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高温风机9-26№9.1D与工业酸性有毒气体输送技术解析

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:高温风机、9-26№9.1D、酸性气体输送、风机维修、工业气体风机、AII(M)煤气风机、碳环密封、轴瓦轴承

高温风机基础概述

高温风机是工业窑炉、化工流程、冶金烧结及环保脱硫等系统中输送高温介质的关键设备。其核心功能是在高温恶劣环境下,实现气体的强制输送与循环。与常温风机相比,高温风机在设计、材料选择及结构配置上需应对热膨胀、材料强度衰减、介质腐蚀等一系列严峻挑战。通常,高温风机输送的气体温度范围在200℃至500℃之间,特殊设计甚至可应对更高温度。其稳定运行直接关系到整个生产系统的连续性、安全性与能效。

风机型号9-26№9.1D深度解析

1. 型号释义与性能定位
型号“9-26№9.1D”是行业内广泛采用的一种风机命名方式,其含义如下:

“9-26”:代表此系列风机的空气动力学略图代号。其中,“9”表示风机在最高效率点时,压力系数乘以10后的整数;“26”表示比转数的数值。这表明该型号风机属于高压离心风机系列,其特性是风压高,适用于系统阻力较大的工况。 “№9.1”:表示该台风机的叶轮公称直径为9.1分米,即0.91米。叶轮直径是决定风机风量与风压的核心结构参数。 “D”:代表风机的传动方式。D式传动意指采用悬臂支撑结构,由电动机通过联轴器直接驱动风机主轴。这种结构紧凑,适用于中等容量和转速的场合。

2. 结构特点与高温适应性
9-26№9.1D风机为适应高温工况,在结构上进行了专门设计:

蜗壳与进风口:通常采用耐热钢板(如Q235耐热钢或更高等级的15MoG等)焊接而成,具备足够的强度和耐热性。为应对热膨胀,蜗壳底部通常会设置膨胀滑销,允许壳体在受热时向特定方向自由膨胀,避免产生巨大的热应力导致结构损坏。 叶轮:是风机的核心部件。针对高温环境,叶轮材料多选用耐热不锈钢,如1Cr13、2Cr13或更高级别的304、316不锈钢,以保证在高温下仍保持较高的强度和抗蠕变能力。叶轮需经过严格的动平衡校正,确保在高温高速运行下的振动值在允许范围内。其叶片型线为后向式,效率较高,且不易积灰。 主轴与轴承:主轴采用优质碳素结构钢(如45号钢)或合金钢制造,具有高强度和韧性。轴承箱通常采用水冷结构,即在轴承箱外壳设计冷却水套,通过循环冷却水带走主轴传导至轴承的热量,防止轴承温度超标,保证润滑油脂不失效。对于高温风机,其轴承选型需考虑高温导致的游隙变化,并选用高温润滑脂。 密封系统:高温风机需特别关注轴端密封,以防止高温气体外泄或冷却介质进入。在9-26№9.1D风机上,常采用迷宫密封与气封相结合的型式。迷宫密封依靠多道齿隙形成节流效应来阻隔气体;气封则通过引入一股清洁的压缩空气(或惰性气体)在密封处形成微正压,有效阻止有害高温气体向外泄漏。

工业酸性有毒气体输送技术说明

输送酸性有毒气体对风机的耐腐蚀性能和密封可靠性提出了极高要求。风机必须根据具体气体成分、浓度、温度及露点等因素进行针对性设计和材料选择。

1. 可输送混合工业酸性有毒气体
当输送成分复杂的混合酸性气体时,风机的材料选择需考虑各组分气体的协同腐蚀效应。通常选用全不锈钢结构(蜗壳、叶轮、主轴等过流部件),对于强腐蚀工况,甚至需采用更高级别的耐蚀合金,如哈氏合金、蒙乃尔合金或进行非金属防腐衬里(如衬聚四氟乙烯PTFE、衬陶瓷等)。密封必须采用高效的双重或三重密封方案。

2. 典型单一酸性气体输送要点

输送二氧化硫(SO₂)气体:SO₂遇水会形成亚硫酸,具有强腐蚀性。因此,风机必须确保气体温度始终高于酸露点,防止冷凝酸产生。材料可选用316L不锈钢,其在含氯离子较少的环境下对亚硫酸有良好耐蚀性。密封需绝对可靠,防止SO₂外泄危害环境与健康。 输送氮氧化物(NOₓ)气体:NOₓ气体本身具有一定氧化性,且与水反应生成硝酸,腐蚀性极强。风机过流部件推荐使用304或316L不锈钢。需特别注意停机期间的防护,因为空气中的水分可能吸入机内形成硝酸,造成严重腐蚀,必要时需用氮气进行吹扫置换。 输送氯化氢(HCl)气体:HCl是极具腐蚀性的气体,尤其在有水分存在时。输送干燥的HCl气体可选用蒙乃尔合金;若气体含湿,则必须采用哈氏合金C-276或进行PTFE全衬里。所有密封件也需采用耐HCl腐蚀的特殊材料,如氟橡胶、PTFE等。 输送氟化氢(HF)气体:HF能腐蚀绝大多数金属材料,包括不锈钢。蒙乃尔合金对干燥的HF气体有较好的耐受性,但对于含湿HF,碳钢反而因表面形成氟化铁保护膜而具有一定耐蚀性,但更可靠的方案是采用哈氏合金或进行Monel合金衬里。密封材料需选用耐HF的特种橡胶或PTFE。 输送溴化氢(HBr)气体:HBr的腐蚀性与HCl类似,但可能更强。材料选择可参考HCl气体,优先考虑哈氏合金C系列或PTFE衬里。 输送其他特殊高温气体:如煤气、裂解气等,这些气体往往成分复杂,可能含有粉尘、焦油、硫化氢等杂质。风机设计需考虑耐磨、防积灰、防结垢,并采用特殊的密封形式(如碳环密封,下文详述)防止气体泄漏。

关键配件与密封技术详述

1. 核心配件功能解析

风机主轴:作为传递扭矩、支撑转子的核心零件,必须具有高疲劳强度和抗扭刚度。在高温和可能存在腐蚀的工况下,表面可进行镀铬或其他防腐处理。 风机轴承与轴瓦:对于大型、重载风机(如后续将提到的AII(M)风机),常采用滑动轴承(即轴瓦)。轴瓦材料通常为巴氏合金,其具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。轴承座强制润滑系统至关重要,需提供充足、洁净、冷却的润滑油,形成稳定的油膜以支撑主轴。 风机转子总成:指叶轮、主轴、平衡盘(如有)、联轴器等旋转部件的组合体。其动平衡精度是决定风机振动和噪音水平的关键,必须进行高精度动平衡校正。 气封与油封气封:如前所述,通过引入外部清洁气源形成气幕,是防止有毒有害气体外泄的有效手段。 油封:主要用于轴承箱等润滑部位,防止润滑油泄漏和外部污染物进入。高温工况下需选用耐高温的氟橡胶或聚四氟乙烯油封。 轴承箱:是容纳轴承和润滑系统的部件。高温风机轴承箱的冷却设计(水冷夹套或盘管)是标配,以确保轴承工作温度正常。 碳环密封:这是一种非接触式、用于高速旋转轴的先进密封技术。由多个石墨环组成,依靠弹簧提供初始抱紧力。石墨具有自润滑、耐高温、化学性质稳定的特点。当主轴高速旋转时,碳环与轴之间形成极薄的气膜,实现几乎零磨损的动密封,能有效封堵各种苛刻的工艺气体,在煤气、化工气体输送风机上应用广泛。

风机修理与维护要点

高温及腐蚀性气体风机的维护与修理,必须遵循“预防为主,定期检修”的原则。

1. 日常检查与监测

振动监测:安装在线振动监测系统,实时监控风机轴承和转子的振动状态。振动异常增大往往是叶轮积灰、磨损、动平衡失效或轴承损坏的前兆。 温度监测:密切关注轴承温度、润滑油温及风机进口气体温度。温度超标需立即排查原因。 声音监听:定期通过听棒监听风机运行声音,异常的摩擦、撞击声可能预示着内部故障。 泄漏检查:定期检查轴封、管路法兰、壳体焊缝有无气体或润滑油泄漏。

2. 定期检修内容

叶轮清理与检查:定期(根据工况确定周期)停机打开机壳,检查叶轮磨损、腐蚀及结垢情况。清除粘附的粉尘和结焦物,恢复叶轮气动性能。检查叶片有无裂纹、开焊等缺陷。 叶轮动平衡校正:清理后或发现振动增大时,必须对叶轮进行现场动平衡或离线动平衡校正。不平衡量的计算公式为:允许残余不平衡量等于转子质量乘以许用不平衡度。 轴瓦与间隙检查:对于滑动轴承,需检查轴瓦的巴氏合金层有无磨损、剥落、裂纹。测量轴瓦与轴颈的顶间隙、侧间隙,确保其在设计范围内。间隙过小可能导致烧瓦,间隙过大会引起振动。 密封件更换:定期检查并更换老化、磨损的碳环密封、迷宫密封齿、气封管路过滤器及油封。 主轴探伤:在大修期间,应对主轴进行磁粉探伤或超声波探伤,检查是否存在疲劳裂纹。 对中复查:重新启动前,必须严格检查并调整电机与风机主轴的对中情况,确保其同轴度在允许误差内。

典型工业气体风机:AII(M)系列煤气风机简介

在输送混合煤气等工业气体领域,AII(M)系列风机是典型代表。

型号释义:“№16.5D”表示叶轮直径为16.5分米(1.65米)。“AII(M)”中,“A”代表单吸式,“II”代表双支撑结构(即叶轮位于两个轴承之间,与悬臂的9-26№9.1D不同),这种结构更稳定,适用于更大容量和更高压力的场合。“(M)”明确标示其为输送混合煤气(Mixed Gas)的风机。 结构特性:双支撑结构使得转子动力学性能更优。主轴粗壮,承载能力强。轴承必然采用强制润滑的滑动轴承(轴瓦),以承受巨大的径向载荷。密封系统通常会采用碳环密封或“迷宫密封+氮气气封”的组合,确保有毒、易爆的煤气绝对不泄漏。其壳体与叶轮材料需根据煤气中的腐蚀性成分(如H₂S)进行选择,常用不锈钢或复合钢板。

总结

高温风机,特别是应用于输送酸性、有毒工业气体的风机,是技术密集型产品。从9-26№9.1D这样的高压风机到AII(M)№16.5D大型煤气风机,其成功选型、设计与长期稳定运行,依赖于对介质特性、材料科学、结构力学及密封技术的深刻理解。正确的材料选择、精密的制造工艺、高效的密封方案以及科学严谨的维护修理体系,是保障这类风机在恶劣工况下安全、高效、长寿命运行的四大支柱。作为风机技术人员,必须全面掌握这些基础知识,并能在实践中灵活应用,才能为企业的安全生产和环保达标提供坚实保障。

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