,同时也有多种强制氧化装置,但是目前采用最普遍的方法有两种:一是管网喷雾式,又称固定式空气喷雾器(Fixed Air Sparger,FAS),由于其在吸收塔下半部分均匀布置,又称“面式布置”;二是搅拌器与空气喷枪组合式(Agitater Air Lance, ALS),由于其在吸收塔搅拌器桨叶前布置,又称“点式布置”。

氧化空气管网是由等距离开孔的多根管道组成,并均匀布置在吸收塔浆池中,往浆液内喷入空气的网状装置。

氧化空气喷枪是从塔外斜插入吸收塔侧进式搅拌器前端,并垂直向下喷入空气的装置。喷枪式氧化空气喷嘴是在浆池搅拌器的正前方导入氧化空气,通过搅拌器的作用使空气扩散到整个浆池。喷枪式氧化空气喷嘴的特点是氧化空气的插入深度较大,需要的氧化空气量比排管式小,氧化风机的出口压力要求高。

氧化空气插入深度越深,氧化空气的利用率越高,对氧化空气的用量越低,但是对氧化风机的出口压力要求越高。

三、氧化空气管的材质

目前,吸收塔氧化空气管材质一般选用不锈钢(C-276或1.4529),部分电厂曾经使用玻璃钢管,但其抗压、抗振动性能较差,容易断裂,后逐步更换成不锈钢材质。

氧化风管总体性能要求是:氧化风管任一部分的耐压要求不应低于0.6MPa;氧化风管的使用寿命宜不低于15年。

氧化风管材料选择要求是:

(1)氧化风机出口至增湿、降温装置之间的氧化风管,宜采用一般无缝钢管,不应使用合成树脂管和塑料管;增湿、降温装置至吸收塔入口之间的氧化风管,宜采用玻璃钢管、合金钢无缝钢管,不使用一般无缝钢管;吸收塔内的氧化风管,宜采用合金钢无缝钢管、玻璃钢管。一般无缝钢管应符合《输送流体用无缝钢管》(GB/T 8163—2018)的规定,合金钢无缝钢管应符合《流体输送用不锈钢无缝钢管》(GB/T 14976—2012)的规定,玻璃钢管及管件应符合《玻璃钢管和管件》(HG/T 21633-1991)的规定。氧化风管材质的选用及设计使用寿命参见表4-9。

(2)玻璃钢管道的设计应符合《钢制管法兰垫片和紧固件》(HG 20592~20635—2009)的规定。

(3)制作玻璃管道的基材和辅材应具有良好的化学耐腐性能,耐化学介质性能试验方法应符合《玻璃纤维增强热固性塑料耐化学介质性能试验方法》(GB/T 3857—2017)的规定。

(4)玻璃钢管应壁厚均匀,拉伸性能试验应符合《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》(GB/T 1447-2005)的规定,硬度测定应符合《玻璃纤维增强塑料·用巴氏(Barcol)硬度测量仪测定硬度》(DIN EN59)或《限定外径的聚乙烯管用套节型聚乙烯配件》(ASTMD 2683)的规定。

(5)氧化风管采用除玻璃钢外的非金属材料时,应进行型式检验,并提供完整的材质试验及实际应用报告,并满足氧化风管耐压和使用寿命的要求。

(6)与浆液介质接触的氧化风管及连接和紧固用的螺栓、螺母、抱箍、垫板等应采用耐腐蚀且有足够强度的材料制作,保证氧化风管固定牢固,避免振动而产生松动或断裂。

四、氧化风管可靠性及工艺性能要求

(1)氧化空气系统应设置压力联锁保护功能,并设置安全阀和泄压阀。

(2)氧化风管应优化设计,减少弯头、异径管等增加压损的组件。

(3)吸收塔内部的氧化风管可采用喷枪、管网等布置方式。

(4)氧化风管若以喷枪方式布置,应充分考虑喷枪形式、安装方式管道的支撑方式、搅拌器形式等因素合理配置,以达到最佳的气液混合效果。

(5)氧化风管若以管网方式布置,管间距及开孔率应综合考虑液位、吸收塔形式、是否有辅助搅拌系统等因素进行优化设计。

(6)宜在氧化风管合适位置设置膨胀装置,避免因热膨胀等因素产生应力而导致管道的变形、开裂、接口错位等。

(7)宜在氧化风管合适位置设置增湿、降温装置,且应设在吸收塔液面高度之上。

(8)吸收塔内的氧化风管设计成可拆卸形式,以方便检修。

(9)氧化风管投运前,应进行查漏及分布效果试验,试验应符合《工业金属管道工程施工规范》(GB 50235-2010)和《金属管液压试验方法》(GB/T 241—2007)的规定。

五、氧化空气管检修项目及质量标准

氧化空气管检修项目及质量标准如下。

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