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高温风机技术解析:9-28I№16D型风机在工业高温及腐蚀性气体输送中的应用

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:高温风机、9-28I№16D、工业气体输送、酸性气体、风机维修、叶轮、轴承、气封、碳环密封

引言

在冶金、化工、电力、建材等工业领域,生产过程常常产生大量高温气体,这些气体往往还伴随着腐蚀性、毒性等特性,如二氧化硫、氮氧化物、氯化氢等。普通风机无法在此类恶劣工况下长期稳定运行,高温风机便成为工艺流程中气体输送与处理系统的核心装备。本文将以9-28I№16D这一典型型号为核心,深入解析其技术特点,并全面阐述其在输送各类高温、腐蚀性工业气体时的技术要点、关键配件配置以及维护修理策略。

一、 高温风机基础与型号9-28I№16D解析

高温风机,顾名思义,是专门用于输送高温气体的风机设备。其设计与普通风机的根本区别在于必须解决材料在高温下的强度衰减、热膨胀引起的尺寸变化、润滑冷却难题以及高温可能引发的气体化学性质变化对材料的腐蚀等问题。

型号9-28I№16D的含义解析:
这是一个典型的离心风机型号编码,其各部分含义如下:

“9-28”:代表风机的压力系数和比转数。这是风机系列代号,表明该风机属于高压离心风机系列,其气动性能设计侧重于提供较高的压头,适用于系统阻力较大的工况。 “I”:通常表示风机的传动方式。在此型号中,“I”式传动代表悬臂支撑结构,即风机的叶轮安装在主轴的一端,由位于另一端的轴承箱进行支撑。这种结构相对紧凑,但对于大型号或极高温度场合,需对轴承的冷却和受力进行精心设计。 “№16D”:这是型号中的核心尺寸参数。“№16”表示风机叶轮的直径代号,其实际叶轮直径约为1.6米。后面的“D”通常代表风机的进口方向或结构变型,此处“D”可能表示风机进口为右向(从电机侧看,进口在右侧),或代表一种特定的结构设计版本。

该型号风机设计用于输送介质温度通常可达250℃以上,通过特殊设计和材料选择,甚至可应对更高温度的挑战。

二、 高温风机输送气体的特性与应对策略

风机输送的气体性质直接决定了风机的材料选择、密封形式和运行策略。

1. 高温气体共性挑战与应对:

材料强度下降:随着温度升高,金属材料的屈服强度和抗蠕变能力会显著降低。因此,高温风机的主要承压部件(如机壳)和旋转部件(如叶轮、主轴)必须采用热强钢,如Q235耐热钢、304/316不锈钢或在极端工况下使用更高等级的耐热合金。 热膨胀:不同部件受热膨胀量不同,需在设计时预留合理的膨胀间隙。例如,叶轮与机壳之间的间隙在冷态时较大,确保热态运行时不会摩擦。 润滑与冷却:轴承是风机的生命线。高温环境会使常规润滑脂失效、润滑油碳化。因此,高温风机普遍采用带有水冷夹套的轴承箱,并通过强制循环油润滑系统,确保轴承温度始终维持在安全范围内。

2. 特殊工业腐蚀性气体的输送说明:

输送混合工业酸性有毒气体:此类气体成分复杂,可能同时含有SO₂、NOₓ、HCl等,腐蚀性极强。风机过流部件(叶轮、机壳)需采用高等级不锈钢(如316L)或双相不锈钢,甚至采用钛材、哈氏合金等特种金属,或进行耐腐蚀涂层处理(如喷涂陶瓷、聚四氟乙烯)。 输送二氧化硫(SO₂)气体:SO₂遇水会形成亚硫酸,腐蚀性极强。风机必须杜绝内部结露,通常需要采取机壳保温甚至伴热措施,确保壁温高于气体露点温度。材料首选316L不锈钢。 输送氮氧化物(NOₓ)气体:NOₓ气体本身具有一定氧化性,材料需具备良好的抗氧化和耐酸腐蚀能力。 输送氯化氢(HCl)气体:HCl是强腐蚀性气体,特别是遇水蒸气形成盐酸。除了选用耐盐酸腐蚀的超级奥氏体不锈钢或镍基合金外,密封的可靠性至关重要,必须防止酸性气体外泄。 输送氟化氢(HF)气体:HF能腐蚀绝大多数金属,甚至包括玻璃。蒙乃尔合金(Monel)是常用的耐HF腐蚀材料。同时,所有密封件和辅助材料也必须能抵抗HF的侵蚀。 输送溴化氢(HBr)气体:与HCl类似,HBr也具有强酸性和腐蚀性,材料选择策略与输送HCl气体类似。 输送其他特殊高温气体:如煤气、烟气等,需根据气体中具体的腐蚀成分(如硫化物、氰化物)、粉尘含量及硬度,综合决定材料、防磨措施和密封方案。

三、 高温风机的核心配件详解

一台高性能、长寿命的高温风机,离不开其精心设计和制造的关键配件。

1. 风机叶轮
叶轮是风机的“心脏”,其性能和质量直接决定整机效能。对于9-28I№16D这类高压风机,叶轮多采用后向叶片设计,效率较高。在高温和腐蚀环境下,叶轮材质是关键。焊接叶轮是主流,采用与介质兼容的耐热钢板,通过精密焊接和热处理消除内应力。对于有粉尘的工况,叶片进口端和易磨损部位需加焊耐磨层(如碳化钨),或采用复合陶瓷贴片技术。

2. 风机主轴
主轴承受着扭矩、弯矩和复合应力,在高温下还需考虑蠕变。材料通常选用优质中碳合金钢(如42CrMo),并进行调质处理以获得高强度和高韧性。主轴的直线度、轴颈(与轴承配合处)的表面硬度和光洁度要求极高。

3. 风机轴承与轴瓦
对于9-28I№16D这类悬臂结构,轴承的选型和润滑冷却至关重要。通常采用一对调心滚子轴承,既能承受径向力,也能承受一定的轴向力。轴承座(轴承箱)必须设计有水冷夹套,通循环冷却水以带走热量。在更大型或重载的鼓风机(如文中提到的№16.5D AI(M)/AII(M)煤气风机)上,会采用滑动轴承(轴瓦)。轴瓦通常为巴氏合金衬层,运行在液体动压润滑状态下,承载能力更强,运行更平稳,但启动摩擦阻力较大,对润滑系统油品清洁度要求极高。

4. 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总称。高速旋转的转子必须进行严格的动平衡校正,精度等级通常需达到G2.5级或更高,以确保风机平稳运行,振动值在国家标准允许范围内。

5. 气封与油封(密封系统)
这是防止介质泄漏和外部空气吸入,以及润滑油泄漏的关键系统。

气封(轴封):用于机壳与主轴之间的间隙密封,防止高温或有毒气体外泄。在高温及腐蚀性气体场合,碳环密封是优选方案。它由若干块特殊石墨制成的密封环组成,依靠弹簧力使其与轴保持微接触。石墨具有自润滑、耐高温、耐腐蚀的特性,即使在干摩擦状态下也能良好工作,密封效果好且对轴磨损小。迷宫密封也是常见形式,通过多级节流间隙来密封,但需要注入比机内压力稍高的清洁密封气(如空气或氮气),对于防止腐蚀性气体外泄,密封气的选择和压力控制尤为关键。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油外泄。通常采用耐高温的氟橡胶油封或聚四氟乙烯(PTFE)油封。在高温工况下,需确保油封材料能长期耐受轴承箱体的温度。

6. 轴承箱
作为轴承的载体和润滑油(或润滑脂)的容器,其结构强度和冷却设计至关重要。水冷夹套是标准配置,确保润滑油温不超过70℃。箱体上应设有视镜(或油标)以观察油位,以及温度计接口用于实时监控油温。

四、 高温风机的修理与维护要点

定期的维护和及时的修理是保障风机安全、稳定、长周期运行的生命线。

1. 日常巡检与监测

振动监测:使用振动仪定期检测轴承座的振动速度有效值或位移值,是判断转子平衡状态、轴承状况、对中情况的最有效手段。振动异常增大是停机检查的重要信号。 温度监测:使用红外测温枪或在线温度传感器,持续监控轴承温度和环境温度。轴承温升过快或超标,通常预示润滑不良、轴承损坏或冷却系统故障。 声音监听:借助听音棒,倾听轴承箱和机壳内部声音,异常的撞击、摩擦或连续啸叫声都预示着故障。 泄漏检查:定期检查气封、油封、管路法兰及冷却水系统有无泄漏。

2. 定期检修内容

清理积灰与结垢:停机后,彻底清理叶轮和机壳内部的粉尘结垢,恢复气动性能,并检查腐蚀和磨损情况。 检查叶轮:仔细检查叶轮焊缝有无裂纹,叶片有无磨穿、变形,耐磨层是否脱落。必要时进行无损探伤(如着色渗透检测)。 检查主轴与轴承:检查主轴轴颈有无拉毛、磨损。检查滚动轴承的游隙、滚道和滚动体有无点蚀、剥落。对于滑动轴承,检查轴瓦的巴氏合金层有无磨损、剥落、裂纹,并测量轴承间隙。 检查密封:检查碳环密封的磨损量,弹簧弹力是否减弱。检查迷宫密封的间隙是否超标。更换老化的油封。 对中复查:风机检修完毕后,必须重新校准电机与风机主轴的同心度(对中),不良的对中是导致振动和轴承损坏的主要原因。

3. 关键部件修理与更换

叶轮动平衡:只要对叶轮进行了任何可能影响其质量分布的操作(如修补、清理厚重结垢),都必须重新进行现场动平衡或动平衡机校正。 主轴修复:主轴轴颈轻微磨损可采用电镀、热喷涂等工艺修复后磨削至原尺寸。 轴承箱冷却管路清洗:定期用酸性清洗剂循环清洗冷却水夹套,防止水垢影响冷却效率。

五、 相关鼓风机型号补充说明

文中提及的鼓风机型号“№16.5D”与“AII(M)”也属于工业气体输送风机的范畴。

“№16.5D”:表示该风机叶轮直径为1.65米,属于大型风机。 “AII(M)”:代表AII系列单级双支撑结构的煤气风机。其中“单级”指只有一个叶轮,“双支撑”指叶轮位于两个轴承之间,这种结构刚性更好,适用于更大流量和更高压力的场合,运行更稳定。“(M)”明确标示其用于输送混合煤气。这表明该风机在材料选择、密封形式(很可能采用碳环密封或迷宫密封注密封气)和结构设计上,都已针对煤气的易燃、易爆及可能含有的腐蚀性成分(如H₂S)做了特殊考量。

结论

9-28I№16D型高温风机及其同类产品,是现代工业生产中处理高温、腐蚀性气体的关键设备。深入理解其型号含义、掌握所输送气体的特性、熟知其核心配件的技术要点并建立一套科学、前瞻性的维护与修理体系,是确保风机安全、高效、长寿命运行,保障整个生产系统稳定顺行的根本。作为一名风机技术人员,不断深化在这些方面的知识与实践经验,是职责所在,也是价值体现。

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