关于AI700-1.295/0.9381型硫酸离心风机的基础知识解析

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关于AI700-1.295/0.9381型硫酸离心风机的基础知识解析

作者：王军（13972989387）

关键词：硫酸风机、二氧化硫输送、离心风机、滑动轴承、风机选型、耐腐蚀设计、风机配件
引言
在化工、冶金、环保等工业领域，离心风机是输送各种工艺气体的关键设备。其中，输送二氧化硫（SO₂）等强腐蚀性、有毒气体的风机，因其介质的特殊性，在设计、材料和结构上都有严格要求。AI700-1.295/0.9381型风机正是为这类应用而设计的一款典型产品。本文将围绕该型号，深入探讨硫酸风机的基础知识、型号含义、使用范围以及核心配件的解析，并对相关风机系列进行介绍，以期为从事风机技术工作的同仁提供参考。
1. 硫酸风机的特殊性与挑战
二氧化硫（SO₂）气体是工业生产中常见但极具挑战性的介质。它在干燥状态下对金属材料的腐蚀性相对较弱，但一旦遇到水分，便会形成亚硫酸（H₂SO₃），进而转化为硫酸（H₂SO₄），对大多数金属产生极强的腐蚀作用。此外，SO₂气体通常还伴有高温、可能含有其他酸性成分（如HCl、HF等）以及颗粒物，这对风机的安全性、可靠性和寿命提出了极高要求。
因此，专用的硫酸风机（或称SO₂风机）必须具备：
卓越的耐腐蚀性能：过流部件需采用高级耐腐蚀材料。
优异的气密性：防止有毒气体泄漏，保障人员和环境安全。
特殊的结构设计：应对可能的气体冷凝和酸液积聚。
高可靠性：确保在恶劣工况下长期稳定运行。
2. 风机型号解读：以AI700-1.295/0.9381为例
风机型号是其技术特征的浓缩体现。以AI700-1.295/0.9381为例，我们对其进行分解：
“AI(SO₂)”：这是风机的系列代号。
“A” 通常代表悬臂式结构（Impeller mounted on the overhung of the shaft）。
“I” 在此语境下通常指单级叶轮（Single-stage）。
“(SO₂)” 明确标识该风机专为输送二氧化硫气体设计，其在材料选择、密封形式等方面有特殊处理。与之对应的还有“AII(SO₂)”系列，其中“II”代表双支撑结构（Two-bearing support），即叶轮位于两个轴承之间，刚性更好，适用于更高压或更苛刻的工况。
“700”：表示该风机的流量，单位是立方米/分钟（m³/min）。即此风机在设计点的流量为每分钟700立方米。
“-1.295”：表示风机的出口绝对压力，单位为标准大气压（atm）。1.295 atm即约为131.2 kPa（千帕）。这意味着风机出口的气体压力比标准大气压高出约0.295个大气压（约30 kPa），此为风机的升压。
“/0.933”：表示风机的进口绝对压力，单位同样为atm。0.933 atm即约为94.5 kPa。这表明风机进口处于微真空状态（低于标准大气压）。如果没有“/”及后面的数字，则默认为进口压力是1个标准大气压。
综合解读：AI700-1.295/0.9381是一款悬臂式、单级硫酸离心风机，设计流量为700 m³/min，它在进口压力0.933 atm（94.5 kPa）的工况下，能将气体压缩至出口压力1.295 atm（131.2 kPa），其产生的压差（升压）为ΔP = 1.295 - 0.933 = 0.362 atm（约36.7 kPa）。
文中提到的另一型号鼓风机AI(SO₂)860-1.283/0.933可同理解读。
3. 各系列SO₂风机简介及使用范围
根据不同的压力、流量和结构需求，SO₂风机发展出多个系列，其使用范围各有侧重：
C(SO₂)型系列多级风机：采用多级叶轮串联的结构，每一级叶轮均对气体做功，从而能够实现较高的压升。适用于流量中等，但要求压力非常高的场合，例如将SO₂气体注入高压反应塔或进行长距离管道输送。
D(SO₂)型系列高速高压风机：通常采用单级或两级叶轮，但通过极高的转速（常用齿轮箱增速）来获得所需的压力。结构紧凑，效率高。适用于中高流量、中高压力的工况，是硫酸制备工艺中的核心设备之一。
AI(SO₂)型系列单级悬臂风机：如本文主角所示。叶轮悬臂安装，结构相对简单，维护方便（无需拆卸管路即可维护转子）。适用于中低压力、中低流量的工况。其优点是轴向尺寸小，占地面积小。
AII(SO₂)型系列单级双支撑风机：叶轮置于两轴承之间，转子刚性远优于悬臂式，运行更平稳，适用于更重、更大的叶轮或压力稍高的工况，是AI系列的补充和强化。
S(SO₂)型系列单级高速双支撑风机：结合了双支撑结构的稳定性和高速带来的高压力性能。通常与增速齿轮箱集成，适用于大流量、高压力的苛刻条件，是现代大型硫酸装置的主流选择之一。
G(SO₂)系列通风机：压力较低，通常小于15kPa，主要用于系统的通风、换气或气体的循环，例如硫酸厂区的环境排风。
Y(SO₂)系列引风机：通常安装在系统末端，用于抽取腐蚀性烟气。其进口压力常低于大气压，承受的是负压工况。对密封性和防腐蚀要求极高，常用于锅炉尾气、冶炼烟气等的处理系统。
输送介质范围：这些系列风机不仅可输送纯SO₂气体，经过材料升级和设计优化后，还可用于输送混合工业酸性有毒气体，如氮氧化物(NOₓ)、氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、溴化氢(HBr)及其他特殊有毒气体。
4. 核心配件解析（以AI700-1.295/0.9381为例）
一台高性能的硫酸风机是其各个配件精密配合的结果。以下对关键部件进行解析：
4.1 叶轮（Impeller）
作用：风机的“心脏”，唯一对气体做功的部件，将机械能转化为气体的动能和压力能。
材料：是耐腐蚀的关键。常用高牌号奥氏体不锈钢（如316L、317L）、双相不锈钢（2205），甚至在极端工况下采用高镍合金（如哈氏C-276）或钛材。选择取决于气体成分、温度、湿度等因素。
设计：多为后向或径向型线，以保证较高的效率和较稳定的性能曲线。需进行严格的动平衡校验（通常要求G2.5级或更高），确保振动在允许范围内。
4.2 滑动轴承-轴瓦（Sliding Bearing - Bushing）
作用：支撑风机转子，保证其平稳旋转。文中指定使用滑动轴承（或称轴瓦），而非滚动轴承。
为何选用滑动轴承：
1. 高可靠性：滑动轴承承压面积大，阻尼特性好，对振动的敏感性较低，能更好地承受转子波动，寿命长。
2. 耐冲击：更适合于可能发生液击（少量冷凝酸液被叶轮撞击）的恶劣工况。
3. 适用高速：在高速应用中，滑动轴承（特别是动压轴承）性能更稳定。
结构与材料：轴瓦通常为钢背+耐磨减摩合金层结构。对于SO₂风机，轴瓦材料需考虑耐腐蚀性，常用锡基巴氏合金（Whitemetal），它具有优异的嵌入性和顺应性，能有效避免轴颈磨损。润滑油系统需配备高效的冷却和过滤装置。
4.3 机壳（Casing）
作用：收集从叶轮出来的气体，并将其动能部分转化为压力能，引导气体至出口。它承受着内部压力。
材料：通常与叶轮材料相匹配或更优，常用碳钢衬胶、衬氟塑料、或不锈钢制造。对于AI系列，整体不锈钢铸造或焊接是常见形式。
设计：多为蜗壳形。底部常设计有排液孔，用于排除可能冷凝的酸液，防止积聚腐蚀。
4.4 轴封（Shaft Seal）
作用：防止有毒气体沿轴泄漏出机壳，是安全和环保的关键。
形式：
迷宫密封（Labyrinth Seal）：非接触式，允许少量泄漏，需配以引气管将泄漏气体引至安全处处理。
机械密封（Mechanical Seal）：接触式，可实现近乎零泄漏。是SO₂风机的首选，通常采用双端面机械密封，并配以隔离液（缓冲液）系统，对密封面进行润滑、冷却和阻塞。
干气密封（Dry Gas Seal）：最高端的密封形式，非接触、零泄漏，运行功耗低，在新建大型项目中逐渐普及。
4.5 主轴（Shaft）
作用：传递扭矩，支撑叶轮和其他旋转部件。
要求：具有高强度、高韧性及优异的耐腐蚀疲劳性能。通常采用高强度不锈钢制造，与轴瓦接触的轴颈部位需经过高频淬火或氮化处理，以增加表面硬度（HRC≥50）和耐磨性。
4.6 进出口附件
进口消音器/过滤器：降低进气噪声，并过滤气体中可能存在的颗粒物，保护叶轮。
出口扩压器：有时会配备，用于进一步降低气流速度，提高静压。
柔性连接：进出口与管道之间采用耐酸橡胶或PTFE包覆的金属补偿器连接，以补偿热膨胀和振动位移。
5. 选型、安装与维护要点
选型：必须提供准确的介质成分、浓度、温度、进口压力、所需流量和压力等参数。宁可保守，不可冒进。材料选择上应留有足够裕量。
安装：基础必须牢固，对中精度要求极高（尤其是采用滑动轴承时）。管道支撑应独立，避免外力作用在风机上。
维护：
日常：监控振动、轴承温度、油位油质、密封系统压力。
定期：检查润滑油品，清洗油滤网。对机械密封的隔离液进行化验和更换。
长期：定期大修，检查叶轮腐蚀磨损情况、轴瓦间隙、主轴直线度等，防患于未然。
结语
AI700-1.295/0.9381型风机作为AI(SO₂)系列的典型代表，其设计和配置集中体现了硫酸风机应对腐蚀、有毒介质的核心技术：合适的材料、特殊的结构（如滑动轴承）、可靠的密封和精心的制造。深入理解其型号背后的含义、各配件的功能与要求，对于风机技术人员正确选型、高效运维、故障诊断至关重要。随着材料科学和制造技术的进步，硫酸风机的效率、可靠性和使用寿命将持续提升，为化工工业的安全生产和环境保护提供更加坚实的装备保障。