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高温风机技术解析:9-26№12.9D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、9-26№12.9D、工业酸性气体、风机配件、风机修理、煤气风机、碳环密封、轴瓦

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,这些气体往往还伴有腐蚀性、毒性或爆炸性。高温风机作为工业窑炉、锅炉系统、化工反应装置及废气处理系统中的核心气体输送设备,其性能的可靠性直接关系到整个生产系统的稳定运行、能耗水平及环保达标。本文将以9-26№12.9D这一典型型号的高温离心风机为核心,深入解析其技术特点、适用介质,并详细探讨其关键配件构成、维护修理要点,同时拓展介绍在输送各类特殊工业气体时,特别是如煤气风机等型号的设计考量。

一、 高温风机基础与9-26№12.9D型号解析

(一)高温风机概述

高温风机,顾名思义,是指专门用于输送高温气体的风机设备。其设计与常规风机有显著区别,核心在于必须解决材料在高温下的强度衰减、热膨胀引起的结构变形、轴承等运动部件的有效冷却以及密封系统在高温下的可靠性等一系列问题。通常,输送气体温度超过200摄氏度的风机即可归为高温风机范畴,其工作温度上限可达800摄氏度甚至更高。

(二)9-26№12.9D型号深度解读

风机型号“9-26№12.9D”遵循了我国通风机的命名规范,其含义如下:

“9-26”:代表该风机的压力系数为0.9,比转速为26。这表明该型号风机属于高压离心风机系列,适用于系统阻力较大的工况,能够提供较高的全压。 “№12.9”:表示该风机机号的叶轮公称直径为12.9分米,即1.29米。叶轮直径是决定风机风量、风压等性能参数的关键几何尺寸。 “D”:表示风机的传动方式。在此,“D”代表悬臂支承,联轴器传动。即风机的叶轮悬臂地安装在主轴的一端,通过联轴器与电机直接连接。这种结构相对紧凑,但对于大型号或极高温度的风机,有时会采用双支撑结构以增强转子稳定性。

针对高温工况,9-26№12.9D风机在设计上通常采取以下措施:

材料选择:叶轮、蜗壳等与高温气体直接接触的部件需采用耐热合金钢(如15MoG、12Cr1MoV等)或不锈钢,以确保在高温下仍具有足够的机械强度和抗氧化能力。 冷却结构:主轴通常设计为空心结构,一方面可以减轻重量,另一方面可以引入冷却空气对轴进行冷却,防止热量传导至轴承。轴承箱通常带有水冷夹套或采用强制润滑系统,通过循环润滑油带走热量。 热膨胀补偿:在结构设计上,必须考虑各部件材料热膨胀系数的差异。例如,机壳的支腿可能采用一端固定、另一端滑动的设计,允许壳体在受热时自由膨胀,避免产生过大热应力。 保温措施:风机外壳外部通常敷设保温层,以减少散热损失,改善工作环境,并控制壳体温度在安全范围内。

二、 高温风机输送气体特性说明

高温风机输送的介质不仅仅是高温空气,更多是成分复杂的工业过程气体或废气。

(一)高温混合工业酸性有毒气体
这类气体通常含有多种腐蚀性成分,如硫氧化物、氮氧化物、卤化氢等。风机在输送此类气体时,面临的挑战不仅是高温,更是强烈的化学腐蚀。这就要求风机过流部件(叶轮、蜗壳、进风口)必须采用高级耐腐蚀材料,如耐热不锈钢(如316L、2205双相钢)、高镍合金(如哈氏合金、因科镍合金)或在碳钢基体上进行特种防腐涂层处理(如热喷漆、搪瓷)。密封系统也需特别加强,防止有毒气体外泄。

(二)典型腐蚀性气体输送要点

输送二氧化硫(SO₂)气体:SO₂遇水会形成亚硫酸,对金属产生强烈的点蚀和均匀腐蚀。风机材料应选择对硫酸腐蚀有良好抵抗力的合金,如316L不锈钢或更高级别的合金。同时,需严格控制气体温度在酸露点以上,防止冷凝酸形成。 输送氮氧化物(NOₓ)气体:NOₓ气体本身具有一定氧化性,在某些条件下可能形成硝酸。输送风机需考虑材料的抗氧化和耐硝酸腐蚀性能。 输送氯化氢(HCl)气体:HCl是极强的腐蚀剂,尤其在含有水分时。必须选用高钼含量的不锈钢(如316L)或镍基合金(如哈氏合金C-276)。密封必须绝对可靠,防止HCl泄漏危害环境和人员健康。 输送氟化氢(HF)气体:HF能腐蚀绝大多数金属和硅酸盐材料。通常需要采用蒙乃尔合金或高镍铬合金。橡胶、塑料密封件需选用耐HF的特殊品种。 输送溴化氢(HBr)气体:其腐蚀性与HCl类似,但更具渗透性。材料选择需同样谨慎。 输送其他特殊高温气体:如煤气、沼气、裂解气等,这些气体可能含有焦油、粉尘、水分等杂质,易造成结垢、磨损和腐蚀。设计时需考虑清灰孔、耐磨衬板以及有效的密封以防止气体外泄或空气吸入。

三、 关联型号:煤气风机AI(M)/AII(M)系列简介

在输送工业气体,特别是煤气时,常会遇到如“AI(M)”或“AII(M)”等型号。以“AII(M)”为例:

“№16.5D”:表示叶轮直径为1.65米。 “AII(M)”:其中“AII”通常指该系列风机为单级、双支撑结构,即叶轮安装在两个轴承之间,这种结构刚性更好,适用于更大功率、更高载荷的工况。“(M)”明确标示此风机用于输送煤气(Gas),特指混合煤气。 设计特点:针对煤气可能含有的杂质、水分及爆炸风险,此类风机在密封(如采用碳环密封、氮气密封)、防爆结构、材料耐腐蚀性等方面有特殊设计。其主轴、轴承(常采用巴氏合金轴瓦以承受重载)、转子总成、气封、油封和轴承箱的设计都围绕安全、可靠、长周期运行展开。

四、 高温风机核心配件详解

一台高性能、长寿命的高温风机,离不开每一个精密设计和制造的配件。

风机主轴:作为传递扭矩、支撑叶轮的核心转动部件,必须具有高强度、高韧性及良好的耐热疲劳性能。通常采用优质合金钢(如42CrMo)锻制而成,并经过严格的热处理和精加工,保证其尺寸精度和形位公差。 风机轴承与轴瓦:对于大型高温风机,特别是如AII(M)系列的双支撑风机,滑动轴承(轴瓦)应用广泛。轴瓦内衬通常为巴氏合金,具有良好的嵌入性和顺应性,能承受较大的冲击载荷。轴承座带有冷却系统(水冷或油冷),确保轴承温度在许可范围内。润滑系统至关重要,需提供连续、洁净、足量的润滑油以形成油膜,避免干摩擦。 风机转子总成:指由叶轮、主轴、平衡盘(如有)、联轴器等组成的旋转部件总称。动平衡精度是转子总成的关键指标。在高温下,不平衡量会引起剧烈振动,导致轴承损坏、密封失效甚至结构破坏。转子必须在高速动平衡机上精确校正。 气封与油封气封:主要用于防止风机壳体内的高压气体沿轴端向外部泄漏,或防止外部空气被吸入(在负压工况)。在高温和腐蚀性气体环境下,迷宫密封是常见形式,其非接触式特性适用于高速高温场合。对于有毒、易燃气体,可能会采用更复杂的碳环密封、干气密封或充气密封(如氮气)。 油封:主要用于防止轴承箱的润滑油泄漏。高温工况下需选用耐高温的氟橡胶、聚四氟乙烯(PTFE)或金属材质的油封。 轴承箱:是容纳轴承、润滑油并为其提供冷却的部件。其结构设计需保证良好的散热,内部油路畅通,并有效防止润滑油泄漏和外部污染物侵入。 碳环密封:在输送有毒、易燃易爆气体(如煤气)的风机中,碳环密封是一种高效可靠的轴端密封方式。它由数个碳环组成,在弹簧力作用下与轴保持轻微接触,形成多级节流密封。其优点是耐磨、自润滑、适用于高速,并能有效阻止介质泄漏。

五、 高温风机常见故障与修理维护

定期维护和及时修理是保障高温风机安全稳定运行的生命线。

(一)常见故障分析

振动超标:主要原因包括转子不平衡(叶轮积灰、磨损、腐蚀)、轴承损坏、对中不良、地脚螺栓松动、基础刚性不足或接近临界转速。 轴承温度过高:原因可能是润滑油量不足或油质恶化、冷却系统故障(水路堵塞、冷却水量不足)、轴承安装不当或间隙不合适、负载过大。 风量风压不足:可能因转速未达额定值、系统管网阻力过大、进口滤网堵塞、叶轮磨损严重或密封间隙过大导致内泄漏增加。 异常噪音:可能是轴承损坏、转子与静止件发生摩擦(如气封摩擦)、叶片松动或进入异物。 气体泄漏:密封件(气封、油封)磨损、老化或损坏是主要原因。

(二)修理与维护要点

定期检查:建立严格的点检制度,每日监测振动、温度、噪声、润滑油位及压力等参数。 停机检修转子动平衡:每次大修或更换叶轮后,必须对转子总成进行现场或离线动平衡校正。不平衡量的计算通常基于“试重法”,通过在一系列已知位置上添加试重并测量振动响应,计算出应在特定角度去除或添加的质量,使剩余不平衡量低于标准允许值。 叶轮检查与修复:仔细检查叶片的磨损、腐蚀、裂纹情况。对于局部磨损可采用堆焊后打磨修复,但需注意控制焊接热输入,防止变形。严重损坏时需更换叶轮。 轴承与轴瓦检修:检查轴瓦巴氏合金层有无剥落、裂纹、磨损。测量轴承间隙,若超过允许值需刮研或更换。滚动轴承检查游隙和滚道状况。 密封更换:检查迷宫密封齿的磨损情况,间隙过大需更换密封件。碳环密封检查环的磨损量和弹簧力,按规程更换。 对中复查:风机与电机重新连接后,必须用百分表或激光对中仪精确校正联轴器的对中情况,确保径向和轴向偏差在允许范围内。 防腐与保温:检查并修复过流部件的防腐涂层。确保外壳保温层完好无损。

结论

9-26№12.9D型高温风机作为工业领域高压高温气体输送的骨干设备,其成功应用依赖于对介质特性、风机型号含义、核心配件功能及维护修理技术的深刻理解。在面对诸如混合酸性气体、SO₂、NOₓ、卤化氢等苛刻介质时,正确的材料选择、密封形式和冷却方案是保证风机长期稳定运行的关键。同时,关联的煤气风机型号如AII(M)也展示了在特定工业气体输送领域风机的专业化设计。通过实施科学、规范的维护和精准的故障修理,能够最大限度地延长风机使用寿命,保障生产安全,为企业创造持续稳定的经济效益。

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