空气悬浮离心风机在电厂脱硫系统的研究与应用

空气悬浮离心风机在电厂脱硫系统的研究与应用

谢卫海

胜利国电（东营）热点有限公司设备管理部 山东 东营 257000

摘要：针对电厂原设计使用的罗茨鼓风机存在效率低，能耗高，噪声大、维护量居高不下、运行状况难以调节等不利因素，开展了空气悬浮离心风机在电厂脱硫系统的研究与应用技术攻关，通过采取设备选型、新技术应用、现场优化方案等措施，对脱硫吸收塔氧化风机进行优化技改，并进行了现场应用实践，取得了良好的运行效果。

关键词：空气悬浮离心风机；电厂脱硫系统；研究与应用

背景

火力电厂脱硫工程普遍采用湿法脱硫。该脱硫方法中，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙发生反应，生成亚硫酸钙在吸收塔内部的持液槽被氧化风机鼓入的空气强制氧化，最终生成石膏。氧化风机做为脱硫系统主要设备，其安全、稳定、高效运行一直是衡量系统综合效益的重要指标，直接影响整个脱硫系统运行效果。

胜利国电5号机组A、B脱硫吸收塔原设计在装3台氧化风机（两用一备）。为常州市风机制造有限公司生产的SR40L-2型三叶罗茨风机。单台风量：183.6m³/min；升压0.0994kPa；电机功率450kW。按照《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）的要求，工作场所操作人员每天连续接触噪声8小时，噪声职级卫生限值为85dB。2019年10月份，经第三方对脱硫氧化风机区域噪声进行实际监测。并通过倍频程及频谱得出结论：从频谱特性曲线上可以看出噪音>85dB的频率段在125Hz~4kHz属于复合频率噪音，对于操作人员每天接触噪声不足8小时的场合，可根据实际接触噪声的时间，按接触时间减半，噪声声级卫生限值增加3dB（A）的原则，确定其噪声声级限值。但最高限值不得超过115 dB（A）。工作地点噪声声级的卫生限值。显然脱硫氧化风机机房内噪音已经严重超标。

1问题分析

传统鼓风机是容积式或通过齿轮加速方式使用的，它需要齿轮、轴承和润滑系统，且机械摩擦产生有极大的能量耗损，存在设备漏油污染，噪音超标、所需风量不能调节等问题。易造成吸收塔内风管堵管、断管现象，氧化风流量、压力无法直观显示调节，导致石膏成分中亚硫酸钙超标。

通过以上分析，原设计使用的罗茨鼓风机存在效率低，能耗高，噪声大、维护量居高不下、运行状况难以调节等不利因素。

针对问题，采取设备选型、新技术应用、现场优化方案等措施，对脱硫吸收塔氧化风机进行优化技改。

2空气悬浮离心风机的应用

2.1优化选型对比

主要为SR40L-2型 三叶罗茨风机（在装使用）、JED12000-2.04单级高速离心式风机（胜利电厂在装使用）、 ST300-10型空气悬浮鼓风机三种风机，通过主要技术参数性能对比及设备整体构造性价比较综合评价可得：

SR40L-2型 三叶罗茨风机：效率低，能耗高，噪音大、维护量居高不下、运行状况难以调节。整机价格76.64万元；

JED 12000-2.04型单级高速离心式风机：效率较高，能耗较高，噪音减少、维护量下降、整体结构复杂（包括电动执行器、增速箱、稀油站等）。整机价格约58万元。胜利发电厂2016年8月已换成该型，目前维护量逐年增加，主机返厂维修费用较高；

ST300-10型空气悬浮鼓风机：效率高、智能控制、无需润滑油、损耗低、节能、环保、降噪、稳定性强、免维护、重量轻，变频调节范围较广（40%-100%，500Hz），可实现定压调节、定流量调节、定功率调节、定电流调节、定转速调节。整机价格56.63万元。

2020年9月2日，设备部、运行部分别派出人员一起外出调研。通过对山铝热电厂脱硫车间技改后在装运行的空气悬浮鼓风机现场实地调研和对生产车间的观摩。认为空气悬浮鼓风机具有低能耗、低噪音、构造简单、免维护等优点

2.2技术实施

针对ST300-10型空气悬浮鼓风机，体积较小无需基础，安装快捷方便等特点，考虑原脱硫循环泵房已无安装位置。在保留原系统的基础上把2台新增风机安装在脱硫配电电子间楼顶平台上。在 A、B吸收塔楼梯平台两侧氧化风主管道上走旁路各加一个手动DN400 PN1.6MP硬密封蝶阀与主机出口碰头来解决现场设备系统安装问题。

因新增2台空气悬浮鼓风机安装在脱硫配电电子间楼顶平台上，首先考虑楼板的承载力及两台风机的重量，经查找图纸及核算风机重量（2000kg）是可以满足安装设置条件。

在安装旁路管至主机链接出口管道，考虑管网运行时管路产生振动及膨胀，在主机母管出风管道上先后加装止回阀及金属补偿器，已达到管道伸缩及减震作用，为保护主机安全稳定运行，新增芯板房，规范现场设备设施管理。

3技术研究成果

3.1主要创新点和成果

(1)在原管网系统进行优化技改，实现了两套系统互为备用。

(2)热控、电气控制系统实现远操，并接入DCS。 (3)国内电力行业首家在66MW机组以上应用的电厂。 (4)生产厂家利用4G网络系统可实时在线查看主机运行状况。

3.2主要技术特点

(1)高效节能：与传统罗茨风机相比，能减少电力消耗30%以上。

（2）操作简单，智能控制：智能化、人性化的触摸屏拥有5种运行模式、5重防护功能。

（3）低噪音，无振动：噪音低于80分贝，无振动，亲环境，无需地基或地脚螺栓。

（4）无润滑，免维护：100%无油空浮轴承系统，避免二次污染，无需定期养护及更换轴承。

（5）高度集成，安装便捷：整机高度集成，体积小、重量轻，可便捷安装。

（6）长寿命，半永久：采用空气悬浮轴承技术，20年以上半永久性，生命周期内效率不衰减。

3.3达到的效果

（1）设备的占地面积：空气悬浮离心鼓风机有明显优势，风机机身尺寸为长宽高mm：1600/2125/2000；约3.4㎡的占地面积。

（2）风机的噪音情况：空气悬浮离心鼓风机在75dB~80dB左右，而罗茨风机则在140dB左右；

（3）风机的风量：原3台罗茨风机单台风量为183.6m³/min，更换的2台空气悬浮离心鼓风机单台风量为218m³/min，风量有所提升；

（4）电机的功率合计：原单台罗茨风机为450KW，更换后单台空气悬浮离心鼓风机风机为220KW，空气悬浮离心鼓风机更具有节能性；

（5）风机后期维护工作量：空气悬浮离心鼓风机仅更换过滤棉无明显检修，维护工作量和成本也不会随时间推移增加，所以明显低于原有风机。

4应用情况及效果

（1）空气悬浮风机试用过程完全实现无人值守免维护，风机入口滤棉压差维持1500pa以内，电机温度稳定在105℃允许范围内，其他参数全部安全可控，完全符合脱硫塔氧化风系统设备要求，适合脱硫系统使用。

（2）空气悬浮式风机节能量效果明显，目前来看该风机较原氧化风机节电25%以上，运行模式可根据现场运行状况进行调节。

（3）空气悬浮风机现场噪音明显降低，达到80分贝以下，达到《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）的要求。

目前两台空气悬浮式风机，自2020年12月18日已全部投运，根据现场实际状况，采用流量运行模式，运行效果状态良好。

参考文献：
[1]英志兵. 火力发电厂脱硫氧化风系统升级改造[J].节能.2019（05）:85-86.