【摘 要】硫磺制酸風機是我公司軸流鼓風機涉及的一個新的領域。本文主要針對硫酸工藝和風機的應用談一些體會，特別是近期云南富瑞機組在執行過程中出現的技術性問題還需完善。 【關鍵詞】硫磺制酸 防喘振系統 逆流 金屬鈍化 現象密封 1．硫酸生產的原料組成： 硫酸生產的原料是指能夠產生SO2的含硫物質。工業原料主要有： 硫磺：用硫磺制造硫酸是使用最早而又最好的原料，該原料制造硫酸流程簡單、投資省、產品純、成本低，是一種理想的制酸原料。 硫鐵礦：硫鐵礦是硫元素在地殼中存在的主要形態之一。主要成分為FeS2（理論含硫量53.45%、含鐵量46.55%），礦石品位按實際含硫量多少而分。開采出來的礦石呈塊狀，必須經過破碎和篩分，同時對浮選硫鐵礦和尾砂烘干，對不同成分原料進行混合配料等。在制酸的同時，礦渣可用來生產鐵、水泥等。 含硫氣體：石油氣、焦爐氣和煤氣中都含有硫化氫，將其分離燃燒可得到二氧化硫。 硫酸鹽：用硫酸鹽制取硫酸的同時可以制得其它化工產品。如用硫酸鈉可聯合生產硫酸和純堿。 此外，有色金屬冶煉過程中產生大量的含二氧化硫的煙氣、煤燃燒時排出的煙氣中均含有二氧化硫，這些氣體中的硫化物都是制硫酸的原料，不但回收資源而且還消除了公害。 我國主要以硫鐵礦為原料，其次為硫磺和有色金屬冶煉廢氣。我公司目前的AV71-4和AV80-4軸流壓縮機組主要應用于國內硫磺制酸行業規模在30萬噸/年以上的裝置中。 2.硫磺制酸的工藝 下圖為硫磺制酸工藝流程圖。工藝流程中同時出現了兩種流程的風機配置形式： 2．1在干燥塔前、后均設置風機，塔前為開車風機，塔后為正常生產時使用的風機。 2．2只在干燥塔前設置風機，用來開機及生產（或另有備機）。 圖1. 硫磺制酸工藝流程 3.風機在兩種工藝上的應用 3． 1據風機風量與硫酸生產對應關系： 云南富瑞AV80軸流鼓風機組（用于干燥塔后）： 壓縮機進口流量：3911 Nm3/min 進氣壓力：-5kpa（G） 介質：干燥空氣（微酸性，氮氣：19%；氧氣：21%） 濕度：0% 進氣溫度：55℃ 排氣壓力：0.12643 MPa（A） 對應生產規模：80萬噸/年硫酸生產能力。 貴州西洋肥業AV71軸流鼓風機組（用于干燥塔前，無開車風機）： 壓縮機進口流量：3500 Nm3/min 進氣壓力：0.08933 MPa（A） 介質：空氣 相對濕度：77% 進氣溫度：17℃ 排氣壓力：0.14029 MPa（A） 對應生產規模：60萬噸/年硫酸生產能力。 3.2工藝流程與機組的設計 3.2.1針對干燥塔前后均有風機的工藝情況（云南富瑞AV80機組） 3.2.1.1干燥塔前設置開車風機主要原因： （1）、硫酸循環冷卻冷卻器選型小，循環泵不需要特別的耐高溫、耐腐蝕。 （2）、故障情況下塔前風機可滿足開車要求和暫時生產要求。 3.2.1.2開機原理 干燥塔前風機為開車風機，根據設計院常規設計此風機最大負荷為主風機負荷的40%（為節省設備投資）。開車風機先投入生產，待高溫過熱器產生的450℃、3.82MPa的中壓蒸汽再驅動主風機組投入生產，開車風機切出系統。空氣經過濾器、干燥塔進入主風機，主風機增大負荷，高溫過熱器的蒸汽量在滿足主風機要求的情況下，剩余蒸汽經另一汽輪機發電機組發電。 3.2.1.3 AV80軸流鼓風機組有效利用系統產生的能量，是一種能量回收機組。在機組設計中應注意以下問題： （1）主風機組正常運行時負荷范圍為：70%～105%，開車風機最大只能在40%負荷下投入系統，高溫過熱器在此狀態下產生的蒸汽如果不足，無法滿足主風機70%負荷下的要求。對機組控制系統來說，要求根據工藝及風機的啟動要求做邏輯控制。在風機啟動后逐步增大負荷（通過手操器增大靜葉角度）直至滿負荷運行。 （2）主風機組位于工藝系統中間，開機即意味著生產，不允許有放空、喘振現象，除非在系統故障的情況下。因此要求主風機最小負荷設計計算必須準確，這樣即節省開車設備投資、同時又滿足生產。主風機采用全靜葉可調軸流鼓風機，有寬廣的工作范圍和高的計算精度，適應其流程要求。 （3）主風機吸入介質為：微酸、55℃、近乎0%相對濕度的空氣，有一定的腐蝕度，滯留于機器中，會在金屬表面形成鈍化現象。如果此現象長期發生，是否對機器部件造成腐蝕，是否會影響旋轉部件的平衡性。因此，在單機設計時應充分考慮此方面的影響。 （4）鑒于塔后風機位置的特殊性，在系統配置時注意：為避免風機出口阻力損失大，出口不設止回閥，但是開車風機的介質有可能流向主風機，使主風機出現逆流現象；如果應用主風機使其成為開車風機的通道，避免主風機逆流情況的產生，同時主風機靜葉角度計算必須準確，避免開度過大，機組無法起動。 （5）機組位于生產工藝的中間環節，如果喘振的發生使防喘振閥全開會造成整個生產停止，因此在防喘振設置上盡量考慮防喘振線與快開線之間予留較大的余量，以便使用戶有處理故障的時間。但是焚硫爐溫度達1100℃，如果發生逆流或喘振，對風機的損害將很嚴重。如果根據常規喘振控制方式，系統壓差小、流量大，在短時間全部流量通過閥門則閥門口徑過大，設備投資太大，不很合理。在原工藝系統中配置了一臺電動放空閥，同時也可配置一臺兩位式緊急放空閥，一方面可防止風機喘振，另一方面可避免介質逆流。 （6）整套機組位于酸化環境，因此所有設備包括儀表設備盡量考慮環境腐蝕、金屬表面鈍化現象的發生。 （7）等壓力/等流量調節，根據硫磺制酸工藝要求，在焚硫爐爐料恒定的前提下，要求風機運行工況點固定。若爐料發生變化，風機自動改變工況點（阻力大時，壓力增大，流量變小；阻力小時，壓力減小，流量增大）滿足工藝要求。若有條件，在爐料發生變化時，最好實現等壓力操作。 3.2.2 針對干燥塔前設置風機的工藝情況（貴州西洋AV71機組） 干燥塔前設置一臺風機（或另備備機）。開機前由外供蒸汽驅動機組，待系統正常后，由高溫過熱器產生的蒸汽驅動機組，以達到能量回收的目的。如果有剩余蒸汽可用來發電。空氣經過過濾器進入風機，加壓后進入干燥塔，經干燥后進入焚硫爐等工藝系統。 塔前風機因出口壓力低、后面系統設備危害較小，系統配置較為簡單。主要考慮以下因素： （1）盡量降低出口管網或止回閥阻力損失。 （2）機械及儀表設備對環境的抗腐蝕能力。 （3）風機的逆流現象。因為干燥塔中98%硫酸是從塔頂噴淋而下，又經塔底流回酸循環槽。因此即便逆流，除酸霧外不會有其它反應物進入風機。逆流保護應采用簡易方式。 （4）風機的喘振保護是必須的。控制方案與塔后風機原理相同。 4. 硫鐵礦制硫酸中風機的使用情況 現在國內在硫鐵礦制酸主要用接觸法進行硫酸生產，原則流程如下： 主要工序： （1）焙燒工序 以硫鐵礦和空氣為原料制造二氧化硫。 4FeS2 + 11O2 ＝ 8SO2 + 2Fe2O3 + Q 反應溫度：＞600℃，反應后生成的SO2（13%）、SO3等統稱爐氣，然后進入廢熱鍋爐。在此工序，必須用風機向焙燒爐鼓入空氣，其爐底壓力：9117～12156 Pa，爐溫控制：850～950℃。 （2）轉化工序 借助催化劑實現二氧化硫氧化為三氧化硫。 （3）吸收工序 以水（實際用硫酸）吸收三氧化硫，制成成品酸。 目前，我國的硫磺制酸行業發展迅速，規模越來越大，工藝流程更加復雜，自動化程度要求更高。這樣原來所用的離心風機已不能滿足新的要求，而采用全靜葉可調軸流鼓風機多變效率高，工況范圍寬，調節精度高，在結構上采用三層缸體水平剖分，安裝與檢修十分方便，噪音低，同時自動化程度高。所以應用軸流鼓風機組是大勢所趨。