水泥立窑湿式除尘高温轴流通风机的开发与应用
摘要:介绍一种用于高温、高湿、高粉尘气体的高温轴流通风机 ,该风机采用水冷却、润滑、皮带保护、清灰门等结构,具有直径大、大风量、低压的特点。
关键词:高温轴流通风机, 水泥立窑, 湿式除尘, 水冷却, 润滑
1 前言
目前全国水泥 78 %为立窑生产 ,立窑烟气具有排放量大、粉尘含量高、温度高、湿含量高以及气体状况波动大的特点。立窑烟气量为 30 000 ～60 000 m3/h ;烟气粉尘含量为 1～10 g/m3(通常为5g/m3) ;烟气温度为50～200 ℃,窑况不正常时更高;烟气湿含量为 5 %～10 % ,底火拉深时高达 20 %;由于烟气含湿量高 ,立窑烟气的露点达到 40～55 ℃,甚至高达77 ℃;烟气粉尘较粗 ,浅暗火操作时 > 40μm占50 % ,暗火操作时 > 40μm占 45 %;烟气状况随立窑的操作和原料频繁变化 ,速度快 ,幅度大。
立窑除尘器应用较多的为湿式除尘器 ,它具有工艺简单、投资小、运行费用低的特点 ,但湿式收尘器都存在烟气倒烟问题。湿式除尘器的喷淋水增加了烟气排放阻力 ,使立窑烟气产生倒烟 ,喷水量越多 ,倒烟越严重 ,一方面限制了喷水量 ,使烟气排放难以达标;另一方面造成立窑窑面工作台操作环境恶劣 ,工人CO中毒事故经常发生。
为解决倒烟问题 ,人们做过多种探索和试验。在高温气流烟囱内安装轴流通风机 ,引起电机和轴承烧毁 ,轴流通风机在立窑烟囱内不能应用。采用鼓风机向烟囱内鼓风提高烟囱中部风速的方式也不能解决烟囱倒烟问题。针对上述问题 ,研制了适合立窑湿式除尘使用的专用大风量、 耐高温、 大规格的高温轴流通风机。
2 性能参数的确定
如图1所示为立窑湿式除尘安装高温轴流通风机示意图 ,每台立窑有 2 个烟囱 ,由于湿式除尘器直径较大 ,烟气中含水量大 ,顶部位置高 ,高温轴流通风机安装在湿式除尘前面 ,每个烟囱安装1台高温轴流通风机。机立窑在生产过程中 ,烟气排放量30 000～60 000 m3/h ,设计用 2 台轴流通风机 ,每台设计风量为30 000 m3/h。根据现场实测 ,气流经过喷淋塔后 ,压力下降 220 Pa 左右 ,把轴流风机的风压定在250 Pa。 由于多数机立窑烟囱直径在 <115 m左右 ,考虑到管道的阻力和便于管道联接 ,要求机壳直径等于或接近于烟囱直径 ,所以在设计风机叶轮时 ,尽可能使叶轮直径增大。由于风机的叶轮直径较大 ,在一定的风量风压下 ,风机的转速就相应降低 ,选用 6 极电机 ,转速960 r/min。由上可知 ,确定设计的高温轴流通风机性能参数应为全压 P = 250 Pa ,流量 Q = 30 000 m3/h ,转速 n =960 r/min。
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3 结构设计
高温轴流风机的设计应考虑使用条件、 风机运转可靠、 安装维修方便等方面 ,高温轴流风机串联在管道中 ,机壳两端法兰与管道联接。设计的高温轴流风机结构简图如图2所示 ,结构设计中主要解决温度对轴流风机的影响、 轴承的冷却和润滑、叶片积尘的清理等。风机是在高温(100～200 ℃)和有腐蚀性的气体中工作 ,为了保护电机 ,不采用电机与风机的直接联接 ,而采用皮带传动 ,将电机置于机壳之外 ,三角带和风机皮带轮用钢板包围起来 ,避免与高温气流的直接接触。风机在含尘浓度较高、湿度较大的气体介质中运转 ,所以风机叶片上极易粘结粉尘 ,给风机运转带来不利 ,为了清除叶片结尘 ,在机壳上对应风机叶片处 ,开设清理门 ,小门与筒壁要密封。
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风机轴承是在高温下连续运行 ,所以轴承的润滑和冷却就显得非常重要。在结构上要保证轴承的可靠润滑并设置水冷却装置。如图 3 所示为高温轴流通风机冷却润滑结构图 ,在轴承周围设置冷却水套 ,通冷却水进行冷却降温 ,由于风机立式安装 ,冷却水由风机下部进入 ,上部排水。润滑油采用稀油循环润滑 ,润滑油也要进行冷却。为了保证轴承的润滑 ,在每个轴承的下方 ,设置1个骨架油封 ,以减少润滑油的流失。
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4 风机性能试验
高温轴流风机的加工制造在鼓风机厂完成 ,制造完成后进行了风机性能试验 ,经过对风机叶片几何参数的多次改进 ,使之符合设计要求。轴流风机的风量、 风压等主要参数都达到设计指标。经质量检验 ,样机加工质量符合技术要求。该风机电机型号Y132M226 ,功率为 515 kW,额定转速为 960 r/min ,风机的叶轮直径为1 280 mm ,附表为风机性能试验值。
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5 风机的运行
为了解决机立窑生产中烟尘排放对大气造成的严重污染 ,遂平水泥厂立窑采用了湿式除尘技术 ,但湿式除尘器的喷淋水增加了烟道阻力 ,喷水量少 ,使除尘器产生倒烟和不能达标排放。研制的机立窑湿式除尘轴流通风机安装到该厂湿式除尘设备上后 ,提高了烟囱排烟能力 ,立窑操作面环境清洁 ,更无 CO中毒现象 ,大大改善了工人劳动环境。喷水量增加 ,能够达标排放。该风机能在高温下稳定运行。风机叶片上的积尘在立窑停产检修时进行清理 ,不影响立窑的工作。该风机经受了高温、 高湿度和高粉尘浓度烟气的考验。实践表明该风机可应用于立窑烟气排烟 ,填补了轴流通风机在这一领域应用的空白。
6 结论
(1)研制的高温轴流通风机解决了水泥立窑湿式除尘烟气的倒烟问题 ,为立窑湿式除尘的排烟提供了良好的解决办法。
(2)该风机的冷却、 润滑、 皮带保护结构使风机轴承、 皮带在高温下安全运转 ,电机外置使电机免烧 ,清理门结构使风机能在高粉尘烟气中运转 ,风机在高温、 高湿、 高粉尘情况下运转平稳。
(3)风机流量大 ,压力低 ,满足除尘工艺要求。
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