关于延长尾气脱硫装置引风机运行周期的改造措施
时间：2023-06-16 18:25:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
李 欣
(华昱能源化工山西有限责任公司,山西晋城 048000)
华昱能源化工山西有限责任公司硫回收尾气处理装置现有2台离心式引风机，型号为Y6-51-12.5D，材质为316L，体积流量为70 000 m3/h，风压为4 kPa，额定转速为1 470 r/min，配套电机功率为132 kW，属无密封普通风机，结构简单。自2019年离心式引风机投用以来，经常出现壳体腐蚀、叶轮腐蚀问题，2～3个月需要停车检修处理一次(见表1)，设备故障率高，检修任务重，无法满足系统长周期运行要求[1]。
表1 引风机历次检修明细表
1.1 叶轮腐蚀严重
2019年10月10日，引风机A跳车，经检查为电流过载保护。盘车时盘不动，经拆检发现风叶腐蚀非常严重，叶轮前盖板已经腐蚀完全，叶片已经减薄扭曲成卷，且风机壳体内部积酸严重，硫膏已经埋过叶轮下沿(见图1、图2)[2-3]。
图1 风机叶轮
图2 壳体积酸
1.2 风机壳腐蚀穿孔
在运转不足2个月的时间内，风机壳侧板腐蚀穿孔，介质外漏；
经揭盖拆检查看，风机壳内壁存在大量凹凸不平的腐蚀麻点，且已由原壁厚6 mm减为不足3 mm(见图3、图4)。
图3 机壳侧板
图4 轴封
1.3 风机轴承腐蚀
风机采用双列调心滚子轴承，型号为22320。滚珠表面调制层脱落且有锈色，保持架有麻点，滚道出现不均匀坑点，整盘轴承卡涩不流畅(见图5)。
图5 轴承
1.4 风机进出口管道及软连接泄漏
风机进出口管道出现不同程度的腐蚀泄漏，入口调节器叶片出现腐蚀脱落(见图6)。软连接原采用DN1000碳钢外压条式蒙皮非金属膨胀节，软连接部位保温棉冒烟气，相应位置铝皮穿孔减薄成蜂窝纸片状[4]。
图6 调节器
1.5 风机基座地脚螺栓松动、基础开裂
轴承室靠近风机壳体部位固定地脚螺栓明显松动，运行时发出异常声音，开机最大振动值可达7.8 mm/s，且二次灌浆层出现多处开裂。
2.1 叶轮、壳体材质不适用现有工况
风机叶轮、壳体原设计材质为316L。316L是以钼为基础的奥氏体不锈钢，具有很好的抗一般腐蚀及点腐蚀、裂隙腐蚀性。316L一般在大气环境下和温和环境下有更佳的耐腐蚀性，在硫酸溶液中，与铬镍类型不锈钢相比,有更好的耐腐蚀性，但是硫酸的浓度对腐蚀速率的影响相当大。
实际运行中的装置尾气数据与工艺包提供数据相差较大，酸雾质量浓度为319 mg/m3，且烟气中含湿量增加，形成硫酸雾滴，体积分数可达10%以上。
经查阅316L材质的耐腐蚀曲线及相关资料，在实际温度和酸雾浓度下，该材质腐蚀速率远远大于0.5 mm/a,无法满足使用要求。
2.2 酸性介质窜入轴承室
该风机为无轴密封风机，设备在运行过程中，大量酸性尾气从风机壳与轴周径处泄漏，部分气体顺轴承压盖骨架密封窜入轴承室，导致油脂变质，大量沉积物位于轴承室底部，轴承润滑失效，轴承磨损严重，声音异常。
临床痊愈：中医临床症状、体征消失或基本消失，证候积分减少≥90%；
显效：中医临床症状、体征明显改善，证候积分减少≥70%；
有效：中医临床症状、体征有所改善，证候积分减少≥30%；
无效：中医临床症状、体征无明显改善，证候积分减少＜30%。
2.3 管道材质及软连接结构选型不适用
原设计管道采用Q235材质，内衬玻璃鳞片，理论上玻璃鳞片对于酸性介质可以起到抗腐蚀作用。查看原有管道，发现原涂覆鳞片施工质量不过关，涂覆不均匀，使用过程中，部分鳞片起皮鼓包、脱落，导致金属表面暴露遭受介质腐蚀。
软连接采用螺栓外压固定式，使用过程中酸性尾气逐渐腐蚀内伸式裸露螺栓，继而沿螺栓孔外泄，一定时间内密封部位失效，冒出烟气，稀酸滴落，导致腐蚀越来越严重。
2.4 叶轮叶片腐蚀，动平衡失效
原叶轮采用316L材质，经分析无法满足现有酸性气工况，故长时间运行后叶片减薄至消失，平衡失效，风机振动加剧，地脚螺栓松动，需要定期紧固；
在周而复始的振动下风机基础开裂，导致残缺不全。
根据设备运行情况和国内类似厂家的研究探讨，唯有风机变更材质才能适应现有工况。
3.1 更换叶轮材质
叶轮材质由316L改为昭和乙烯基树脂，即耐酸碱玻璃钢(FRP)。该材质是一种以酚醛环氧树脂为骨架的乙烯基酯树脂，具有优异的耐溶性、耐化学药品性，以及优良的耐氧化性能，特别在高温环境下，保持良好的力学性能及耐腐蚀性能。该材质可以在95 ℃下保持长期不改性。
3.2 风机壳采用防腐材料涂覆
(1) 陶瓷高分子材料
(2) 乙烯基高温鳞片
鳞片是由不饱和有机一元羟酸和环氧树脂进行开环酯化反应而得，中间骨架为环氧树脂的一类不饱和聚酯。其有优良的耐化学介质、高温湿态腐蚀性介质，具备极低的水蒸气渗透率、硬化收缩率、线膨胀系数等优点。
3.3 轴封采用外置密封气
为切实保护好轴径，避免酸性介质的腐蚀，有效杜绝酸性气外漏窜至轴承室而损坏轴承，通过设计完成了一种新型密封(见图7)。该密封采用耐腐蚀四氟做成梳齿，且轴径处外引低压氮气强制密封，避免酸性尾气外漏，可达到零泄漏、上下密封体定位销精准定位，以及简化装配难度的目的。
图7 轴封结构图
3.4 管道喷砂涂覆玻璃鳞片，更换软连接材质
现有管道断开后重新进行石英喷砂处理，去除贴敷不实的旧层及杂物，按照玻璃鳞片施工工艺进行作业，且根据环境温度进行充足的养护固化。
入吸收塔段为方形烟道，气液混合物在烟道内部形成稀酸，极易加速腐蚀。此段管道经常出现泄漏，故将此管段材质更换为内衬聚四氟金属。
将原蒙皮式软连接改型为聚四氟法兰连接式结构，有效避免金属裸露于腐蚀介质中。
4.1 检修备件费用
原有风机年维修费用约为48万元(按3个月维修一次计算)；
改型后风机年维检修费用预计1万元/台(按每年常规检查一次计算)，每年可省检修费用48万元(含保温、低值材料消耗1万元)。
4.2 效益损失
每次停车检修按4 d检修周期计算，影响硫酸产量约为960 t，按100元/t价格计算，效益损失约为9.6万元；
中压废锅副产3.8 MPa蒸汽产量为2 208 t，按80元/t价格计算，效益损失为17.7万元。每次停车直接效益损失约为27.3万元，年度合计109.2万元(4次)。
4.3 产品增益
硫回收尾气处理装置停车期间，气化炉改为3台低硫煤种，按每台炉每天1 500 t消耗计算，每次停车期间每台炉可节省原料费用60万元，3台炉年可增收效益720万元。年度可增收效益为877.2万元。
5.1 叶轮更换
2020年9月，利用系统大修时间，将风机叶轮材质改为FRP。2021年10月，拆检风机后发现，整个叶轮完好，无严重破损，证明该材质符合工况要求。
5.2 壳体涂覆
2020年4月至2021年4月，经过比对，发现KN22使用效果不如玻璃鳞片效果显著，故果断采用玻璃鳞片修复风机壳体。
5.3 软连接更换
2020年11月,更换新改型的四氟软连接;至2022年4月拆开检查,该部件完好无损。
5.4 轴封加设
2022年4月,对该风机进行单体大修时,对轴径部位进行尺寸测量，轴径并未被磨损腐蚀。
改造前,由于设备故障问题影响系统稳定运行，排放不达标；
改造后，设备运行平稳，维修成本较低，环保有保证，系统可稳定投用。
从经济效益数据和从长远利益来看，在安全稳定生产、节能降耗、环保意义方面，硫回收尾气处理装置前置引风机的改造是成功的。
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