淺析氧化風(fēng)機(jī)在電廠煙氣脫硫工程中的應(yīng)用

田曉曼

（中國(guó)大唐集團(tuán)科技工程有限公司，北京 100097）

淺析氧化風(fēng)機(jī)在電廠煙氣脫硫工程中的應(yīng)用

田曉曼

（中國(guó)大唐集團(tuán)科技工程有限公司，北京 100097）

作為整個(gè)脫硫運(yùn)行中比較關(guān)鍵的大型設(shè)備，氧化風(fēng)機(jī)的選型是否合理，直接關(guān)系整個(gè)工程的投資及運(yùn)營(yíng)。本文從羅茨鼓風(fēng)機(jī)和離心鼓風(fēng)機(jī)各自的工作原理和特點(diǎn)分析了兩種風(fēng)機(jī)在實(shí)際脫硫工程中的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)在風(fēng)機(jī)效率、噪聲大小及風(fēng)機(jī)傳動(dòng)設(shè)施方面進(jìn)行了比較說明。

脫硫;氧化風(fēng)機(jī);羅茨鼓風(fēng)機(jī);離心鼓風(fēng)機(jī)

脫硫工程是目前火電廠建設(shè)中一次性投資和持續(xù)性運(yùn)行投入均最高的環(huán)保項(xiàng)目，且企業(yè)自身難以獲得相應(yīng)的利潤(rùn)回報(bào)。因而，火電廠煙氣脫硫工程采用的較為成熟的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中，設(shè)備的選型將直接影響整個(gè)工程投資的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性。作為整個(gè)脫硫運(yùn)行中比較關(guān)鍵的大型設(shè)備，氧化風(fēng)機(jī)的選型是否合理，直接關(guān)系著整個(gè)工程的投資及運(yùn)營(yíng)效果[1]。

目前的石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工程中常用的氧化風(fēng)機(jī)有羅茨鼓風(fēng)機(jī)（雙葉、三葉）和離心鼓風(fēng)機(jī)（多級(jí)離心、單極離心），本文就這兩種鼓風(fēng)機(jī)各自的特點(diǎn)進(jìn)行了比較分析。

1 羅茨鼓風(fēng)機(jī)的工作原理及特點(diǎn)[2]

羅茨鼓風(fēng)機(jī)屬于容積式氣體壓縮機(jī)，輸送的風(fēng)量與轉(zhuǎn)數(shù)成比例。其工作原理是：由兩個(gè)葉輪（或三葉）在箱體內(nèi)互為反方向勻速旋轉(zhuǎn)，使箱體和葉輪所包圍著的一定量的氣體由吸入的一側(cè)輸送到排出的一側(cè)。

羅茨鼓風(fēng)機(jī)的主要特點(diǎn)是：1）葉輪和軸為整體結(jié)構(gòu)，且葉輪無磨損，風(fēng)機(jī)性能持久不變，可以長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；2）具有硬排氣特性，壓力變化時(shí)，流量變化很小，在設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)，管網(wǎng)阻力變化時(shí)其流量變化很小，適用于在流量要求穩(wěn)定而阻力變化幅度較大的工作場(chǎng)合；3）由于羅茨鼓風(fēng)機(jī)在工作過程中存在沖擊脈動(dòng)，導(dǎo)致羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪聲較高，會(huì)給周圍環(huán)境帶來極大的影響。

目前國(guó)內(nèi)的電廠脫硫工程大多選用國(guó)產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)。由于國(guó)內(nèi)制造工藝的局限，國(guó)產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)存在相對(duì)噪聲更大、振動(dòng)偏大、效率偏低、本體漏風(fēng)率偏高（約10%）等缺點(diǎn)，其風(fēng)量調(diào)節(jié)只能采用變頻調(diào)速和出風(fēng)管放氣的方式。由于其振動(dòng)較大，羅茨鼓風(fēng)機(jī)的布置需要增加減振措施。三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)的雙葉風(fēng)機(jī)，在一定程度上提高了其在阻力較大工作場(chǎng)合的適應(yīng)性，風(fēng)機(jī)效率也有一定的改善。

2 離心鼓風(fēng)機(jī)的工作原理及特點(diǎn)

離心鼓風(fēng)機(jī)是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械。離心鼓風(fēng)機(jī)又分為多級(jí)低速和單級(jí)高速兩種。其工作原理是根據(jù)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能的原理，利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪將氣體加速，然后減速、改變流向，使動(dòng)能轉(zhuǎn)換成勢(shì)能（壓力）。在單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)中，氣體從軸向進(jìn)入葉輪，氣體流經(jīng)葉輪時(shí)改變成徑向，然后進(jìn)入擴(kuò)壓器。在擴(kuò)壓器中，氣體改變了流動(dòng)方向造成減速，這種減速作用將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力能。壓力增加主要發(fā)生在葉輪中，其次發(fā)生在擴(kuò)壓過程。在多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)中，用回流器使氣流進(jìn)入下一葉輪，產(chǎn)生更高壓力。由于離心鼓風(fēng)機(jī)是依靠提高空氣的流動(dòng)速度即空氣動(dòng)能來壓縮空氣提高壓力，所以要獲得同樣的壓力，單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)的葉輪必須要比多級(jí)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高數(shù)十倍，通常情況下多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速只有數(shù)千轉(zhuǎn)，而單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以高達(dá)數(shù)萬轉(zhuǎn)。

離心鼓風(fēng)機(jī)的主要特點(diǎn)是：1）結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊，占用場(chǎng)地面積較??；2）運(yùn)行平穩(wěn)：優(yōu)化設(shè)計(jì)的葉輪使軸向力減小到最低程度，且有高效的葉輪，并經(jīng)靜動(dòng)平衡校正，使整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，在不加任何減振裝置的情況下，軸承振幅≤0.04mm；3）噪聲低，風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，無任何機(jī)械摩擦，采用合理葉片形線使噪聲降到最低。離心鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲是高頻噪聲，只要有障礙物，即可隔音，所以風(fēng)機(jī)房外幾乎無噪聲。

在目前電廠脫硫?qū)嶋H工程的應(yīng)用中，離心式風(fēng)機(jī)有隨吸收塔液位變化流量波動(dòng)較大等特點(diǎn)，需配備相應(yīng)的風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置。且由于壓力的提供在很大程度上依靠轉(zhuǎn)速的提高，而轉(zhuǎn)速的提供受到平衡、潤(rùn)滑及材料性能等多方面的限制，所以單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)的控制和維護(hù)保養(yǎng)特別重要，必須同時(shí)配套單獨(dú)的潤(rùn)滑油站，使得風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障點(diǎn)增加。

3 羅茨鼓風(fēng)機(jī)與離心鼓風(fēng)機(jī)的在實(shí)際工程應(yīng)用中的比較

（1）風(fēng)機(jī)效率方面

單級(jí)高速風(fēng)機(jī)采用一級(jí)葉輪，葉輪采用三元流設(shè)計(jì)，在使用中的風(fēng)量大小可根據(jù)使用工況變化在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，效率在80%左右；多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)采用多級(jí)葉輪，傳遞過程中效率有損失，一般在75%左右；羅茨鼓風(fēng)機(jī)為容積式風(fēng)機(jī)，通過氣腔體積變化實(shí)現(xiàn)壓力的升高，其效率在70%左右。因此在相同工況下選型時(shí)，各種風(fēng)機(jī)的軸功率有一定差異。單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)要比相應(yīng)的多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能10%左右，比相應(yīng)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)節(jié)能15%左右。

（2）噪聲方面

離心鼓風(fēng)機(jī)其噪聲水平在95dB(A)內(nèi)（未經(jīng)消聲處理），且屬高頻段噪聲。而羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪聲本來較高（達(dá)110 dB(A)以上），且為低頻段噪聲。高頻噪聲稍加消音措施，容易達(dá)到降噪效果，而羅茨鼓風(fēng)機(jī)的低頻噪聲很難處理，噪聲傳播遠(yuǎn)，且會(huì)讓人的聽覺感到非常難受。

（3）風(fēng)機(jī)傳動(dòng)設(shè)施方面

羅茨鼓風(fēng)機(jī)采用皮帶傳動(dòng)，總體運(yùn)行比較穩(wěn)定，但安裝或維護(hù)不當(dāng)時(shí)，皮帶易打滑。離心鼓風(fēng)機(jī)采用齒輪箱+聯(lián)軸器傳動(dòng)，軸承采用滑動(dòng)軸承，低速端采用圓柱瓦，高速端采用可傾瓦結(jié)構(gòu)，確保了高速旋轉(zhuǎn)時(shí)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，但整套系統(tǒng)較為復(fù)雜，故障點(diǎn)較多，容易造成風(fēng)機(jī)運(yùn)行的危險(xiǎn)點(diǎn)增加，對(duì)保護(hù)系統(tǒng)要求較高。

（4）設(shè)備造價(jià)方面

由于離心鼓風(fēng)機(jī)高轉(zhuǎn)速帶來諸多部件如葉片等磨損較大，對(duì)風(fēng)機(jī)軸承要求較高。因此，單級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)葉片材料需選用合金鋼，并且采用整體銑制工藝[3]，導(dǎo)致離心鼓風(fēng)機(jī)整體價(jià)格較昂貴。目前在市場(chǎng)上的價(jià)格，單級(jí)離心高速風(fēng)機(jī)價(jià)格大約是羅茨鼓風(fēng)機(jī)的3倍甚至更高[4]。

4 結(jié)論

總體來說，羅茨鼓風(fēng)機(jī)和離心鼓風(fēng)機(jī)兩種風(fēng)機(jī)的性能存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)。羅茨鼓風(fēng)機(jī)相對(duì)于離心鼓風(fēng)機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)是價(jià)格；而離心鼓風(fēng)機(jī)相對(duì)于羅茨鼓風(fēng)機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)是風(fēng)機(jī)效率。因此在電廠煙氣脫硫工程的風(fēng)機(jī)選型中，要綜合權(quán)衡考慮，以生產(chǎn)上適用、技術(shù)上先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上合理的三者統(tǒng)一才是最重要的。

[1]王小明，等.火電廠煙氣脫硫工藝的選擇[J].電力設(shè)備，2005（5）.

[2]張九靈.羅茨風(fēng)機(jī)故障機(jī)理分析與診斷模型研究[D].中國(guó)石油大學(xué)，2010.

[3]朱華，周小康.三元流葉輪銑制方法及常見問題解析[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2011（6）.

[4]曹彭年，曹旦.水處理用風(fēng)機(jī)的選型及能耗分析[J].通用機(jī)械，2009（2）.

Application of Oxidation Air Compressor in Flue Gas Desulfurization Engineering in Power Plant

TIAN Xiao-man
(China Datang Technologies&Engineering Co., Ltd., Beijing 100097, China)

As a key equipment in all flue gas desulfurization engineering, the selection of oxidation air compressor shows a direct bearing on the investment and operation in project. The paper explicates the concept of the working principle and characteristics and analyzes the advantages and disadvantages on the areas of fan efficiency, noise and transmission facilities of the Root`s blower and centrifugal blower.

desulfurization; oxidation air compressor; Root`s blower; centrifugal blower

X701.3

A

1006-5377（2012）11-0032-02