浅谈脱硫氧化风机的检修与维护

徐景芳

山东百年电力发展股份有限公司 山东 龙口 265700

0 引言

电厂烟气脱硫是指：将锅炉排出至烟囱前的含二氧化硫（SO2）的烟气，通过合理的工艺流程和可靠的设备，进行净化处理，除去其中绝大部分SO2，然后再排入大气环境中。

它的工作原理是：将石灰石破碎并研磨成粉状，与水混合搅拌制成吸收浆液；吸收浆液通过浆液泵打入吸收塔内。在塔内，吸收浆液与烟气逆向混合接触，使烟气中的SO2被吸收浆液洗涤并与浆液中的CaCO3发生反应，生成亚硫酸钙，汇聚在吸收塔底部的浆池中。在塔底浆液池内，需要鼓入大量的空气，在搅拌机的作用下，亚硫酸钙浆液与充入的空气中的氧元素再发生反应，强制氧化生成硫酸钙，再由石膏浆液泵排出至经石膏脱水系统，经脱水处理后，最终形成质量上乘的片状的石膏硫酸钙结晶体——这是理想的最终副产品。若氧气不足或不能及时提供氧气，就不能完全形成硫酸钙晶体，严重影响产品的质量、储藏和运输，造成一定的经济损失和环境污染。由此可见，在浆池内只有充足的空气量，才是制成脱硫副产品——优质硫酸钙的关键，这一设备一般由罗茨鼓风机承担，故称其为氧化风机。

百年电力三期脱硫系统配有4台氧化风机，为保证充足的氧气量，在正常情况下，三运一备。其技术参数如下：

表1 氧化风机主要技术参数表

1 氧化风机的基本结构及工作原理

罗茨旋转叶轮鼓风机为容积排出式机械，主要由驱动电机、罗茨机本体、专用卸荷阀、安全阀、进、出气口消音器、空气滤清器及水冷却系统和压力、温度保护系统组成。

该风机由V型三角皮带传动，如下图1所示

图1 罗茨风机工作原理图

罗茨风机本体的结构简单，就是在两平行轴上装有一对双凸叶轮，两端设有齿端润滑油箱和联端润滑油箱，在两油箱内内嵌着铝质盘管式冷却水管。双凸叶轮在机壳内反向旋转，主动轴每旋转一周，交替吸入四份等量容积的气体，气体由一侧吸入机壳，由另一侧即高压端排出。具体工作原理如下：主转子顺时针旋转时，气体由右向左从进风口端压缩移至排风口端。在位置1时（假定主转子在水平状态为0°，将主转子顺时旋转45°时的位置定为位置1），该凸叶轮顶端已脱离进风口端时，与内壳壁间隙已被密封较严，另一端也刚刚打开与出风口的间隙，其凸叶轮中部与内壳壁间的空间为输气空腔，称为输气空腔A，同样，从转子中部与机壳间的空间称为输气空腔B。输气空腔A中存有的定量气体，正被压缩移至排风口端，同时，输气空腔B正在吸入气体，随着该转子逆时针旋转，将同等量的气体输送至位置2。即主凸叶轮旋转至90°时，此时，A气腔中的空气已被放出，B气腔中的空气同时被封闭压缩，当继续旋转至135°时，即在位置3时，B气腔中的压缩气已被放出，A气腔又开始吸入空气，至180°时，主转子呈水平状态，从转子呈垂直状态，再继续旋转，恢复至位置1状态，完成一个吸气、压缩、输送、排出的循环过程。

专用卸载阀是罗茨风机重要的专用配件之一。它确保风机在启动和停止运行的时间段内，能够完全可靠地处于开通状态，使风机出口与外界大气相通，保证风机在空载状态下启动和停止运行，减少系统负载对风机的冲击，防止启动电流、负载电流急剧变化，使风机平稳启动、停机，保护驱动电机、罗茨风机不受冲击损坏。专用卸荷阀的结构非常简单，主要由耐压、耐温的氟质橡胶弹性膜片、阀盖、导气管及电磁阀等组成的。橡胶膜片与阀片底座、阀盖组成一个封闭的气腔，导气管兼做带密封的轴，阀片沿此轴上、下移动，形成开、闭状态。它安装在风机输出口处，卸荷阀的控制气源取自本风机输出口处。其工作原理是：通过电磁阀控制导气管的接通与切断，从而控制气腔充、放气，带动橡胶膜片上下移动。当风机处于停机状态时，膜片被电磁阀磁力吸至阀盖端，使风机输出管与外界相通，当风机启动时，从此处排出压缩空气，相当于风机对空放气，实现了空载启动，经过几分钟后，风机启动运转稳定后，给电磁阀失电，导气管打开，这时，风机的输出压力在自身的作用下，通过导气管向气腔内充气，使膜片下移，并与阀座紧密接触，切断了风机出口与外界的通路，使风机压缩空气排至系统母管内供氧化系统使用，此时，电机电流、风机转速都平稳、缓慢地上升，风机处于加载运行状态；当风机需要停止运行时，先给电磁阀通电，切断导气管，膜片在压缩空气作用下上移，气室内气体由轴间气隙排出，这样，膜片又被推至阀盖面端，打开了风机输出口与外界的通道，放出压缩空气，实现了空载运行，电机电流、风机转速都平稳、缓慢地下降。约几分钟后，风机完全处于空载状态下运行，这时，再切断风机动力电源，这样，卸载阀的开启与闭合，保护风机不受负载的冲击而受到损坏。

该机为水冷却机型，鳞片状环形铝质盘管冷却器内嵌在齿端和联端的油箱内，再通过铜管转接至机体外壳，拆卸、安装极为复杂，若不小心有可能损坏盘管。为保证风机运行时有正常的润滑油温度，对冷却水的水质较高，且水温不得高于29℃，杜绝硬质水，否则，水管易结垢，造成堵塞，影响散热效果。

2 日常维护

风机在运转过程中，应经常检查机壳有无局部温升过高、外表喷漆有无烧焦的现象。造成这一现象可能是机壳内部叶轮与机壳、叶轮与侧板、叶轮与叶轮之间存在摩擦或吸入异物造成的。检查吸入和排气压力，检测气量有无变化：由于叶轮机壳的锈蚀、磨损，致使工作间隙增大，内泄露加大，流量减少。此时应立即停机解体检查、测量间隙，采取矫正措施。在日常巡检工作中，应对轴承温度、振动和声响加以注意、留心，发现问题立即停车检查。 在冬季，停机后长时间不用，必须放掉冷却水，防止存水结冰损坏机器。每日检查油位计液面高度，检查主副油箱及轴承部位温度，润滑油过多或过少，都会损坏齿轮和轴承。此外，应注意负荷变化，注意吸收塔内浆池内液面的高度，液面高，进气的阻力就大，电机电流就大。经常查看空气过滤器表面的堵塞情况、附着污物的情况，应经常清扫、清洗更换。负荷的变化对风机运行有较大的影响。

3 运行中出现的主要故障现象及处理

3.1 手盘带轮卡死已无法旋转

解体检查测量转子与机壳间隙时，因风机已卡死，主从转子与机壳间的间隙均无法测量。从现场观察到：冷却盘管、油箱冷却水管已完全被水垢阻塞，轴承在安装位因高温而烧结；轴承内部骨架油封严重损坏，联端主轴轴承损坏，齿端端板表面炭化情况明显，润滑油已严重炭化、变质，成油泥状。故障原因分析：风机油箱冷却水盘管内壁完全结垢阻塞，润滑油不能得到冷却效果，严重炭化变质。致使轴承失去正常润滑作用而产生高温，与轴烧结抱死，同时引起定位失调窜移。密封圈在受到高温和炭化物的共同作用下，密封唇口烧结破裂，引起漏油。

解决方案：为保证罗茨风机能够长期正常运行，应改善冷却水的硬度，避免风机内部的冷却盘管再次发生结垢阻塞的现象，导致冷却效率降低，润滑环境恶劣。要求加强风机运行的日常巡检工作，利于早期发现风机的运行时的温度、振动、及噪音等异常情况，避免风机状况进一步恶化。

3.2 传输V型三角皮带断裂

每台氧化风机共有5条V型三角皮带，曾发生过几条三角皮带断裂的情况。从现场观察到：有的皮带断开、有的皮带的橡胶质脱落、还有的有烧焦的现象。

故障原因分析：①主、从皮带轮，可能仍存在不洁净、有锈点、有划痕或锋利的台阶、毛刺等。②两轮端面的平行度超过规定值。带轮面不平行，会使皮带产生不均匀的磨损，导致皮带挤出轮槽，而使所有的载荷施加在皮带伸长的一边，拉断该边的皮带线绳、咬掉橡胶质等。③每条三角带的张紧力可能不等，可能在运行中每条皮带的摩擦力不等，产生过大的能量。④皮带使用超限、老化。

解决方案：电机皮带轮外侧面与风机皮带轮外侧面有一个精确的共面，用线绳调整、校准两带轮的平行度，使其平行度偏差≤1°。调整主、从带轮的轴间距，使其张紧力均匀。检查清理主、从皮带轮，使其洁净、无锈，绝不存有划痕或锋利的台阶、毛刺，以减轻皮带的磨损、防止在运行中出现打滑的现象。在维修、更换三角带时，5条三角皮带应同时全部更换，安装时必须先用比正常情况下大1/3的张紧力度，以使其延展和磨合。装好后，应再次检查皮带是否完全镶进皮带轮的槽中。并用一只手用力压在每一根皮带上表面，以比较它们的张紧程度是否一致。风机在运转时，察看皮带的松边是否有一个微小的下垂弧度。

3.3 空气滤清器堵塞报警

风机在运行过程中，发出空气滤清器堵塞的报警信号。从现场观察到：滤芯外壳表面、内层滤芯附着大量的灰尘、棉线绒质等杂物，有的滤芯表面被吸瘪凹陷下去，表明滤芯堵塞极为严重。空滤器阻塞，增加了电机的负载，容易使电流超限，造成更大危险和经济损失。

故障原因分析：风机运行环境较差，灰尘杂物较多。

解决方案：本风机在空气入口处设置了滤清器堵塞指示仪，专用于监测空滤器堵塞情况，有自锁功能。其外桶壁上有黄、绿、红三个透明视窗，在负压作用下，正常工作区段为“6－17”段。当指示块趋于17时，表明滤芯已有堵塞，须清扫，当指示块抵达红色区域时，表明堵塞已很严重，必须清洗更换，否则就损坏机器。拆卸滤芯时，拆下滤芯顶盖的固定螺丝，取出滤芯，检查是否有损坏，并用清洁的水反冲洗，待自然风干后使用。安装新滤芯时，严禁有异物掉入进口消音器内，防止被吸入异物造成设备损坏。当更换滤芯后，应轻按指示仪顶部的复位按钮，解除自锁。

4 改进冷却器

从上述氧化风机在运行中出现的主要故障现象、故障原因分析中得知：“带轮卡死无法旋转”是最大、最危险的故障，它所造成的经济损失也是最大的。造成这一故障的主要原因是水冷却器问题。又因罗茨风机内置原装铝质冷却盘管是进口配件，该配件购买周期长且价格昂贵。它对冷却水质要求较高，本厂工业水很难达到其要求，运行一段时间易结垢堵塞，严重影响润滑油的冷却效果。冷却管堵塞后，不能用普通的化学方法清洗，否则易酸洗漏，人工解体拆卸检查处理的难度很大，且不能保证盘管在检修过程中不被损坏。如果冷却器堵塞不能及时处理，氧化风机就要停止运行，脱硫吸收塔内亚硫酸钙的强制氧化所需要的氧气量不能有效地保证，严重影响了脱硫副产品硫酸钙的产品质量。为了保证副产品的质量，保证氧化风机运行安全可靠，提高经济效益，通过不断的学习研究，决定对原装内置铝质冷却盘管进行改进，即将原装冷却盘管改为外置普通铜质冷却器，该系统结构简单造价低，易维护。

该冷却器就是普通的水冷却器，整个系统由驱动电机、油泵、冷却器、油过滤网、水过滤网、及控制阀门、管路组成。为保证冷却效果，风机齿端、联端油箱内的润滑油互不干扰，让风机两端油箱各用一组独立的冷却器，并由各自的循环油泵驱动，并排安装在风机一侧。这样，各自的循环油泵将油箱内的润滑油抽至冷却器内，冷却后再打至油箱内，供轴承、齿轮冷却之用。

该组冷却器结构简单，维护方便，对冷却水质要求一般，且冷却水管是铜质，外置结构，便于检查清洗、处理，且在油路及水路上设置了油过滤网和水过滤网，极容易拆卸检查处理污物，保证油路、水路流畅，确保了冷却效果。

5 经济效益

严格按空气滤清器的指示清扫、更换空滤器，使空滤器畅通无阻，可有效地减少氧化风机的吸气阻力，减少电机、风机负载，节约电能，且延长电机使用寿命。

通过对冷却器的改进，可随时检查冷却器的运行状态，检查冷却管结垢情况，更便于随时检查、清洗油滤网和水滤网，确保了润滑油循环、冷却水流动畅通无阻。经过改进，设备维护简单、方便，维护费用低，且提高了检修质量，提高了设备运行的可靠性，减少了环境污染，提高了经济效益。

［1］百年电力三期罗茨风机使用说明书［S］.2008.

［2］王寒栋.泵与风机［M］.北京： 机械工业出版社，2009.

［3］曾庭华，杨华，廖永进，郭斌 湿法烟气脱硫系统的调试、试验及运行［M］.北京：中国电力出版社，2008.

［4］周至祥，段建中，薛建明等.火力发电厂湿法烟气脱硫技术手册［M］北京：中国电力出版社2006.