超重力機振動原因分析及應(yīng)對措施

康文斌

摘 要：本文通過對超重力機的振動故障分析和現(xiàn)場實際觀察，對超重力機機械密封沖洗水系統(tǒng)進行了改造，改善了密封運行的工作環(huán)境，解決了因密封故障引起的振動和泄漏，使環(huán)保設(shè)施超重力機達到了長周期平穩(wěn)運行。

關(guān)鍵詞：超重力機;振動;密封;沖洗;改造

1 前言

近十幾年來硫酸生產(chǎn)技術(shù)取得了巨大的進步，隨著大型硫酸裝置在我國的相繼建成投產(chǎn)，硫酸產(chǎn)量有了大幅度的提升，硫酸產(chǎn)能的不斷提升對二氧化硫排放提出嚴峻的考驗，硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB26132-2010要求：2011.10.1-2013.9.30既有企業(yè)排放二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)為860mg/m3，2013.10.1日起既有企業(yè)和2011.3.1日起新建企業(yè)排放二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)為400mg/m3，在國土開發(fā)密度已經(jīng)較高、環(huán)境承載能力開始減弱，或大氣環(huán)境容量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴重大氣環(huán)境污染問題而需要采取特別保護措施的地區(qū)，排放二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)為200mg/m3。因此，如何控制好尾氣二氧化硫排放，成為硫酸行業(yè)健康發(fā)展的必然要求。我公司地處京津冀地區(qū)，執(zhí)行排放二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)為200mg/m3的要求，針對硫酸裝置產(chǎn)生的尾氣，增上了超重力氨法脫硫工藝進行尾氣處理，處理規(guī)模為40000Nm3/h。

2 工藝描述

2.1 工藝原理

本項目采用氨法脫硫工藝，氨法尾氣脫硫技術(shù)是用氨水洗滌含SO2的廢氣，形成（NH4）2SO3-NH4HSO3-H2O的吸收液體系，該溶液中的（NH4）2SO3對SO2有很好的吸收能力，是氨法脫硫中的主要吸收劑。硫酸尾氣吸收系統(tǒng)采用超重力脫硫機。

2.2 工藝路線

本項目脫硫系統(tǒng)包括：尾氣系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、吸收劑儲存與輸送系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、副產(chǎn)物排出系統(tǒng)。

硫酸尾氣進入超重力脫硫機，與被分散霧化成極細小液滴的吸收液充分接觸，尾氣中的二氧化硫被吸收液吸收，混合液進入循環(huán)槽后經(jīng)由循環(huán)系統(tǒng)重新循環(huán)至超重力脫硫機繼續(xù)進行脫硫，洗滌后的煙氣，在通過除霧器除去水滴后通過頂部凈煙道回濕煙囪排放。

脫硫液的輸送和循環(huán)如下：將氨水從儲槽補充進入超重力脫硫機循環(huán)槽，維持脫硫液的濃度。循環(huán)吸收液通過超重力脫硫機自流進入循環(huán)槽，循環(huán)槽內(nèi)的循環(huán)吸收液再通過超重力機循環(huán)泵送至超重力機進行循環(huán)吸收。循環(huán)吸收液在吸收二氧化硫后，生成亞硫酸銨，密度逐步增大，當(dāng)達到設(shè)定值時，由循環(huán)泵出口支管送至下游氧化裝置進行氧化。因尾氣降溫蒸發(fā)和外排亞硫酸銨溶液帶水，循環(huán)槽液位下降，工藝水以機封冷卻水和除霧器沖洗水的方式補充到循環(huán)槽內(nèi)，以維持系統(tǒng)水平衡。

3 設(shè)備情況

超重力氨法脫硫工藝的核心設(shè)備是超重力脫硫機。我公司的超重力脫硫機是由北京化工大學(xué)教育部超重力工作研究中心設(shè)計出圖，北京天灝柯潤環(huán)境科技有限公司提供，葫蘆島天華機械有限公司制造的設(shè)備。具體技術(shù)參數(shù)為：液體循環(huán)量100m3/h，氣體流量40000Nm3/h，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，電機轉(zhuǎn)速985轉(zhuǎn)/分，電機功率75kw（380v）。超重力機轉(zhuǎn)子由變頻驅(qū)動電機通過皮帶傳動，旋轉(zhuǎn)工作。硫酸裝置尾氣經(jīng)氣體進口管引入超重力脫硫機外腔，在氣體壓力作用下由轉(zhuǎn)子外緣進入填料。吸收液由液體進口管引入轉(zhuǎn)子內(nèi)腔，經(jīng)噴頭均勻淋灑在轉(zhuǎn)子內(nèi)緣上。進入轉(zhuǎn)子的吸收液受到轉(zhuǎn)子內(nèi)填料的作用，周向速度增加，所產(chǎn)生的離心力將其推向轉(zhuǎn)子外緣。在此過程中，吸收液被填料分散、破碎成極大的、不斷更新的表面積，曲折的流道加劇了液體表面的更新。吸收液在高分散、高湍動、強混合以及界面急速更新的情況下與含二氧化硫的尾氣，以極大的相對速度在彎曲孔道中逆流接觸，極大的強化了傳質(zhì)過程。吸收完二氧化硫的吸收液被轉(zhuǎn)子拋到外殼，匯集后經(jīng)液體出口管離開超重力機，尾氣自轉(zhuǎn)子中心離開轉(zhuǎn)子，由氣體出口管引出，完成傳質(zhì)與反應(yīng)過程。

4 存在問題及處理方案

超重力脫硫系統(tǒng)于2015年8 月投入運行，次年3月機械振動值升高超標(biāo)準(zhǔn)，其間運行8個月;當(dāng)時，聯(lián)系廠家技術(shù)人員現(xiàn)場幫助解決問題，認為是轉(zhuǎn)子填料層結(jié)垢引起不平衡所致，但不平衡的特點是：振動頻率單一，振動方向以徑向為主，在工頻（1X）處有一最大峰值;在一階臨界轉(zhuǎn)速內(nèi)振幅隨轉(zhuǎn)速的升高而增大;譜圖中一般不含工頻（1X）的高次諧波（2X、3X …………）。當(dāng)時采用頻譜分析儀進行檢測為高倍頻偏高，不符合轉(zhuǎn)子不平衡的特征?，F(xiàn)場采用徹底清洗轉(zhuǎn)子填料的方法進行處理，收效也不明顯。不得已決定進行檢查更換。恰逢市場原因停工，利用停工機會，在廠家的指導(dǎo)下對超重力機進行了解體檢查更換，軸承、機封等沒發(fā)現(xiàn)明顯的缺陷。只是發(fā)現(xiàn)機械密封沖洗水管活接頭斷開，處理后進行了回裝，為了確保檢修質(zhì)量，本次檢修對軸承和機械密封進行了徹底更換。9月開工，該系統(tǒng)投入運行，最初幾個月運行良好，振動值穩(wěn)定在0.2mm/s，17年3月初振動值開始升高，15、16日高達9.1mm/s，17日停機，拆開氣相入口閥并檢查轉(zhuǎn)鼓底部發(fā)現(xiàn)結(jié)晶嚴重，尤其是機械密封處，全部被亞硫酸銨結(jié)晶封死，同樣發(fā)現(xiàn)機械密封沖洗水管活接頭處斷開。

17年6月因市場原因，硫酸裝置停工，運行部借此機會進行消缺處理，在對超重力機檢修更換軸承、機械密封時進行了部分改造，主要是對機械密封沖洗水管進行了改造，改造出發(fā)點就是防止沖洗水管斷開，防止機械密封及轉(zhuǎn)鼓底部結(jié)晶。因此采用了整根管并在管子上部開孔的密封沖洗方法，通過計算和通水試驗，既保證了密封槽內(nèi)有足夠的水，也保證了對轉(zhuǎn)鼓底部及機械密封結(jié)晶進行沖洗不出現(xiàn)結(jié)晶情況。

5 應(yīng)用情況

本次對超重力機檢修改造后，根據(jù)市場情況于2017年9月投入運行，現(xiàn)運行狀況良好，機械振動值一直保持在優(yōu)良期間運行。

6 結(jié)論

通過本次改造，對癥下藥，徹底解決了超重力機運行周期短的問題，同時，通過該實際處理過程，我們也發(fā)現(xiàn)了深入現(xiàn)場，仔細觀察的重要性。正是我們觀察到了機械密封結(jié)晶嚴重和沖洗水管斷開這個細節(jié)，才找到了對應(yīng)的處理方法。

參考文獻

[1]《超重力脫硫反應(yīng)器說明書》.北京化工大學(xué)教育部超重力研究中心

[2]《機械設(shè)備故障診斷實用技術(shù)》.楊國安

[3]《超重力脫硫技術(shù)在硫酸工業(yè)中的應(yīng)用》.徐娟、陳建峰等