空气悬浮风机在纯碱行业的应用

(唐山三友化工股份有限公司纯碱分公司，河北唐山 063305)

1 风机在氨碱法纯碱生产中的作用

氨碱法纯碱生产中很多工序均需要用到风机，它的作用主要有以下几点：

1)提供生产过程所需物料。如石灰窑的底部送风机，送入空气以提供石灰窑内焦炭燃烧所需氧气。

2)提供生产所需能量。

如重碱滤过鼓风机，提供给各滤碱机，将滤网上的碱层吹下或吹起，以使滤网恢复吸碱能力，满足下一吸碱循环所需条件。滤碱机底部吹风使碱车内碱液鼓动起来，防止堆积沉淀。

向流化床内吹风以使流化床内物料成流化状态，加快和促进能量转换，起到冷却作用。

3)提供生产所需输送物料的动力。如干法蒸馏中灰粉的输送，将灰粉用压缩空气，通过气力管道输送到所需位置。

4)提供布袋等除尘设备中布袋过滤除尘能力的再生所需抖动力。如石灰车间、成品车间、重碱车间、重灰车间等的布袋除尘器，采用逆向脉冲间断吹风以使布袋外壁挂上的粉尘回落到物料中，恢复布袋的过滤能力。

5)为作业现场提供新鲜空气，保障职工安全。如入罐作业时，需向罐中通风置换，送入新鲜空气和使内部气体与外部气体循环，以保证内部作业人员始终有新鲜空气，以保护职工安全。

本文主要针对滤过滤碱机所需鼓风机为例介绍涡轮空气悬浮风机的应用。

2 传统罗茨鼓风机的工作原理及优缺点

纯碱行业滤过工序所使用的鼓风机大部分为罗茨鼓风机，而罗茨鼓风机不管是立式或卧式，两叶式还是三叶式，都是利用叶形转子在气缸内作相对运动来压缩和输送气体的回转鼓风机，是靠转子轴端的同步齿轮使各转子保持啮合。转子上每一凹入的曲面部分与气缸内壁组成工作容积，在转子回转过程中从吸气口带走气体，当移到排气口附近与排气口相连通的瞬时，因有较高压力的气体回流，这时工作容积中的压力突然升高，然后将气体输送到排气通道。各转子依次交替工作，转子间互不接触，两端有密封的带润滑的齿轮箱，故排出的气体不受润滑油污染。罗茨鼓风机结构简单，制造方便，适用于低压力场合的气体输送和加压，也可用作真空泵。

罗茨鼓风机的排气量为0.15～150 m3/min，转速为 150～3 000 r/min。单级压比通常小于1.7，最高可达2.1，也可以多级串联使用。

罗茨鼓风机的缺点：由于周期性的吸、排气和瞬时等容压缩造成气流速度和压力的脉动，因而会产生较大的气体动力噪声，气量大的噪音在100 dB左右，我厂实测鼓风机处噪音为112 dB。此外，由于转子之间和转子与气缸之间的间隙会造成气体泄漏，从而使效率降低。另由于需要备机，开用后的鼓风机转子上容易生锈，再次开启时困难。两端齿轮箱由于油封不严存在漏油和串油现象，需经常进行维护和检修。

针对罗茨鼓风机噪音大，效率低、耗能高等弊端，曾采用加隔音罩和消音器，噪音虽有一定的下降，但效果均不理想。

3 涡轮风机的性能

选用一种新型风机替换罗茨风机将是风机发展方向，而涡轮式和蜗壳式目前针对滤过所需风量和所需吹风压力，均为较好选择。

3.1 涡轮风机与罗茨风机的对比

根据传统罗茨鼓风机与涡轮鼓风机技术指标对比(表1)和现场实测涡轮风机无论从环保还是节能方面，明显优于传统罗茨风机，只是前期投资较高。单台风机送风量罗茨风机也无法和涡轮风机相比。

表1 传统罗茨风机与涡轮风机指标对比表

3.2 几种涡轮风机的对比

涡轮风机又分为齿轮增速风机、磁悬浮风机、空气悬浮风机。蜗壳式风机同样也具有涡轮风机的优点。

现在涡轮风机厂家均采用涡轮与蜗壳同时使用，可使风机的优越性能更加提升，区别只是在传动形式和转子轴承方面，表2为几种新型涡轮风机的对比。

表2 几种涡轮风机技术指标对比表

4空气悬浮风机在重碱过滤工序的应用

我厂现有6台(开5备1)90 kW电机带动的罗茨鼓风机，如使用空气悬浮风机的话，仅需要2台TB200H-0.4型风机(160 kW电机)即可满足生产需要，即用320 kW电机代替450 kW电机耗电即可达到现有送风量和压力要求，且由于新型空气悬浮风机具有变频调节，实际节电效益会更见明显。

另考虑我厂滤过改造增加吹风卸料后风量需求会有所增加，使用现有型号的罗茨风机的话仍需购进4台风机才能够满足生产条件，既增加360 kW的耗电，并且会增加更大的噪音，还需要耗费大量润滑油和更多的人力物力去维修，而选用涡轮风机仅需要再增加一台即可满足需要。

综上，我厂选用涡轮空气悬浮风机替代传统罗茨风机，既可以满足现有生产需要，又可以满足吹风卸料所需风量要求，同时大幅度降低现场噪音，保护职工身体健康。

4.1 前期调研

因空气悬浮风机为韩国专利技术，目前也只有韩国能够生产制造，在我国纯碱行业从来没有使用过，为了确保投用效果，我厂对国内多个空气悬浮风机国内使用厂家和代理厂家进行了实地考察。通过实地考察确认空气悬浮风机的实际噪音、运行状况、日常维护、备件供应及售后保障等方面，均能够满足我厂滤过罗茨鼓风机的替换要求。其中一个使用厂家已连续运行8年，仅更换过电路板，基本没有较大维修。

4.2 安装调试和维护

空气悬浮风机噪音低，振动小，安装非常方便，只需一块平地，风机就像家庭冰箱一样，放好后调整水平即可。由于空气悬浮风机转速较高，最高的能达到50 000 r/min，所以进气质量尤为重要，不能含有粉尘颗粒。解决方法：我厂采用廊道式进风口，进风口使用两道滤网，依次为粗过滤、精过滤，另为了保险起见，在风机房的窗户上又增加一层空气过滤棉，投用后只需要根据风机设定的程序报警定期更换过滤棉，每次更换时间约1 min，采用双层滤网后可实现不停机更换。过滤棉可以使用直流水冲和压缩空气吹扫即可恢复过滤功能。整个空气悬浮风机没有使用润滑油，故不存在润滑油污染问题。

4.3 实际应用

我厂选用KTURBO TB200HP-0.4型全韩国进口空气悬浮风机，此型号风机有定压、定频和定功率三种运行模式控制，且具有就地触屏控制和远程调节控制系统，远程接入原DCS控制系统。2017年10月先投用一台空气悬浮风机，设定出口压力和原罗茨风机相同，停用3台罗茨鼓风机，试运行一个月，满足生产需求风量，整机运行平稳，操作简单，现场噪音从115 dB降到95 dB(空气悬浮风机厂房噪音低于80 dB)。再次投用第二台空气悬浮风机，全停剩余3台罗茨鼓风机，原现场噪音降至78分贝(空气悬浮风机厂房仍低于80 dB)，满足了职业健康要求。两台空浮风机替代6台罗茨风机，风量满足当时生产要求。根据进风口压力，每星期更换一次进口粗过滤棉，费用仅需几元钱。

随着滤过工序投用吹风卸料流程，两台空浮风机不能满足备机要求，需增加4台罗茨风机的风量。我厂再次新增两台空浮风机，直接淘汰罗茨风机，新增风机投用后开三备一，现场噪音未增加。运行至今无任何维修，没有冷却水、润滑油等消耗。

5 效益核算

四台新型风机并电器增容改造费用投资约300万元，总功率540 kW，送风量680 m3/min，若罗茨风机满足相同条件的话需要9至10台运行，按9台计算约810 kW，630 m3/min的送风量，两者耗电费用相差(不考虑新型电机效率高于现罗茨风机效率简单计算)近100万元。