浅析铜冶炼厂的SO2风机

浅析铜冶炼厂的SO2风机

吴保康

楚雄滇中有色金属有限责任公司

摘要：SO2风机是烟气制酸工艺中的重要设备，在整个制酸工艺及铜的火法冶炼中属于不可或缺的关键设备，因为其工作环境特殊、运行条件苛刻，所以SO2风机的选型、安装及维护必须科学合理且严谨，这样才能保证SO2风机在恶劣的工作环境中平稳运行，不影响整个冶炼及制酸工艺流程。 关键词：SO2风机 安装 维护

0绪论

铜是与人类关系非常密切的有色金属，广泛应用于电气、轻工业、机械制造业、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。 铜的冶炼方法有火法冶炼和湿发冶炼两类，全世界85%以上的铜是通过火法冶炼而来。火法炼铜工艺方法主要闪速炼铜法、艾萨炼铜法、诺兰达炼铜法、瓦扭科夫炼铜法和白银炼铜法等，无论是哪一种火法炼铜法，都会产生大量的SO2烟气，利用冶炼烟气制酸不仅可以解决SO2排放问题使公司、企业达到环保要求而且可以为企业创造经济效益。在烟气制酸工艺中，SO2风机起着承上启下的作用，也是制酸工艺的核心设备之一,对整个厂是否能正常生产起着决定性的作用。 1、风机的分类

鼓风机按原理分可分为离心风机和轴流式风机；轴流式风机：就是与风叶的轴同方向的气流(即风的流向和轴平行)，如电风扇,空调外机风扇就是轴流方式运行风机。

离心式风机：风机在工作中，气流由风机轴向进入叶片空间，然后在叶轮的驱动下一方面随叶轮旋转,另一方面在惯性的作用下提高

能量，沿半径方向离开叶轮，靠产生的离心力来做功的风机称为离心式风机。轴流风机和柜式离心风机的根本区别在风机的机械结构上： 轴流风机的叶片直径局限于外壳的直径，而离心风机就没有这方面的局限，可以采用叶片前倾或后倾叶片，对风量风压的要求适应更广。由于风压要求，有色冶金应用最广的是离心式鼓风机。 2、SO2风机的结构特点及技术参数

江西铜业集团、铜陵有色集团、云南铜业集团是国内较大有色金属冶炼企业，其旗下多数铜火法冶炼厂的制酸工艺基本相同，所采用的SO2风机类型也基本相似。云南铜业集团楚雄滇中有色金属有限责任公司在2017年实施扩能技改工程，火法初炼系统也进行了相应的技术提升改造，在产能增加的情况下，烟气量也必然增加，制酸系统中的关键设备SO2风机就必需重新进行选型和设计。根据冶炼烟气计算结果，确定了SO2风机的流量和压力，又综合考虑了制酸烟气的腐蚀性，经过实地考察和反复的计算论证，最终选用了S5500—17离心鼓风机，其鼓风机型号的意义如下：

S 5500—1 7 第七次设计 共一级叶轮

每分钟的当量容积流量 双吸结构

该鼓风机本体为双吸入、单级、双支撑结构，整个机组是采用膜

片联轴器将鼓风机与变速机、变频电机连接起来。鼓风机由定子、转子、轴承箱、底座组成。鼓风机机壳为型材焊接机壳，叶轮为半开式三元离心叶轮。密封均为迷宫梳齿式密封。鼓风机的进出口均为矩形，位于定子径向的两侧，方向均为下方水平，便于安装和检修。鼓风机采用滑动轴承，鼓风机、变速机、变频电机轴承的润滑油由油站进行供油。

由于采用了半开式叶轮，鼓风机采用型环的结构，保证型环与半开式叶轮间隙配合，以保证气体在叶片与型环组成的流道中被压缩。鼓风机的型环一般有铸钢和铸铁形式，型环与半开轮的轴向间隙由可磨的调整垫片调整，型环上涂3mm厚的环硅树脂可磨涂层，在发生事故时以优先破坏可磨涂层的方式保护半开叶轮和型环。

鼓风机的轴承箱为铸造，水平剖分结构，径向轴承为圆瓦滑动轴承，推力轴承为复合式推力轴承。机组简图如下：

进气变速机鼓风机电机出气图1机组简图

S5500-17离心鼓风机技术性能见表1.

表1S5500-17离心鼓风机设计性能

工况 进口流量Qj 进口压力Pin 出口压力Pout 进口温度tin 出口温度tout 轴功率Nz 主轴转速n

最大 187209 68.55 123.55 55 130 5233 4846

正常 162790 69.55 121.55 55 127 4150 4604

单位 Nm3/h kPaA kPaA ℃ ℃ kW r/min L/min

鼓风机组润滑油耗量 340

表中流量为名义工况下的进口流量，进出口压力均为绝对压力，计算公式如下：

绝对压力=表压力+大气压力

当地大气压约为80kPa,由上式得，风机进口表压力为-11.45kPa,出口压力为43.55kPa。

该鼓风机润滑油系统为强制循环系统，润滑油系统为机组的各润滑点进行强制润滑，润滑油系统包括润滑油站、高位油箱（供鼓风机发生事故或突然停电等润滑轴承用）等。润滑油站型号为XYZ-340GFC，技术参数如表2。

稀油站工作原理：即油液由螺杆泵从油箱中吸出，经止回阀、冷却器、双筒网式过滤器，被直接送到设备的润滑点。油站的最大压力为0.5Mpa，根据润滑点的要求通过调节安全阀确定使用压力，当油站的工作压力超过安全阀的设定压力时，安全阀将自动打开，多余的油液即流回油箱。

表2润滑油站规格及技术参数

公称容积 输出流量 注油量 油冷耗水量

油泵电机功率（主/副） 油泵电机电压（主/副） 电加热器功率

数值 4.2 340 3.9 14 11 380 8

单位 m3 L/min m3 m3/h kw v kw

在日常的维护中，螺杆泵严禁空转，严禁焊渣纤维等杂质吸入泵内。泵上安全阀不能作溢流阀用。冷却器要定期清洗（六个月一次），并更换密封橡胶垫。双筒过滤器每三个月拆洗一次，清除内部淤存污垢，并根据密封圈状况予以更换。过滤器每三个月清洗一次，注意检查油箱最低油位处，如发现有水，则应打开油箱下部两个阀门将水放出。 3、安装与调整 3.1、风机的安装与调整

风机安装前必须彻底清洗零部件表面，对转子及大小齿轮应特别细心擦洗，以免影响其平衡精度，一般采用煤油清洗；机组（鼓风机、变速机、电机）的基础不应与其他建筑物连接；整个机组应以变速器为找正基准，鼓风机和电机按联轴器找正要求，保证鼓风机、变速器和电机的轴中心线近似成为一条光滑的弹性曲线。找正时应考虑鼓风机冷态找正值以保证在热态运行时的同轴度，还应特别注意轴热位移值不要大于膜片联轴器预拉伸量。 3.2、鼓风机安装技术要求

将鼓风机定子下半部及调整底板放置在水泥基础上，并穿好地脚螺钉；利用转子的吊装工具将转子吊装在轴承上，吊装时必须保持水平，避免碰坏轴向推力面及其他零件，切不可吊装轴瓦处的轴径；转子各轴颈与定子相应的轴孔应保持同心；检查轴颈与轴衬的接触情况，在轴颈上涂上涂料（红丹粉），按旋转方向盘动转子数周，吊出转子观察轴衬表面的接触痕迹，要求接触均匀，下轴衬接触角为60°、-80°，但接触部分不应有明显的分界线。采用压铅丝法检测上轴承体瓦背与轴承压盖的过盈值，要求过盈值为0.02～0.07mm；下轴承瓦体背与支撑体接触应均匀。装上导杆，吊装转子的上半部分，用塞尺检查其水平中分面的自由间隙，其允许误差0.08mm，为防止运转时漏气，允许在中分面涂一层极薄的密封涂料（密封胶）。找正时，以变速机为基准，应注意千分表最低、最高位置时，由于千分表表杆的自重而引起下垂时的影响。找轴端水平平行度时，应将转子靠近轴衬推力面旋转，找正时必须两端互调找正，详见图3。

小齿轮轴心线大齿轮轴心线水平尺测量位置变速机下箱体把和平面图2变速机找水平时水平尺放置示意图

鼓风机半联轴器变速机半联轴器图3膜片式联轴器找正示意图

通过四个支脚下的楔形铁来调整鼓风机与变速机、变速机与电机的轴中心。要求各对应联轴器的端面跳动允许0.02mm，圆周径向跳动：鼓风机与变速机允差0.02mm（±0.01mm）。机组中心找正完成后对称均匀地把紧地脚螺栓，螺栓固定后重新打表检查各轴同心情况，应完全符合要求。 3.3、变速器的安装与调整

将变速器的底座、楔形垫铁、变速器箱体的下部放置在水泥基础基础上，用垫铁找水平，轴向以小齿轮两轴颈为基准。轴向允许误差为0.03mm/m，横向允许误差为0.05mm/m，水平尺的放置位置见图2所示，找完水平，将楔形垫铁点焊4～5点，并按照轴对称的方式逐次把紧各地脚螺栓。

整个机组安装完毕后，应对机组进行盘车，用听棒听测各机组内部是否有磨碰声音，如有应拆盖排除。对润滑油系统进行油循环实验，实验前在各轴和高位油箱和进油管的法兰间加多层过滤网，实验时采用的油压应比正常使用时的油压高50～98KPa,检查各接头处是否漏

油，实验完拆除过滤网，检查油路是否干净，否则应拆卸润滑油系统进行清洗、换油再次进行实验直至完全符合要求后方可进行机组试车。确认试车前的准备工作已经完成，应首先脱开电机端的联轴器，单独对电机进行试运转0.5～1小时，检查其控制系统、旋转方向、轴承温度及振动是否正常。上述试运转均正常后才能对机组进行试车。一般无负荷运转八小时即停车，检查全部轴衬、齿轮等并清除在试车过程中所出现的全部问题，然后再无负荷运转四小时，运行正常后再进行带负荷运行四小时，如果运行中一切正常，随后即可并入流程投入生产运行。 4、使用和维护

4.1、机组启动前的准备：

检查所有螺栓是否紧固，确认一切正常；检查润滑油系统，油箱中的油位应高于最高位线30～40mm，并准备一定容量的备用油以备急用，经常检查油箱中的油位，不得低于允许的最低油位线；检查冷却水系统，要求畅通无阻无泄漏现象；检查所有测量仪表的配备及其灵敏度；检查气管路上所有阀门手动部分是否灵活好用；对机组进行盘车应无磨刮现象；检查并调整连锁装置。 4.2、机组的启动

启动主油泵，检查润滑油系统（包括高位油箱的进出油管）是否畅通无阻，油箱中的油位是否正常；检查油压，检查进入各轴承的润滑油温度，油温应保持在25～35℃，否则应对润滑油进行冷却或加热；按最低转速启动电机，机组启动过程中要仔细听测机组各机体内

部声响，并注意各轴承、齿轮的啮合、主轴泵和密封的工作情况，如发现有不正常的振动及声响时，应立即采取措施或直接停车检查，直至排除引起不正常现象的原因。电机达到额定转速时轴承温度不得大于65℃；油冷却器温度达到40℃时，即需打开油冷却器上的冷却水阀门，保持轴承进口处的油温在30～40℃，必须注意的是油冷器内的水压应低于油压。观察鼓风机的定子外壳在受热时膨胀是否正常。 4.3、机组在运行中的维护

定期听测各机体内部的声响及检查轴承的振动，如发现轴承振动加剧或有异响时，应立即采取措施或直接停车检查，必要时需揭开上盖仔细检查，直至找出原因故障并排除。经常检查轴承出口处油温，油温不大于报警连锁逻辑图设定值，并调整油冷却器水量，以保持进入轴承前的油温在报警连锁逻辑图设定范围；

定期检查轴承润滑系统的油压，一般应保持在80～120Kpa范围内，油温低于60Kpa时通过连锁装置自动启用备用油泵，以便恢复正常油压；定期检查润滑油质量，在安装后第一次运行200小时后进行换油，被更换的油如未变质，经过滤油机过滤后仍可继续重新使用，以后每隔三个月（最好一个月）取样分析一次润滑油的化学成分，如发现润滑油变质应立即停止使用，通常两年更换一次润滑油，首先将油箱中的油排放干净，然后彻底清洗油箱内部，并用压损空气吹干；定期清洗油站上的油过滤器，清除过滤网上积存的污垢杂质；定期记录各仪表读数，发现与前几次记录有急剧变化时，应及时找出并排除；机组及其周围的应保持清洁。

5、机组的停车

根据电机说明书要求，停止电机运转，但不能停止主油泵的运转；记录从关闭电机起到机组转子完全停止转动的时间，如机组比正常时间短时，则应检查是否有磨刮现象存在；机组转子完全停止转动20分钟后，或从轴承中流出的油温低于45℃时，方可停止主油泵的工作；主油泵停止工作后即可切断油冷却器的冷却水，并排出油冷却器内的积水。 6、机组的检修

机组应定期进行检修，一般分为大、中、小修，检修期间的间隔由使用单位根据机组运转的实际情况而定；小修一般为检修轴衬和润滑系统；中修除小修项目外，还应揭盖检查转子、密封、联轴器，清除沾附在转子上的污物；大修应彻底清洗机组所有零部件，并按安装时的要求进行检查和更换磨损的零部件，若机组长期停止运转应按大修规程处理。

7、机组运行过程中可能出现的故障原因及其消除方法

故障现象特征 故障产生的几种原因 轴承的进油口节流圈孔径小，进油量不足。 轴承与轴颈间隙过小 轴承温度超过设计值 油内混有水分或油变质 消除故障的方法 适当加大节流圈孔径。 重新刮研轴承 检修油冷却器并排除漏水故障或更换新油 调整油冷却器的冷却水的进水量 适当的加大加深 轴承进油的温度过高 轴承的油沟太小

机组的找正精度被破坏 重新找正 转子，联轴器或大小齿轮的动平衡精度被破坏 轴承盖或轴承压盖与轴承间的过盈太小 轴承的进油温度过低 轴承的振动过大 负荷急剧变化或进入喘振区工况工作 轴承间隙过大 地脚螺栓松动 重新找动平衡 刮研轴承盖水平中分面，保证与轴承间的过盈值为0.02～0.07mm 调节油冷却水的进水量 迅速调整节流门阀开度打开排气阀门或旁通闸阀 减小轴承间隙 拧紧地脚螺栓 齿轮啮合不良或噪音过重新校正大小齿轮的平大 主轴变曲 行度或交叉度 校正主轴 8、结束语

SO2风机属于冶炼烟气制酸工艺中的关键设备，所以其安装、维护就显得非常重要。楚雄滇中有色金属有限责任公司的S5500—17风机已于2017年5月安装完成并调试正常，将于不久后投入运行。由于该设备的关键性，SO2风机的设计、安装、调试及维修都必须合理严谨，目前国内也只有几家大型的风机制造厂家能够制造出满足条件的风机，厂家给出的安装、调试、运行及维修方案必须严格执行才能保证风机长时间的平稳运行；当然，要制定出更加适合的安装、检修维护章程还需相关操作及检修人员在后期的维护检修中不断的摸索，不断的积累。

参考文献

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