【摘 要】硫磺制酸風(fēng)機(jī)是我公司軸流鼓風(fēng)機(jī)涉及的一個(gè)新的領(lǐng)域。本文主要針對(duì)硫酸工藝和風(fēng)機(jī)的應(yīng)用談一些體會(huì)，特別是近期云南富瑞機(jī)組在執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)的技術(shù)性問(wèn)題還需完善。 【關(guān)鍵詞】硫磺制酸 防喘振系統(tǒng) 逆流 金屬鈍化 現(xiàn)象密封 1．硫酸生產(chǎn)的原料組成： 硫酸生產(chǎn)的原料是指能夠產(chǎn)生SO2的含硫物質(zhì)。工業(yè)原料主要有： 硫磺：用硫磺制造硫酸是使用最早而又最好的原料，該原料制造硫酸流程簡(jiǎn)單、投資省、產(chǎn)品純、成本低，是一種理想的制酸原料。 硫鐵礦：硫鐵礦是硫元素在地殼中存在的主要形態(tài)之一。主要成分為FeS2（理論含硫量53.45%、含鐵量46.55%），礦石品位按實(shí)際含硫量多少而分。開(kāi)采出來(lái)的礦石呈塊狀，必須經(jīng)過(guò)破碎和篩分，同時(shí)對(duì)浮選硫鐵礦和尾砂烘干，對(duì)不同成分原料進(jìn)行混合配料等。在制酸的同時(shí)，礦渣可用來(lái)生產(chǎn)鐵、水泥等。 含硫氣體：石油氣、焦?fàn)t氣和煤氣中都含有硫化氫，將其分離燃燒可得到二氧化硫。 硫酸鹽：用硫酸鹽制取硫酸的同時(shí)可以制得其它化工產(chǎn)品。如用硫酸鈉可聯(lián)合生產(chǎn)硫酸和純堿。 此外，有色金屬冶煉過(guò)程中產(chǎn)生大量的含二氧化硫的煙氣、煤燃燒時(shí)排出的煙氣中均含有二氧化硫，這些氣體中的硫化物都是制硫酸的原料，不但回收資源而且還消除了公害。 我國(guó)主要以硫鐵礦為原料，其次為硫磺和有色金屬冶煉廢氣。我公司目前的AV71-4和AV80-4軸流壓縮機(jī)組主要應(yīng)用于國(guó)內(nèi)硫磺制酸行業(yè)規(guī)模在30萬(wàn)噸/年以上的裝置中。 2.硫磺制酸的工藝 下圖為硫磺制酸工藝流程圖。工藝流程中同時(shí)出現(xiàn)了兩種流程的風(fēng)機(jī)配置形式： 2．1在干燥塔前、后均設(shè)置風(fēng)機(jī)，塔前為開(kāi)車(chē)風(fēng)機(jī)，塔后為正常生產(chǎn)時(shí)使用的風(fēng)機(jī)。 2．2只在干燥塔前設(shè)置風(fēng)機(jī)，用來(lái)開(kāi)機(jī)及生產(chǎn)（或另有備機(jī)）。 圖1. 硫磺制酸工藝流程 3.風(fēng)機(jī)在兩種工藝上的應(yīng)用 3． 1據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)量與硫酸生產(chǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系： 云南富瑞AV80軸流鼓風(fēng)機(jī)組（用于干燥塔后）： 壓縮機(jī)進(jìn)口流量：3911 Nm3/min 進(jìn)氣壓力：-5kpa（G） 介質(zhì)：干燥空氣（微酸性，氮?dú)猓?9%；氧氣：21%） 濕度：0% 進(jìn)氣溫度：55℃ 排氣壓力：0.12643 MPa（A） 對(duì)應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模：80萬(wàn)噸/年硫酸生產(chǎn)能力。 貴州西洋肥業(yè)AV71軸流鼓風(fēng)機(jī)組（用于干燥塔前，無(wú)開(kāi)車(chē)風(fēng)機(jī)）： 壓縮機(jī)進(jìn)口流量：3500 Nm3/min 進(jìn)氣壓力：0.08933 MPa（A） 介質(zhì)：空氣 相對(duì)濕度：77% 進(jìn)氣溫度：17℃ 排氣壓力：0.14029 MPa（A） 對(duì)應(yīng)生產(chǎn)規(guī)模：60萬(wàn)噸/年硫酸生產(chǎn)能力。 3.2工藝流程與機(jī)組的設(shè)計(jì) 3.2.1針對(duì)干燥塔前后均有風(fēng)機(jī)的工藝情況（云南富瑞AV80機(jī)組） 3.2.1.1干燥塔前設(shè)置開(kāi)車(chē)風(fēng)機(jī)主要原因： （1）、硫酸循環(huán)冷卻冷卻器選型小，循環(huán)泵不需要特別的耐高溫、耐腐蝕。 （2）、故障情況下塔前風(fēng)機(jī)可滿足開(kāi)車(chē)要求和暫時(shí)生產(chǎn)要求。 3.2.1.2開(kāi)機(jī)原理 干燥塔前風(fēng)機(jī)為開(kāi)車(chē)風(fēng)機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)院常規(guī)設(shè)計(jì)此風(fēng)機(jī)最大負(fù)荷為主風(fēng)機(jī)負(fù)荷的40%（為節(jié)省設(shè)備投資）。開(kāi)車(chē)風(fēng)機(jī)先投入生產(chǎn)，待高溫過(guò)熱器產(chǎn)生的450℃、3.82MPa的中壓蒸汽再驅(qū)動(dòng)主風(fēng)機(jī)組投入生產(chǎn)，開(kāi)車(chē)風(fēng)機(jī)切出系統(tǒng)?？諝饨?jīng)過(guò)濾器、干燥塔進(jìn)入主風(fēng)機(jī)，主風(fēng)機(jī)增大負(fù)荷，高溫過(guò)熱器的蒸汽量在滿足主風(fēng)機(jī)要求的情況下，剩余蒸汽經(jīng)另一汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。 3.2.1.3 AV80軸流鼓風(fēng)機(jī)組有效利用系統(tǒng)產(chǎn)生的能量，是一種能量回收機(jī)組。在機(jī)組設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下問(wèn)題： （1）主風(fēng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷范圍為：70%～105%，開(kāi)車(chē)風(fēng)機(jī)最大只能在40%負(fù)荷下投入系統(tǒng)，高溫過(guò)熱器在此狀態(tài)下產(chǎn)生的蒸汽如果不足，無(wú)法滿足主風(fēng)機(jī)70%負(fù)荷下的要求。對(duì)機(jī)組控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要求根據(jù)工藝及風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)要求做邏輯控制。在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后逐步增大負(fù)荷（通過(guò)手操器增大靜葉角度）直至滿負(fù)荷運(yùn)行。 （2）主風(fēng)機(jī)組位于工藝系統(tǒng)中間，開(kāi)機(jī)即意味著生產(chǎn)，不允許有放空、喘振現(xiàn)象，除非在系統(tǒng)故障的情況下。因此要求主風(fēng)機(jī)最小負(fù)荷設(shè)計(jì)計(jì)算必須準(zhǔn)確，這樣即節(jié)省開(kāi)車(chē)設(shè)備投資、同時(shí)又滿足生產(chǎn)。主風(fēng)機(jī)采用全靜葉可調(diào)軸流鼓風(fēng)機(jī)，有寬廣的工作范圍和高的計(jì)算精度，適應(yīng)其流程要求。 （3）主風(fēng)機(jī)吸入介質(zhì)為：微酸、55℃、近乎0%相對(duì)濕度的空氣，有一定的腐蝕度，滯留于機(jī)器中，會(huì)在金屬表面形成鈍化現(xiàn)象。如果此現(xiàn)象長(zhǎng)期發(fā)生，是否對(duì)機(jī)器部件造成腐蝕，是否會(huì)影響旋轉(zhuǎn)部件的平衡性。因此，在單機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮此方面的影響。 （4）鑒于塔后風(fēng)機(jī)位置的特殊性，在系統(tǒng)配置時(shí)注意：為避免風(fēng)機(jī)出口阻力損失大，出口不設(shè)止回閥，但是開(kāi)車(chē)風(fēng)機(jī)的介質(zhì)有可能流向主風(fēng)機(jī)，使主風(fēng)機(jī)出現(xiàn)逆流現(xiàn)象；如果應(yīng)用主風(fēng)機(jī)使其成為開(kāi)車(chē)風(fēng)機(jī)的通道，避免主風(fēng)機(jī)逆流情況的產(chǎn)生，同時(shí)主風(fēng)機(jī)靜葉角度計(jì)算必須準(zhǔn)確，避免開(kāi)度過(guò)大，機(jī)組無(wú)法起動(dòng)。 （5）機(jī)組位于生產(chǎn)工藝的中間環(huán)節(jié)，如果喘振的發(fā)生使防喘振閥全開(kāi)會(huì)造成整個(gè)生產(chǎn)停止，因此在防喘振設(shè)置上盡量考慮防喘振線與快開(kāi)線之間予留較大的余量，以便使用戶有處理故障的時(shí)間。但是焚硫爐溫度達(dá)1100℃，如果發(fā)生逆流或喘振，對(duì)風(fēng)機(jī)的損害將很?chē)?yán)重。如果根據(jù)常規(guī)喘振控制方式，系統(tǒng)壓差小、流量大，在短時(shí)間全部流量通過(guò)閥門(mén)則閥門(mén)口徑過(guò)大，設(shè)備投資太大，不很合理。在原工藝系統(tǒng)中配置了一臺(tái)電動(dòng)放空閥，同時(shí)也可配置一臺(tái)兩位式緊急放空閥，一方面可防止風(fēng)機(jī)喘振，另一方面可避免介質(zhì)逆流。 （6）整套機(jī)組位于酸化環(huán)境，因此所有設(shè)備包括儀表設(shè)備盡量考慮環(huán)境腐蝕、金屬表面鈍化現(xiàn)象的發(fā)生。 （7）等壓力/等流量調(diào)節(jié)，根據(jù)硫磺制酸工藝要求，在焚硫爐爐料恒定的前提下，要求風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)固定。若爐料發(fā)生變化，風(fēng)機(jī)自動(dòng)改變工況點(diǎn)（阻力大時(shí)，壓力增大，流量變??；阻力小時(shí)，壓力減小，流量增大）滿足工藝要求。若有條件，在爐料發(fā)生變化時(shí)，最好實(shí)現(xiàn)等壓力操作。 3.2.2 針對(duì)干燥塔前設(shè)置風(fēng)機(jī)的工藝情況（貴州西洋AV71機(jī)組） 干燥塔前設(shè)置一臺(tái)風(fēng)機(jī)（或另備備機(jī)）。開(kāi)機(jī)前由外供蒸汽驅(qū)動(dòng)機(jī)組，待系統(tǒng)正常后，由高溫過(guò)熱器產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動(dòng)機(jī)組，以達(dá)到能量回收的目的。如果有剩余蒸汽可用來(lái)發(fā)電。空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入風(fēng)機(jī)，加壓后進(jìn)入干燥塔，經(jīng)干燥后進(jìn)入焚硫爐等工藝系統(tǒng)。 塔前風(fēng)機(jī)因出口壓力低、后面系統(tǒng)設(shè)備危害較小，系統(tǒng)配置較為簡(jiǎn)單。主要考慮以下因素： （1）盡量降低出口管網(wǎng)或止回閥阻力損失。 （2）機(jī)械及儀表設(shè)備對(duì)環(huán)境的抗腐蝕能力。 （3）風(fēng)機(jī)的逆流現(xiàn)象。因?yàn)楦稍锼?8%硫酸是從塔頂噴淋而下，又經(jīng)塔底流回酸循環(huán)槽。因此即便逆流，除酸霧外不會(huì)有其它反應(yīng)物進(jìn)入風(fēng)機(jī)。逆流保護(hù)應(yīng)采用簡(jiǎn)易方式。 （4）風(fēng)機(jī)的喘振保護(hù)是必須的?？刂品桨概c塔后風(fēng)機(jī)原理相同。 4. 硫鐵礦制硫酸中風(fēng)機(jī)的使用情況 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)在硫鐵礦制酸主要用接觸法進(jìn)行硫酸生產(chǎn)，原則流程如下： 主要工序： （1）焙燒工序 以硫鐵礦和空氣為原料制造二氧化硫。 4FeS2 + 11O2 ＝ 8SO2 + 2Fe2O3 + Q 反應(yīng)溫度：＞600℃，反應(yīng)后生成的SO2（13%）、SO3等統(tǒng)稱(chēng)爐氣，然后進(jìn)入廢熱鍋爐。在此工序，必須用風(fēng)機(jī)向焙燒爐鼓入空氣，其爐底壓力：9117～12156 Pa，爐溫控制：850～950℃。 （2）轉(zhuǎn)化工序 借助催化劑實(shí)現(xiàn)二氧化硫氧化為三氧化硫。 （3）吸收工序 以水（實(shí)際用硫酸）吸收三氧化硫，制成成品酸。 目前，我國(guó)的硫磺制酸行業(yè)發(fā)展迅速，規(guī)模越來(lái)越大，工藝流程更加復(fù)雜，自動(dòng)化程度要求更高。這樣原來(lái)所用的離心風(fēng)機(jī)已不能滿足新的要求，而采用全靜葉可調(diào)軸流鼓風(fēng)機(jī)多變效率高，工況范圍寬，調(diào)節(jié)精度高，在結(jié)構(gòu)上采用三層缸體水平剖分，安裝與檢修十分方便，噪音低，同時(shí)自動(dòng)化程度高。所以應(yīng)用軸流鼓風(fēng)機(jī)組是大勢(shì)所趨。