2023年SO2风机优化改进及其控制在硫酸工业中的应用.docx

天道酬勤 SO2风机优化改良及其控制在硫酸工业中的应用 王现奇 刘保兴 摘  要：SO2鼓风机是烟气制酸工艺的核心设备，占据着整个烟气制酸工艺的重要位置。文章以“KK&K〞SFO-14型风机为基准，总结该类设备控制、监视、检修工作的经验和技能，对重点检修环节进行逐步剖析，以增进该类设备控制和检修的体系化管理。 關键词：风机;控制、监视、优化;改造 中图分类号：TQ111.16 文献标志码：A         文章编号：2095-2945〔2023〕25-0103-02 Abstract： SO2 blower is the core equipment of the flue gas sulphuric acid process， which occupies an important position in the whole flue gas sulphuric acid process. Based on the "KK&K" SFO-14 fan， this paper summarizes the experience and skills of this kind of equipment control， monitoring and maintenance， and analyzes the key maintenance links step by step， in order to improve the systematic management of this kind of equipment control and maintenance. Keywords： fan; control， monitoring， and optimization; transformation 1 概述 祥光铜业硫酸系统SO2风机选用的是德国KK&K风机，因其运行中的可靠性，稳定性及维护本钱低的特性在行业中颇受好评，国内冶炼行业该风机占有率达70%左右。祥光硫酸转化系统采用的是高浓度SO2转化工艺技术，浓度最高达18%，因转化的系统的独特性对风机控制、监视、可靠性要求更高。公司运用ABB品牌的DCS控制系统对于风机的控制与监控中表现得非常可靠、稳定，风机一年中有330天在工作，根本无长时间停车检修时机，这样对设备管理增加了一定的难度。本文根据以往设备控制、检修过程总结经验和技能，对控制系统的应用及日常维护中重点关注点进行详细介绍。 2 风机的工艺位置及用途 风机位于硫酸车间转化区域风机房内，设置在枯燥塔之后，风机将熔吹炼产生的烟气抽至净化区域，洗涤净化后经枯燥塔除去水分输送到转化干吸区域制成硫酸。风机将硫酸整个主工艺系统串连起来，对生产起着决定性作用。SO2风机是烟气制酸的核心设备，设备是否正常运转直接影响闪速炉投料。 3 风机的主要技术参数、结构及其特点 3.1 主要参数 主要设备参数，Q=140000Nm3/h、ΔP=0.873bar〔max〕、 Pmax=3360kW、转速：3813rpm，10kV电源高压柜。启动方式：水阻柜软启。 3.2 结构 风机主要由电机、增速齿轮箱、轴瓦箱、风机壳体、入口导叶、主油泵、辅助油泵、油过滤器、油冷却器以及控制和检测元件组成。运行参数的监控主要通过DO820、DI821、AI810、DI810、AI830、AO810这几类卡件采集和输出控制信号。 3.3 特点 〔1〕风机转子采用轴向装卸，风机检修拆卸比拟方便安 全。〔2〕风机在入口导流罩、机壳顶部、机壳背部设置观察孔便于观察叶轮的状态。〔3〕叶轮形式为半开式叶片的特殊弯曲形状，不容易粘结酸泥。〔4〕转子的叶片和转毂采用加热去应力焊接，减少了叶片的分度扭曲误差，再加上叶片边缘厚25mm，比同类风机厚5～8倍，增强了叶轮抗冲刷抗腐蚀能力，延长了使用周期。〔5〕滑动轴承采用块瓦结构〔一体四块〕，瓦块为可倾轴瓦具有自动调心功能。〔6〕叶轮和主轴采用齿面传动力矩结构，风机传动时叶轮与轴之间省一个力矩传递缓冲过程，提高了风机的整体启动性能。〔7〕运用DCS监控，实时监测，便于操作人员操控，采集数据便于分析设备劣化趋势，采取合理有效的检修方案和方案。 4 润滑系统控制组成及优化改造 风机采用集中润滑的方式，设置专门的风机稀油站。风机的润滑系统动力设备由3台油泵构成，分别为主油泵-风机正常启动后连续运转，在ABB控制中，辅助油泵-风机启动前30分钟运行，风机停机时辅助油泵自动启动并延时30分钟停止。在此过程中如有未知故障或者意外停电，DCS系统和UPS电源会同时控制和输出事故油泵启动，确保风机和电机及减速机润滑正常。润滑系统的辅助元件主要由溢流阀、单向阀、油冷却器、过滤器和各类信号变送器元件等组成。 公司位于山东省西部春季多杨棉柳絮，棉絮进入到冷却水系统，导致风机油冷却器经常堵塞，致使油温升高，风机连续运转停机时机有限给生产带来严重威胁，同时油冷却器经常翻开疏通列管，对冷却器会产生不可防止的影响。风机油冷却循环水管道上增设6目过滤器过滤循环水系统中的杂质，过滤器一用一备，可随时切换对其进行清理。 5 轴密封安装优化改造 风机轴密封形式为浮动碳环密封，密封环由5道组成，碳环与密封壳槽的间隙比拟小，并且碳环非常脆，上下密封壳合拢时必须要保证每道密封环进入壳槽内，否那么稍有磕碰会将密封环碰碎，所以密封环安装过程中必须要非常小心。对密封壳进行研究加工定位导向块，将5道密封环间隙调整好后只需将上壳以导向块为基准合拢即可，该方法方便、实用、平安、可靠。此处参加密封压力传感器，在DCS监控画面中做好监控和报警提示，很好保护碳环密封，防止突发性的损坏。 6 轴密壳优化改造延长轴套使用寿命 风机自06年开始运转至今已13年，轴套与轴密封环接触部位靠近叶轮的一环轴套磨损拉沟严重，如继续使用轴密封效果不敢保证，存在烟气泄露的风险，如果更换轴套设备维护本钱会相应增加，单轴套价格就在8万左右，因公司内部不具备检修条件需外出更换且还需要做动平衡效验，维修费用在7万左右。 在轴密封壳与机壳之间镶嵌一道双面止口定位20mm厚的法兰盘，使轴密封壳整体外移闪开磨损部位，风机开启运转正常，降低了维护本钱，对轴套重复利用延长了使用壽命。 7 电气仪表控制检修 由风机维护保养经验总结：机械找故障点简单，处理故障时间较长，过程复杂些，相对于机械而言，电气故障排查时间较长，故障排除相对来说简单些。对于风机控制类的故障分为：〔1〕电气类;〔2〕仪表类;〔3〕连锁控制保护动作类。 电气故障措施：定期做耐压和电气绝缘试验，继电保护实验等，小型电气元件根据不同的季节做出相应周期的检查如温度检测、接线端子的紧固、动作的灵敏度、使用时间的长短等情况，采取维修措施或更换元件。 仪表类的问题：定期检验，零点校准，选用适宜的量程及材质等。 连锁控制保护与控制系统紧密相关，涉及电气控制、仪表监控、工艺平安、信息通讯等方面。 基于计算机技术与通信技术的综合应用，利用上位机监控风机的运行状态，数据采集及归档，趋势显示，报警显示等功能。本套控制系统采用冗余控制器，假设有一套控制器出现故障，冗余控制器可实现自动切换，不影响系统及现场设备的运行，平安性高，操控灵敏，大大降低了设备故障概率。编程、监控、操作等功能可集成于一台工控机上，便于系统的升级、维护、调试和操作。通讯是本系统的重要组成局部，也是SO2风机系统平稳运行的关键因素，现场信息采集通过Profibus通讯与控制器连接，进行数据交换。高压柜的电流、电压信号通过Modbus通讯与控制器连接，来监视风机运行的电气信息。多个控制器之间的通讯是通过光纤环网来实现的，本套DCS系统支持第三方软件通讯，以太网也是其通讯的重要组成局部。 8 设备运维周期 制定设备运行周期维护表，定期对设备进行检查维护，延长设备使用寿命。 9 结束语 通过对风机检修过程中部件及方法的优化，使后期对风机维护管理更加便捷同时也降低了设备维护本钱，制定定期维护管理表为风机连续正常运行提供保障。 参考文献： [1]SO2风机操作维护手册[Z]. [2]杨国才.闪速炼铜工艺，设备与控制[M].冶金工业出版社，2023.