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硫酸风机基础知识及AI700-1.2149/1.0149型号详解

作者:王军(139-7298-9387)
关键词:硫酸风机、AI700-1.2149/1.0149、风机配件、风机修理、工业气体输送、二氧化硫、轴瓦、碳环密封

引言

在化工、冶金及环保行业中,硫酸生产及相关工业气体输送是核心工艺环节,而离心鼓风机作为关键设备,其性能直接决定系统效率与安全性。本文以风机技术实践为基础,结合硫酸风机型号AI700-1.2149/1.0149的详细解析,系统介绍风机结构、配件功能及维修要点,并拓展至工业酸性有毒气体的输送特性,旨在为从业人员提供理论参考与操作指导。

一、硫酸风机系列概述

硫酸风机专为腐蚀性气体环境设计,需具备耐酸蚀、高压稳定性及密封可靠性。根据结构与工况差异,主要分为以下系列:

C(SO₂)型多级硫酸加压风机:采用多级叶轮串联结构,适用于中低压、大流量场景,如二氧化硫气体的长距离输送。其级间导流设计可逐级提升气体压力,效率曲线平缓,但结构复杂,维修频次较高。 D(SO₂)型高速高压硫酸加压风机:通过齿轮箱驱动转子高速旋转(转速常超10000转/分钟),实现单级高压输出,适用于二氧化硫压缩工艺。其核心优势为体积小、功率密度高,但对轴承冷却与动平衡要求极严。 AI(SO₂)型单级悬臂硫酸加压风机:转子悬臂布置,结构紧凑,适用于中小流量工况。典型型号如AI700-1.2149/1.0149,其悬臂设计减少了轴向尺寸,但需强化轴端密封以预防介质泄漏。 S(SO₂)型单级高速双支撑风机:转子两端支撑于独立轴承箱,稳定性优于悬臂结构,适用于高转速、高载荷场景,如氮氧化物气体输送。 AII(SO₂)型单级双支撑风机:为AI系列的强化版本,双支撑结构分散了转子载荷,延长了轴承寿命,常用于氯化氢、氟化氢等强腐蚀气体工况。

这些风机均需采用特种合金(如哈氏合金、钛钢复合层)或氟塑料衬里,以抵抗酸性气体腐蚀。其气动设计需满足气体密度变化(如二氧化硫密度为空气的2.2倍),并通过气体状态方程计算实际工况流量。

二、风机型号AI700-1.2149/1.0149详解

该型号为AI系列悬臂单级硫酸风机的典型代表,其命名规则如下:

“AI”:代表单级悬臂结构,叶轮直接安装于主轴悬臂端,结构简化但需控制径向跳动。 “700”:表示额定流量为700立方米/分钟,此为标准状态(20℃, 101.325kPa)下的体积流量。实际流量需根据进口气体密度修正,计算公式为:实际流量等于标准流量乘以进口压力与标准压力的比值再乘以标准温度与进口绝对温度的比值。 “-1.2149”:指出风口压力为-1.2149个大气压(相对压力),即出口处于负压状态,常见于系统抽吸工况。 “/1.0149”:表示进风口压力为1.0149个大气压(相对压力),略高于环境大气压。若型号中无“/”符号,则默认进口压力为1个大气压。

该风机适用于二氧化硫气体的加压输送,其设计点需匹配系统阻力曲线。例如,当输送介质为二氧化硫时,气体常数与空气差异显著,风机功率需按实际气体密度调整,功率计算公式为:轴功率等于流量乘以压升除以风机效率再除以机械效率。

三、风机核心配件功能解析

硫酸风机的可靠性依赖于关键配件的耐腐蚀与精密配合:

风机主轴:通常采用42CrMo合金钢,表面喷涂碳化钨涂层以抗酸性磨损。主轴需经调质处理,硬度达HRC45-50,且动态不平衡量需小于1.0g·mm/kg,以避免悬臂结构下的振动超标。 轴瓦轴承:为滑动轴承形式,材料为锡青铜覆巴氏合金层,利用压力油膜支撑主轴。其润滑需强制油循环系统,油膜压力需维持在0.2-0.4MPa,油膜厚度计算需遵循雷诺方程。 转子总成:包括叶轮、主轴及平衡盘。叶轮多为后向叶片设计,材料为CD4MCu双相不锈钢,通过五轴铣削成型。动平衡等级需达G2.5级,残余不平衡量由公式:允许不平衡量等于平衡精度等级乘以转子质量除以角速度计算得出。 气封与碳环密封:气封为迷宫式结构,减少级间泄漏;碳环密封则采用浸渍树脂石墨环,通过弹簧预紧实现轴向密封,泄漏量需低于0.1%额定流量。 油封与轴承箱:油封为氟橡胶唇形密封,防止润滑油外泄;轴承箱为铸铁箱体,内部设置冷却水夹套,控制油温低于65℃。

四、风机常见故障与修理要点

硫酸风机在酸性介质中长期运行后,易出现以下问题:

叶轮腐蚀与动平衡失效:酸性气体冷凝液导致叶轮点蚀,需定期进行着色探伤。修理时,需采用等离子堆焊修复腐蚀区域,并重新进行动平衡测试。 轴瓦磨损与油温异常:因油质酸化或杂质侵入,轴瓦巴氏合金层易剥落。维修需刮研新轴瓦,接触斑点密度需达每平方厘米3-5点,且油冷器需定期酸洗除垢。 碳环密封老化:石墨环在高温下脆化,导致密封失效。更换时需测量环间间隙,其值应小于轴径的千分之一。 主轴弯曲变形:多因热应力不均或紧急停机引起。校正时需采用多点加热法,弯曲量需控制在校直量等于原始弯曲量乘以材料弹性模量分之屈服强度的公式计算范围内。

修理后需进行性能测试:包括压力-流量曲线验证、振动值检测(径向振动需小于4.5mm/s)及气密性试验(氮气保压30分钟无泄漏)。

五、工业酸性有毒气体输送特性

硫酸风机扩展应用于多种工业气体时,需针对性调整设计参数:

二氧化硫(SO₂)气体:密度高、易液化,风机需控制出口温度高于露点(约-10℃),防止冷凝酸腐蚀。 氮氧化物(NOₓ)气体:具强氧化性,叶轮材料需选用316L不锈钢以上等级,且密封系统需注入碱性隔离气。 氯化氢(HCl)与氟化氢(HF)气体:渗透性极强,需采用无密封面磁力传动或双层碳环密封,壳体衬里需为聚四氟乙烯。 溴化氢(HBr)气体:兼具腐蚀性与毒性,风机需全负压操作,泄漏率需低于10⁻⁶Pa·m³/s。

气体输送功率需按实际组分修正,例如混合气体密度计算需遵循:混合气体密度等于各组分密度乘以其体积分数之和。

结语

硫酸风机作为工业气体输送的核心装备,其型号参数、配件选型与维修工艺均需紧密结合介质特性与工况需求。AI700-1.2149/1.0149型号的悬臂设计展现了紧凑性与经济性,而双支撑系列则更适用于高压高速场景。未来,随着材料科学与密封技术的进步,硫酸风机将向高效化、长寿命方向持续演进,为工业绿色生产提供坚实保障。

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