二氧化硫气体输送专用风机解析：以AII1500-1.3432/0.9432型硫酸风机为例
作者：王军（139 7298 9387）
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、风机维护
引言
在化工、冶金、环保等工业领域，二氧化硫(SO₂)气体的输送是生产过程中的关键环节。二氧化硫作为一种具有强腐蚀性、有毒性的工业气体，对输送设备提出了极高的要求。专用风机作为气体输送系统的"心脏"，其性能直接影响到整个生产系统的安全性和经济性。本文将围绕硫酸风机的特殊要求，以AII1500-1.3432/0.9432型风机为例，深入探讨二氧化硫气体输送风机的技术特点、选型要点和维护策略。
一、二氧化硫气体的特性及对风机的特殊要求
1.1 二氧化硫的物理化学特性
二氧化硫(SO₂)在常温常压下为无色气体，具有刺激性气味，易溶于水形成亚硫酸。其分子量为64.06，密度为2.927 kg/m³（0℃，1 atm）。SO₂易被氧化成SO₃，遇水生成硫酸，具有较强的腐蚀性。这些特性使得输送SO₂气体的风机需要具备特殊的材料和结构设计。
1.2 对风机的特殊要求
输送二氧化硫气体的风机需要满足以下特殊要求：
1. 耐腐蚀性能：风机过流部件必须采用耐硫酸腐蚀的材料，如316L不锈钢、双相钢、高镍合金或特殊涂层材料
2. 密封性能：必须采用特殊密封结构防止有毒气体泄漏，如双端面机械密封、干气密封或迷宫密封系统
3. 结构安全性：风机设计需考虑SO₂气体的毒性，确保运行安全可靠
4. 温度适应性：能够适应SO₂气体在不同工艺条件下的温度变化
二、硫酸风机系列分类及特点
根据结构和性能特点，硫酸风机可分为多个系列，每个系列都有其特定的应用范围：
2.1 C(SO₂)型系列多级风机
C系列多级风机采用多级叶轮串联结构，能够提供较高的压比，适用于中流量、高压力场合。其结构紧凑，但维修相对复杂，通常用于小型硫酸制备系统。
2.2 D(SO₂)型系列高速高压风机
D系列风机采用高速设计，转速可达10000rpm以上，单级叶轮即可提供较高压力，适用于高压比、中等流量的工艺条件。采用整体齿轮增速结构，效率较高。
2.3 AI(SO₂)型系列单级悬臂风机
AI系列为单级悬臂结构，转子一端支撑，结构简单，维护方便。适用于中低压、大流量的工况条件。如AI(SO₂)860-1.283/0.933型风机，流量860 m³/min，出口压力1.283 atm，进口压力0.933 atm。
2.4 S(SO₂)型系列单级高速双支撑风机
S系列风机采用双支撑结构，转子两端支撑，运行稳定性好，适用于高速运转场合。叶轮可设计为半开式或闭式，效率较高。
2.5 AII(SO₂)型系列单级双支撑风机
AII系列风机采用单级双支撑结构，兼具悬臂风机简单性和双支撑风机稳定性的优点。本文重点讨论的AII1500-1.3432/0.9432型风机即属于此系列。
2.6 G(SO₂)系列通风机
G系列为一般通风用风机，压力较低，主要用于硫酸厂房的通风换气，确保安全生产环境。
2.7 Y(SO₂)系列引风机
Y系列为引风机，通常安装在系统末端，用于抽取腐蚀性气体，需具备良好的耐负压性能。
三、AII1500-1.3432/0.9432型风机技术解析
3.1 型号含义解读
AII1500-1.3432/0.9432型风机的型号提供了丰富的信息：
"AII"：表示单级双支撑结构硫酸风机
"(SO₂)"：表示专用于二氧化硫气体输送
"1500"：表示流量为1500 m³/min
"1.3432"：表示出口绝对压力为1.3432个大气压
"0.9432"：表示进口绝对压力为0.9432个大气压
该风机产生的实际压升为：1.3432 - 0.9432 = 0.4 atm，即约0.4 MPa。
3.2 结构特点
AII1500-1.3432/0.9432型风机采用单级双支撑结构，主要组成部分包括：
1. 机壳：采用耐腐蚀铸铁或不锈钢材料，内部进行防腐处理，设计有加强筋以提高刚度
2. 叶轮：采用后向叶片设计，材料为316L不锈钢或双相钢2205，经过动平衡校正
3. 主轴：采用42CrMo高强度合金钢，表面进行防腐处理
4. 滑动轴承系统：采用专用轴瓦结构，具有良好的耐磨性和抗振性
5. 密封系统：采用双端面机械密封+惰性气体密封的组合密封方式
3.3 性能曲线特点
该风机在输送SO₂气体时的性能曲线具有以下特点：
1. 高效区宽：在80%-110%额定流量范围内都能保持较高效率
2. 压力曲线平坦：有利于系统稳定运行
3. 功率曲线上升平缓：避免电机过载
3.4 适用工况范围
AII1500-1.3432/0.9432型风机适用于以下工况条件：
气体介质：含SO₂的混合酸性气体
进口温度：-20℃～180℃
工作压力范围：进口压力0.8～1.2 atm，出口压力可达1.5 atm
SO₂浓度：≤100%（实际使用中通常为10%-30%）
含尘量：≤50 mg/m³
四、滑动轴承系统详解
4.1 滑动轴承在硫酸风机中的优势
与滚动轴承相比，滑动轴承在硫酸风机中具有明显优势：
1. 耐冲击性：能够承受SO₂气体压力波动引起的冲击载荷
2. 寿命长：设计寿命可达100,000小时以上
3. 抗振性好：油膜具有良好的阻尼特性，可减少振动
4. 适用转速范围广：可适应从低速到高速的各种工况
4.2 轴瓦结构设计
AII1500-1.3432/0.9432型风机采用的轴瓦具有特殊设计：
1. 材料选择：基体为低碳钢，内衬巴氏合金（SnSb8Cu4）
2. 油槽设计：采用复合型油槽，确保形成良好油膜
3. 厚度设计：巴氏合金层厚度为1.5-2.5mm，既保证耐磨性又具有良好的导热性
4.3 润滑系统
润滑系统是滑动轴承可靠运行的关键：
1. 供油系统：采用强制润滑，油泵一用一备
2. 油品选择：选用ISVG46抗腐蚀润滑油
3. 油冷却：配备油冷却器，控制油温在40-45℃
4. 油过滤：采用双筒过滤器，过滤精度25μm
4.4 轴承维护要点
滑动轴承系统的维护需要注意以下要点：
1. 油品定期检验：每3个月取样分析，检测水分、酸值和颗粒物含量
2. 间隙检查：定期检查轴承间隙，确保在设计范围内
3. 轴瓦状态监测：使用内窥镜定期检查巴氏合金层状况
五、风机主要配件解析
5.1 叶轮
叶轮是风机的核心部件，对SO₂风机而言尤为关键：
材料选择：
主流材料：316L、317L不锈钢
高端材料：双相钢2205、2507
特殊工况：哈氏合金C276、蒙乃尔合金
结构特点：
采用后向叶片，效率高且性能曲线平坦
焊接结构，经应力消除处理
表面进行抛光处理，减少积垢和腐蚀
维护要点：
定期检查腐蚀情况
动态平衡校验（每2年或根据振动情况）
焊缝无损检测
5.2 机壳
机壳承受内部压力并引导气流：
设计特点：
水平剖分结构，便于检修
内部加强筋设计，提高刚度
防腐衬里或整体耐腐蚀材料
材料选择：
铸铁+防腐涂层
不锈钢316L
玻璃钢（FRP）用于特定工况
5.3 密封系统
SO₂风机的密封系统至关重要：
密封形式：
双端面机械密封：主密封形式
迷宫密封：辅助密封
惰性气体密封：用于高危工况
机械密封特点：
采用硬质合金/碳化硅摩擦副
内置压力平衡系统
配备泄漏检测装置
5.4 进出口附件
进口消音器：降低进气噪声，同时起到气体预处理作用
出口膨胀节：补偿管道热膨胀，减少对风机的应力
安全阀：防止风机超压运行
六、风机选型要点
6.1 工艺参数确定
正确选型需要准确确定以下参数：
1. 气体组成：SO₂浓度、杂质含量、湿度等
2. 流量：考虑最大、正常、最小三种工况
3. 压力：系统阻力和所需压升
4. 温度：进口温度和温升情况
6.2 材料选择原则
根据SO₂浓度和工况条件选择合适材料：
低浓度SO₂（<10%）：316L不锈钢
中浓度SO₂（10%-30%）：双相钢2205
高浓度SO₂（>30%）：高镍合金或特殊涂层
高温工况（>150℃）：需考虑材料高温强度
6.3 驱动方式选择
根据功率和调节要求选择驱动方式：
<500kW：通常采用电机+联轴器直驱
500-2000kW：可根据需要选择变频驱动或液力耦合器
>2000kW：通常需要变频驱动或汽轮机驱动
七、安装与调试
7.1 安装要点
SO₂风机的安装需要特别注意：
1. 基础要求：混凝土基础需有足够的强度和稳定性
2. 管道连接：应采用柔性连接，减少对风机的应力
3. 对中要求：风机与电机对中精度要求高，径向偏差≤0.05mm
7.2 调试步骤
调试应按照以下步骤进行：
1. 机械检查：确认所有连接件紧固，转子转动灵活
2. 电气检查：绝缘测试、旋转方向确认
3. 润滑系统调试：油路循环、压力调整
4. 空载试车：逐步提速，检查振动、温度等参数
5. 负载试车：逐步加载，检查性能参数
八、运行维护与故障处理
8.1 日常维护
日常维护是保证风机长期稳定运行的关键：
1. 振动监测：每日记录振动值，趋势分析
2. 温度监测：轴承、润滑油温度监控
3. 密封检查：机械密封泄漏检查
4. 润滑油分析：定期取样分析
8.2 常见故障及处理
常见故障及处理方法：
振动过大：
原因：转子不平衡、对中不良、轴承磨损
处理：重新平衡、重新对中、更换轴承
轴承温度高：
原因：润滑油问题、冷却不良、负载过大
处理：更换润滑油、清洗冷却器、检查系统阻力
性能下降：
原因：叶轮腐蚀、密封间隙过大
处理：检查叶轮状况、调整密封间隙
九、结语
AII1500-1.3432/0.9432型硫酸风机作为专用于二氧化硫气体输送的设备，其设计和制造充分考虑了SO₂气体的特殊性质。通过合理的选型、正确的安装和科学的维护，该型风机能够可靠地运行于各种苛刻的工况条件下。随着材料技术和制造工艺的进步，硫酸风机的性能和可靠性将进一步提高，为化工、环保等行业的发展提供有力支持。

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