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      氧壓羅茨風機在制氧行業的應用

      氧壓羅茨風機在制氧行業的應用

        山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨風機、回轉式鼓風機等機械設備公司,位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮,近年來,錦工致力于新產品的研發,新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機,贏得了市場好評和認可。產品和服務遠銷全國各地及東南亞,深受客戶好評。
        變壓吸附又稱PSA在制氧較傳統的深冷制氧在許多方面具有獨特的優勢,因此在氧氣純度要求不太高的場合,使用日益廣泛,具有裝置逐步擴大的趨勢,其裝置示意圖見圖1。羅茨風機先將原料空氣送入塔內,塔中分子篩吸附空氣中的氮氣、二氧化碳及水份等,在塔內獲得一定純度的氧氣,吸附劑飽和后切換空氣進入塔B,同時利用真空泵抽氣,使塔A的壓力下降,將氮氣等從分子篩中脫離出來,這樣循環,則可獲得氧氣,氧氣再經過壓縮機的加壓進入兩個緩沖罐,由緩沖罐向用氧單位供氣。變壓吸附裝置中的關鍵動力設備,原料空氣的正壓輸送一般采用羅茨鼓風機,真空解吸過程中廢氣的抽除,通常也采用羅茨真空泵。關于向用戶加壓供氣的壓縮機,以前一般采用螺桿或活塞式壓縮機,但這兩種機器的壓力比較高,適合高壓氣體的輸送,但隨著工藝水平的不斷改進,對于低壓小流量產品的氣體輸送也開始轉向使用羅茨鼓風機,簡稱氧壓羅茨鼓風機,本文針對氧壓羅茨鼓風機的市場、結構特點、設計制造關鍵及使用運行作簡單的說明,進一步推進羅茨鼓風機在制氧行業的應用。

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      2 應用范圍
        目前,作為50000 t/a的銅廠所需氧氣量為50~75m3/min,壓力29.4~39.2kPa,它與空氣混合后送入冶金爐助燃,從性能來說剛好落在羅茨風機的型譜范圍內,但因輸送的介質為氧氣,它是一種對溫度、油料、火花特別敏感的助燃、易爆性氣體,因此很多廠家一直以來也十分謹慎,使得國內羅茨鼓風機在這一領域的運用受到限制,氧壓機多采用國外進口配套產品。
      最近,在北大先鋒及四川天一科技等制氧行業廠家的要求與配合下,我公司首制的第一批共4臺氧壓羅茨鼓風機已完工下線,并成功實現了與PSA裝置的順利對接。

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      設計要點

      羅次鼓風機作為輸送氧氣這種特殊介質的機械,保證它的安全性、可靠性則是首要任務,因此從忌溫、忌油、忌火花及忌振等方面入手,在以下幾個方面對羅茨鼓風機作了特殊處理。

      3.1? 密封結構
        首先要保證氧氣能夠密封在機殼與墻板所形成的密封腔內,不會由于軸封泄漏到兩端的油箱內與油接觸,致使在達到一定的溫度、濃度時發生爆炸而釀成事故。為達此目的,選用了合肥通用機械研究所的機械密封結構(見圖2),該結構為非平衡式雙端面機械密封,具有結構簡單、裝配方便、密封可靠等特點,端面配以襯套上的兩組“O”型圈1和2,可以從徑向、軸向兩個方向實現氣體的可靠密封,以保證氣體不外漏,端面配以“O”型圈3和4,可以保證機械密封的密封冷卻液不向內、外泄漏。
        考慮到萬一有少量氧氣泄露的特殊情況下,會在墻板間形成的氧氣聚積,將風機墻板改為開式結構,確保漏出的氧氣不產生聚積,能在低濃度下立即向外擴散,從而可減少事故發生。
      3.2? 潤滑油(脂)與封液
        普通的油(脂)在有氧氣的條件下,極易燃燒而產生氣體膨脹爆炸,同時,由于油脂的氧化變質,還會使其失去潤滑功能,因此對于任何有可能與氧氣接觸的油和脂均必須采取特殊處理,選用抗氧化性,阻燃性、潤滑性及穩定性俱佳的特種合成油,一般有合成硅基壓縮機油、氟基硅油兩種,它們均具有優異的熱穩定性和化學穩定性,不易形成殘碳和膠質,可防止由于氣體的稀釋導致的油品粘度下降而引起潤滑不良,以適合氧壓羅茨鼓風機的需要。

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        如果同時采用潤滑油作為封液,那么勢必會采用循環使用的方式,從而導致油池溫度升高,增加了安全隱患,而且一旦密封失效,產生內漏,將會對系統介質產生嚴重污染,因此經過與廠家協商,決定用軟水作為封液(系統壓力低時可用自來水,系統壓力高時可采用加壓泵加壓),對機封密封端面進行冷卻與潤滑,充分消除了用油作為封液可能存在的隱患。
      密封材質必須考慮與氧氣的適應性,機封座采用不銹鋼,密封面動環采用硬質合金,靜環采用石墨。既有良好的抗磨性,又有充分的抗氧化性。
      3.3? 冷卻
        為進一步降低油箱內潤滑油的油溫,保證風機軸承與齒輪的可靠運行,減少由于機械故障產生的擦機殼、擦墻板,以避免引起火花,對主、副油箱均采用了水冷結構。,
      3.4? 油污

      機械設備的所有零部件(包括標準件、外購件),無論是在加工過程中,還是在防銹保存過程中均有油污的粘染,通常裝配前的清洗均不能滿足深度除油的要求,根據HG20202-2000《脫脂工程施工及驗收規范》的要求,按以下工藝過程對所有零部件(部件散體)進行脫脂:(1)用香蕉水全面清洗兩遍,后用四氯化碳浸泡(小件)或局部逐漸淋洗抹擦(大件)至材料本色,直至抹布無銹跡、油污為止;(2)油除干凈后,立即用無油的干熱空氣(50~60℃)對各表面進行吹除,以達到深度除油和防銹的作用;(3)管道系統由用戶按標準進行除油處理。

      3.5? 主機零部件的精度
        為避免風機在運行中出現危險,除了零部件加工精度外,機械密封的密封性能也對零部件的精度,特別是幾何精度、形位公差特別敏感,稍有不慎就會密封失效,因此裝配前必須按照圖紙對主機的各零部件進行細致的檢驗,采用選優的辦法選定所需的零件。
        同時機殼、葉輪、墻板部位的間隙可適當放大0.05mm左右,以保證風機在運行過程中不出現磕碰。
      3.6? 裝配
        首先要求必須絕對的干凈,包括吊索、抹布等均不能粘油,工作場地做初步除油處理后也需要用干凈的塑料或抹布與零部件隔開。
        在機械密封的裝配過程中,軸承不能采用敲擊的方法強行打入,只能采用熱套或用鎖母鎖緊的方法壓入,否則,由于敲擊時產生強烈的振動會使機封的靜環產生跳動且不復位,在動靜環的密封面間也可能產生一個小間隙,最后導致密封失效而返工;同樣在主機裝好后,聯軸器或皮帶輪的裝配也只能采用熱裝的方式裝配到位,不能敲擊,以免震碎機封。

      最后在裝配過程中,所有“O”型圈、骨架油封以及所有有墊的地方均可涂上少量的特種潤滑脂,這對密封及潤滑均有好處;同時所有聯接螺栓在裝配前均需粘取少量這種特種油,以免由于除油過凈,在擰緊的過程中由于潤滑程度不夠而將螺絲擰壞。

      3.7? 試驗
        先對機封通水進行密封試驗,通水壓力比系統介質壓力高0.1MPa左右即可,30min后,以每分鐘漏水不超過5滴為合格。
        密封合格后,對整機進行氣密封試驗,通入潔凈氮氣,壓力為1.5倍系統壓力,浸水保壓15min,無氣泡外冒為合格。
        按JB/T 8941.2-1999《一般用途羅茨鼓風機性能試驗方法》進行性能試驗。
        按HG 20202-2000《脫脂工程施工及驗收規范》進行脫脂驗收。
      4 實際效果
        根據以上工藝方案及技術要求,已成功地為北大先鋒、包頭、杭州項目以及四川天一科技配套了錦工牌JGR-200H、JGR-200AJGR-125A共3種機型4臺氧壓羅茨鼓風機,均已投入正常使用,為這些企業節約了大量的資金,并在售后服務和配件供應上提供了一條更為便捷的渠道,解決了使用單位的后顧之憂,成為國產羅茨鼓風機在制氧行業成功應用的良好范列,為國產羅茨鼓風機開創了一個新的應用領域。
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