水泥立窯濕式除塵高溫軸流通風機的開發與應用
摘要:介紹一種用于高溫、高濕、高粉塵氣體的高溫軸流通風機 ,該風機采用水冷卻、潤滑、皮帶保護、清灰門等結構,具有直徑大、大風量、低壓的特點。
關鍵詞:高溫軸流通風機, 水泥立窯, 濕式除塵, 水冷卻, 潤滑
1 前言
目前全國水泥 78 %為立窯生產 ,立窯煙氣具有排放量大、粉塵含量高、溫度高、濕含量高以及氣體狀況波動大的特點。立窯煙氣量為 30 000 ～60 000 m3/h ;煙氣粉塵含量為 1～10 g/m3(通常為5g/m3) ;煙氣溫度為50～200 ℃,窯況不正常時更高;煙氣濕含量為 5 %～10 % ,底火拉深時高達 20 %;由于煙氣含濕量高 ,立窯煙氣的露點達到 40～55 ℃,甚至高達77 ℃;煙氣粉塵較粗 ,淺暗火操作時 > 40μm占50 % ,暗火操作時 > 40μm占 45 %;煙氣狀況隨立窯的操作和原料頻繁變化 ,速度快 ,幅度大。
立窯除塵器應用較多的為濕式除塵器 ,它具有工藝簡單、投資小、運行費用低的特點 ,但濕式收塵器都存在煙氣倒煙問題。濕式除塵器的噴淋水增加了煙氣排放阻力 ,使立窯煙氣產生倒煙 ,噴水量越多 ,倒煙越嚴重 ,一方面限制了噴水量 ,使煙氣排放難以達標;另一方面造成立窯窯面工作臺操作環境惡劣 ,工人CO中毒事故經常發生。
為解決倒煙問題 ,人們做過多種探索和試驗。在高溫氣流煙囪內安裝軸流通風機 ,引起電機和軸承燒毀 ,軸流通風機在立窯煙囪內不能應用。采用鼓風機向煙囪內鼓風提高煙囪中部風速的方式也不能解決煙囪倒煙問題。針對上述問題 ,研制了適合立窯濕式除塵使用的專用大風量、 耐高溫、 大規格的高溫軸流通風機。
2 性能參數的確定
如圖1所示為立窯濕式除塵安裝高溫軸流通風機示意圖 ,每臺立窯有 2 個煙囪 ,由于濕式除塵器直徑較大 ,煙氣中含水量大 ,頂部位置高 ,高溫軸流通風機安裝在濕式除塵前面 ,每個煙囪安裝1臺高溫軸流通風機。機立窯在生產過程中 ,煙氣排放量30 000～60 000 m3/h ,設計用 2 臺軸流通風機 ,每臺設計風量為30 000 m3/h。根據現場實測 ,氣流經過噴淋塔后 ,壓力下降 220 Pa 左右 ,把軸流風機的風壓定在250 Pa。 由于多數機立窯煙囪直徑在 <115 m左右 ,考慮到管道的阻力和便于管道聯接 ,要求機殼直徑等于或接近于煙囪直徑 ,所以在設計風機葉輪時 ,盡可能使葉輪直徑增大。由于風機的葉輪直徑較大 ,在一定的風量風壓下 ,風機的轉速就相應降低 ,選用 6 極電機 ,轉速960 r/min。由上可知 ,確定設計的高溫軸流通風機性能參數應為全壓 P = 250 Pa ,流量 Q = 30 000 m3/h ,轉速 n =960 r/min。
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3 結構設計
高溫軸流風機的設計應考慮使用條件、 風機運轉可靠、 安裝維修方便等方面 ,高溫軸流風機串聯在管道中 ,機殼兩端法蘭與管道聯接。設計的高溫軸流風機結構簡圖如圖2所示 ,結構設計中主要解決溫度對軸流風機的影響、 軸承的冷卻和潤滑、葉片積塵的清理等。風機是在高溫(100～200 ℃)和有腐蝕性的氣體中工作 ,為了保護電機 ,不采用電機與風機的直接聯接 ,而采用皮帶傳動 ,將電機置于機殼之外 ,三角帶和風機皮帶輪用鋼板包圍起來 ,避免與高溫氣流的直接接觸。風機在含塵濃度較高、濕度較大的氣體介質中運轉 ,所以風機葉片上極易粘結粉塵 ,給風機運轉帶來不利 ,為了清除葉片結塵 ,在機殼上對應風機葉片處 ,開設清理門 ,小門與筒壁要密封。
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風機軸承是在高溫下連續運行 ,所以軸承的潤滑和冷卻就顯得非常重要。在結構上要保證軸承的可靠潤滑并設置水冷卻裝置。如圖 3 所示為高溫軸流通風機冷卻潤滑結構圖 ,在軸承周圍設置冷卻水套 ,通冷卻水進行冷卻降溫 ,由于風機立式安裝 ,冷卻水由風機下部進入 ,上部排水。潤滑油采用稀油循環潤滑 ,潤滑油也要進行冷卻。為了保證軸承的潤滑 ,在每個軸承的下方 ,設置1個骨架油封 ,以減少潤滑油的流失。
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4 風機性能試驗
高溫軸流風機的加工制造在鼓風機廠完成 ,制造完成后進行了風機性能試驗 ,經過對風機葉片幾何參數的多次改進 ,使之符合設計要求。軸流風機的風量、 風壓等主要參數都達到設計指標。經質量檢驗 ,樣機加工質量符合技術要求。該風機電機型號Y132M226 ,功率為 515 kW,額定轉速為 960 r/min ,風機的葉輪直徑為1 280 mm ,附表為風機性能試驗值。
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5 風機的運行
為了解決機立窯生產中煙塵排放對大氣造成的嚴重污染 ,遂平水泥廠立窯采用了濕式除塵技術 ,但濕式除塵器的噴淋水增加了煙道阻力 ,噴水量少 ,使除塵器產生倒煙和不能達標排放。研制的機立窯濕式除塵軸流通風機安裝到該廠濕式除塵設備上后 ,提高了煙囪排煙能力 ,立窯操作面環境清潔 ,更無 CO中毒現象 ,大大改善了工人勞動環境。噴水量增加 ,能夠達標排放。該風機能在高溫下穩定運行。風機葉片上的積塵在立窯停產檢修時進行清理 ,不影響立窯的工作。該風機經受了高溫、 高濕度和高粉塵濃度煙氣的考驗。實踐表明該風機可應用于立窯煙氣排煙 ,填補了軸流通風機在這一領域應用的空白。
6 結論
(1)研制的高溫軸流通風機解決了水泥立窯濕式除塵煙氣的倒煙問題 ,為立窯濕式除塵的排煙提供了良好的解決辦法。
(2)該風機的冷卻、 潤滑、 皮帶保護結構使風機軸承、 皮帶在高溫下安全運轉 ,電機外置使電機免燒 ,清理門結構使風機能在高粉塵煙氣中運轉 ,風機在高溫、 高濕、 高粉塵情況下運轉平穩。
(3)風機流量大 ,壓力低 ,滿足除塵工藝要求。
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