超重力机振动原因分析及应对措施

康文斌

摘 要：本文通过对超重力机的振动故障分析和现场实际观察，对超重力机机械密封冲洗水系统进行了改造，改善了密封运行的工作环境，解决了因密封故障引起的振动和泄漏，使环保设施超重力机达到了长周期平稳运行。

关键词：超重力机;振动;密封;冲洗;改造

1 前言

近十几年来硫酸生产技术取得了巨大的进步，随着大型硫酸装置在我国的相继建成投产，硫酸产量有了大幅度的提升，硫酸产能的不断提升对二氧化硫排放提出严峻的考验，硫酸工业污染物排放标准GB26132-2010要求：2011.10.1-2013.9.30既有企业排放二氧化硫标准为860mg/m3，2013.10.1日起既有企业和2011.3.1日起新建企业排放二氧化硫标准为400mg/m3，在国土开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱，或大气环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重大气环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区，排放二氧化硫标准为200mg/m3。因此，如何控制好尾气二氧化硫排放，成为硫酸行业健康发展的必然要求。我公司地处京津冀地区，执行排放二氧化硫标准为200mg/m3的要求，针对硫酸装置产生的尾气，增上了超重力氨法脱硫工艺进行尾气处理，处理规模为40000Nm3/h。

2 工艺描述

2.1 工艺原理

本项目采用氨法脱硫工艺，氨法尾气脱硫技术是用氨水洗涤含SO2的废气，形成（NH4）2SO3-NH4HSO3-H2O的吸收液体系，该溶液中的（NH4）2SO3对SO2有很好的吸收能力，是氨法脱硫中的主要吸收剂。硫酸尾气吸收系统采用超重力脱硫机。

2.2 工艺路线

本项目脱硫系统包括：尾气系统、吸收系统、循环系统、吸收剂储存与输送系统、工艺水系统、副产物排出系统。

硫酸尾气进入超重力脱硫机，与被分散雾化成极细小液滴的吸收液充分接触，尾气中的二氧化硫被吸收液吸收，混合液进入循环槽后经由循环系统重新循环至超重力脱硫机继续进行脱硫，洗涤后的烟气，在通过除雾器除去水滴后通过顶部净烟道回湿烟囱排放。

脱硫液的输送和循环如下：将氨水从储槽补充进入超重力脱硫机循环槽，维持脱硫液的浓度。循环吸收液通过超重力脱硫机自流进入循环槽，循环槽内的循环吸收液再通过超重力机循环泵送至超重力机进行循环吸收。循环吸收液在吸收二氧化硫后，生成亚硫酸铵，密度逐步增大，当达到设定值时，由循环泵出口支管送至下游氧化装置进行氧化。因尾气降温蒸发和外排亚硫酸铵溶液带水，循环槽液位下降，工艺水以机封冷却水和除雾器冲洗水的方式补充到循环槽内，以维持系统水平衡。

3 设备情况

超重力氨法脱硫工艺的核心设备是超重力脱硫机。我公司的超重力脱硫机是由北京化工大学教育部超重力工作研究中心設计出图，北京天灏柯润环境科技有限公司提供，葫芦岛天华机械有限公司制造的设备。具体技术参数为：液体循环量100m3/h，气体流量40000Nm3/h，转子转速200转/分，电机转速985转/分，电机功率75kw（380v）。超重力机转子由变频驱动电机通过皮带传动，旋转工作。硫酸装置尾气经气体进口管引入超重力脱硫机外腔，在气体压力作用下由转子外缘进入填料。吸收液由液体进口管引入转子内腔，经喷头均匀淋洒在转子内缘上。进入转子的吸收液受到转子内填料的作用，周向速度增加，所产生的离心力将其推向转子外缘。在此过程中，吸收液被填料分散、破碎成极大的、不断更新的表面积，曲折的流道加剧了液体表面的更新。吸收液在高分散、高湍动、强混合以及界面急速更新的情况下与含二氧化硫的尾气，以极大的相对速度在弯曲孔道中逆流接触，极大的强化了传质过程。吸收完二氧化硫的吸收液被转子抛到外壳，汇集后经液体出口管离开超重力机，尾气自转子中心离开转子，由气体出口管引出，完成传质与反应过程。

4 存在问题及处理方案

超重力脱硫系统于2015年8 月投入运行，次年3月机械振动值升高超标准，其间运行8个月;当时，联系厂家技术人员现场帮助解决问题，认为是转子填料层结垢引起不平衡所致，但不平衡的特点是：振动频率单一，振动方向以径向为主，在工频（1X）处有一最大峰值;在一阶临界转速内振幅随转速的升高而增大;谱图中一般不含工频（1X）的高次谐波（2X、3X …………）。当时采用频谱分析仪进行检测为高倍频偏高，不符合转子不平衡的特征。现场采用彻底清洗转子填料的方法进行处理，收效也不明显。不得已决定进行检查更换。恰逢市场原因停工，利用停工机会，在厂家的指导下对超重力机进行了解体检查更换，轴承、机封等没发现明显的缺陷。只是发现机械密封冲洗水管活接头断开，处理后进行了回装，为了确保检修质量，本次检修对轴承和机械密封进行了彻底更换。9月开工，该系统投入运行，最初几个月运行良好，振动值稳定在0.2mm/s，17年3月初振动值开始升高，15、16日高达9.1mm/s，17日停机，拆开气相入口阀并检查转鼓底部发现结晶严重，尤其是机械密封处，全部被亚硫酸铵结晶封死，同样发现机械密封冲洗水管活接头处断开。

17年6月因市场原因，硫酸装置停工，运行部借此机会进行消缺处理，在对超重力机检修更换轴承、机械密封时进行了部分改造，主要是对机械密封冲洗水管进行了改造，改造出发点就是防止冲洗水管断开，防止机械密封及转鼓底部结晶。因此采用了整根管并在管子上部开孔的密封冲洗方法，通过计算和通水试验，既保证了密封槽内有足够的水，也保证了对转鼓底部及机械密封结晶进行冲洗不出现结晶情况。

5 应用情况

本次对超重力机检修改造后，根据市场情况于2017年9月投入运行，现运行状况良好，机械振动值一直保持在优良期间运行。

6 结论

通过本次改造，对症下药，彻底解决了超重力机运行周期短的问题，同时，通过该实际处理过程，我们也发现了深入现场，仔细观察的重要性。正是我们观察到了机械密封结晶严重和冲洗水管断开这个细节，才找到了对应的处理方法。

参考文献

[1]《超重力脱硫反应器说明书》.北京化工大学教育部超重力研究中心

[2]《机械设备故障诊断实用技术》.杨国安

[3]《超重力脱硫技术在硫酸工业中的应用》.徐娟、陈建峰等