F100型旋轉(zhuǎn)霧化器在聚氯乙烯糊樹脂生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉成森，王新志，李賀帥，李德興

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司聚合二車間2012年開始籌建，2013年9月第一期3萬t/a E-PVC項目投產(chǎn)，2012-2014年，該車間進行了第二期擴建，整套裝置生產(chǎn)能力達到5萬t/a E-PVC。

該車間采用微懸浮法E-PVC生產(chǎn)技術(shù)，在整個E-PVC生產(chǎn)過程中，E-PVC膠乳的離心脫水干燥是非常重要的工序。霧化器是高速旋轉(zhuǎn)的設(shè)備，其運行效果直接影響生產(chǎn)的連續(xù)、平穩(wěn)運行，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益。該車間第1期、第2期工程選用的霧化器是丹麥尼魯公司生產(chǎn)的F100型旋轉(zhuǎn)霧化器，該類型霧化器屬于高速離心式霧化器，具有干燥速度快、效率高、產(chǎn)品顆粒比較均勻、自動化控制先進、維修方便等優(yōu)點。通過近5年的使用，對F100型旋轉(zhuǎn)霧化器的性能和維護保養(yǎng)有了深刻的認識和體會。在膠乳固含量比較均勻且連續(xù)不間斷進料，主機電流在135 A以下，霧化器處理能力大約為3 t/h，其運行效果最佳，無振動與噪聲。其技術(shù)特性為：主機電動機功率75 kW，額定轉(zhuǎn)速17 500 r/min，額定電流135 A，最高工作轉(zhuǎn)速不超17 750 r/min。下面對其結(jié)構(gòu)、工作原理、生產(chǎn)工藝、正常操作、維護保養(yǎng)與故障處理等進行說明。

1 霧化器的結(jié)構(gòu)

F100型霧化器由上半部分、支撐盤和下半部分組成。

上半部分由電機、齒輪箱和上部油箱組成。通過上半部分把動力傳至立式輸入軸。

支撐盤用來將霧化器支撐在噴霧干燥器的干燥室空氣分布器上。支撐盤上裝有減振圈，進料管、空冷管和霧化輪保護水的管接頭。

下半部分由潤滑系統(tǒng)的下部油箱、進料總成和撓性軸（高速軸）組成。這些裝置被一個圓錐形的外罩包圍。

霧化輪安裝在撓性軸上。液體分配器安裝在軸的下部，接近于霧化輪，這樣可以確保料液均勻的分配到輪上面。

F100型霧化器中所有與進料和產(chǎn)品接觸的部分均由AISI 316不銹鋼材料制造。撓性軸是由特殊的高強度不銹鋼制造。撓性軸的設(shè)計采用了補償不規(guī)律進料和霧化輪內(nèi)建微小不規(guī)則運動的概念。主軸安裝有特殊的高速球軸承。軸下端部分的導(dǎo)向軸承由富含銻的碳制造，具有自潤滑效果。

2 工作原理

霧化器的驅(qū)動是由直接安裝在齒輪箱上的垂直法蘭安裝的兩極電機驅(qū)動。動力通過彈性聯(lián)軸器由電機傳至立式的齒輪箱輸入軸。霧化器的齒輪箱由裝有推力軸承的雙斜齒的斜齒輪組成。立式輸入軸上的斜齒輪驅(qū)動中間齒輪，中間齒輪再將動力傳至到輸出軸的末級齒輪，進而帶動霧化輪高速旋轉(zhuǎn)。

3 工藝流程簡介

噴霧干燥工藝是在干燥室內(nèi)將液體原料分散成霧狀液滴，并用熱空氣干燥霧滴獲得產(chǎn)品的方法。霧滴通過高速旋轉(zhuǎn)的霧化輪來實現(xiàn)。霧滴的干燥可通過調(diào)節(jié)干燥空氣溫度及介質(zhì)流量來完成。

該車間生產(chǎn)的原料是E-PVC膠乳。膠乳輸送泵、膠乳過濾器、霧化器、卷簾過濾器、鼓風(fēng)機、干燥過濾器、空氣加熱器、空氣熱分布器、干燥室、干燥袋濾器、排風(fēng)機等，這些部件組成一個完整的干燥系統(tǒng)，該系統(tǒng)能滿足本單元操作安全，環(huán)境保護及粉末處理要求。

該車間生產(chǎn)的E-PVC膠乳由膠乳輸送泵進行輸送，經(jīng)膠乳過濾器過濾后，直接輸送至霧化器進料管，然后進入霧化器進料分布器，由進料分布器輸送至霧化輪，在霧化輪高速離心力的作用下，EPVC膠乳被分散成均勻的霧滴進入干燥室內(nèi)。與此同時，外界空氣經(jīng)過初級過濾，由干燥鼓風(fēng)機輸送至干燥過濾器內(nèi)，經(jīng)過二次過濾的空氣，進入空氣加熱器進行換熱，換熱后的空氣進入干燥塔，與霧滴充分混合并按一定規(guī)則運動，實現(xiàn)熱量交換，使霧滴中所含的水分迅速汽化蒸發(fā)，形成E-PVC固體粉末。通過干燥袋濾器最終將E-PVC固體粉末與空氣分離出來，氣相達標排放，E-PVC固體粉末由旋轉(zhuǎn)給料器輸送至下一工序。

4 生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題及相應(yīng)的技術(shù)改造

4.1 出現(xiàn)的問題

2016年11月6日，聚合二車間A區(qū)干燥霧化器電流瞬間由115 A升至180 A，霧化器轉(zhuǎn)速由17 450 r/min降至0，因霧化器轉(zhuǎn)速瞬時快速下降，造成霧化器的軸振動也隨之由0.120 mm升高至0.375 mm，但是未達到霧化器聯(lián)鎖停止振動值。DCS主控發(fā)現(xiàn)后立即將霧化器手動停止，隨后停霧化器油泵，并關(guān)閉霧化器進料閥門，手動對干燥A線進行緊急停車處理。

11月9日，檢修人員配合霧化器廠家人員拆檢霧化器后發(fā)現(xiàn)，霧化器孔用分布器堵塞，副油箱下端密封磨損嚴重，振動探頭部位粘有大量物料，副油箱及齒輪箱內(nèi)進入膠乳，速度探頭磨損、高速軸軸承損壞、高速軸齒輪、中間軸齒輪損壞，驅(qū)動齒輪錯齒。

4.1.1 故障原因

（1）原設(shè)計膠乳輸送泵為離心泵，葉輪為開式葉輪，機械密封為刀刃密封，使用過程中極易產(chǎn)生塑化物，造成膠乳過濾器及霧化器孔用分布器堵塞，導(dǎo)致膠乳流量明顯下降。此時必須清理霧化器分配盤及孔用分布器；后期A線將離心泵改為螺桿泵，由于螺桿泵屬于容積泵；一旦發(fā)生堵料情況，膠乳輸送管線壓力會不斷增高，造成膠乳反串進入副油箱，從而導(dǎo)致故障發(fā)生。

（2）霧化器膠乳進口管與輸送管線之間的連接管為PVC管，壓力較高時，膠管會崩開，對霧化器起到保護作用。而該車間將霧化器進料軟管更換為不銹鋼金屬軟管連接，恰恰違反了原設(shè)計方案，起不到保護作用，也是造成該故障的原因之一。

（3）根據(jù)廠家反饋進一步了解，霧化器原設(shè)計方案是螺桿泵與霧化器連鎖控制，而車間原設(shè)計使用的是離心泵，沒有連鎖控制，后期改為螺桿泵，對改造后的連鎖控制考慮不周全，導(dǎo)致該故障的發(fā)生。

（4）前期操作人員報告設(shè)備有異常雜音，技術(shù)人員現(xiàn)場預(yù)判不準確，只是通過DCS反饋各項指標均處于正常范圍內(nèi)，從而判斷沒有問題，未能引起足夠重視，導(dǎo)致故障的發(fā)生。

4.1.2 注意事項

（1）按照霧化器廠家要求，將螺桿泵出口壓力、霧化器進口壓力分別于螺桿泵、霧化器進行連鎖控制，避免造成膠乳反串等故障的發(fā)生。

（2）將霧化器膠乳進口管與輸送管線之間的連接管更換為PVC管。

（3）按照霧化器維護保養(yǎng)要求，定期清理霧化輪和分布盤、檢查石墨軸承及密封件。

（4）正常運行過程中，發(fā)現(xiàn)流量降低，及時倒換膠乳過濾器，并根據(jù)倒換情況，檢查、清理霧化器分布盤及孔用分布器。

（5）加強DCS監(jiān)控，合理控制膠乳進料量，密切觀察霧化器電流及高速軸振動值變化。

（6）做好現(xiàn)場巡檢與DCS溝通，遇到問題及時反饋，不斷提高技術(shù)人員現(xiàn)場管理水平，保證霧化器安全、穩(wěn)定運行。

對兩組新生兒肺炎患者臨床治療效果進行仔細的觀察和詳細的分析，并對患者治療1 h、12 h和24 h后，對動脈血二氧化碳分壓指標和動脈血氧分壓指標進行記錄和分析。

（7）加強設(shè)備技術(shù)管理，做好技術(shù)攻關(guān)實驗項目前期分析論證，確保設(shè)備運行萬無一失。

4.2 技術(shù)改造

為了保證生產(chǎn)連續(xù)、安全、穩(wěn)定運行，同時延長霧化器使用壽命，該車間分別對B、C線2臺霧化器及相應(yīng)膠乳輸送泵進行技術(shù)改造，具體情況如下。

（1）將原有離心泵改成螺桿泵，優(yōu)化系統(tǒng)連鎖控制，將螺桿泵出口壓力、霧化器進口壓力，分別于螺桿泵、霧化器進行連鎖控制。螺桿泵出口壓力高于設(shè)定值1時，系統(tǒng)彈出對話框報警聯(lián)鎖提示；減少變頻，降低出口壓力；螺桿泵出口壓力高于設(shè)定值2時，系統(tǒng)給出聯(lián)鎖報警，且螺桿泵跳停。霧化器進口壓力高于設(shè)定值1時，系統(tǒng)彈出對話框報警聯(lián)鎖提示，干燥切水，膠乳輸送系統(tǒng)停止物料輸送；霧化器進口壓力高于設(shè)定值2時，系統(tǒng)無彈出報警，螺桿泵直接跳停。霧化器因故停止時，螺桿泵立即跳停。

（2）霧化器電機變頻與霧化器進行連鎖，變頻故障，霧化器停車，螺桿泵立即跳停，膠乳輸送系統(tǒng)停止物料輸送。

5 日常維護與保養(yǎng)

（1）霧化器使用初期運行24 h，必須檢查油位情況，正常運行過程中，現(xiàn)場巡檢檢查油位時必須定期與主控DCS結(jié)合，保證油位系統(tǒng)監(jiān)測正常。

（3）霧化器首次運行2 000 h，必須更換潤滑油（殼牌Tellus46），檢查清潔油過濾器。

（4）霧化器運行8 000 h，必須更換潤滑油及油過濾器，更換各部位軸承及密封件，檢查齒輪、軸套、壓蓋等磨損情況，檢查高速軸徑向跳動，合理調(diào)整霧化輪與錐體之間間隙，檢測各部位儀表監(jiān)測信號。

6 故障原因及處理方法總結(jié)（見表1）

表1 故障原因及處理方法總結(jié)

7 結(jié)語

（1）嚴格執(zhí)行設(shè)備的定期維護、保養(yǎng)，嚴格執(zhí)行設(shè)備操作規(guī)程。

（2）堅持操作工是設(shè)備第一主人的原則，加強巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時反饋、處理，避免設(shè)備故障的發(fā)生。

（3）設(shè)備潤滑堅持“五定、三級過濾”原則。

（4）加強設(shè)備過程控制，保證設(shè)備長周期、安全、穩(wěn)定運行。

（5）加強科技創(chuàng)新，引進、消化、吸收先進技術(shù)和先進設(shè)備，不斷進行設(shè)備升級改造，延長設(shè)備使用壽命。