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氧壓羅茨風(fēng)機(jī)在制氧行業(yè)的應(yīng)用

氧壓羅茨風(fēng)機(jī)在制氧行業(yè)的應(yīng)用

  山東錦工有限公司是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司,位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱(chēng)的山東省章丘市相公鎮(zhèn),近年來(lái),錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā),新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水冷羅茨鼓風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨鼓風(fēng)機(jī),贏(yíng)得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。產(chǎn)品和服務(wù)遠(yuǎn)銷(xiāo)全國(guó)各地及東南亞,深受客戶(hù)好評(píng)。
  變壓吸附又稱(chēng)PSA在制氧較傳統(tǒng)的深冷制氧在許多方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),因此在氧氣純度要求不太高的場(chǎng)合,使用日益廣泛,具有裝置逐步擴(kuò)大的趨勢(shì),其裝置示意圖見(jiàn)圖1。羅茨風(fēng)機(jī)先將原料空氣送入塔內(nèi),塔中分子篩吸附空氣中的氮?dú)?、二氧化碳及水份等,在塔?nèi)獲得一定純度的氧氣,吸附劑飽和后切換空氣進(jìn)入塔B,同時(shí)利用真空泵抽氣,使塔A的壓力下降,將氮?dú)獾葟姆肿雍Y中脫離出來(lái),這樣循環(huán),則可獲得氧氣,氧氣再經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)的加壓進(jìn)入兩個(gè)緩沖罐,由緩沖罐向用氧單位供氣。變壓吸附裝置中的關(guān)鍵動(dòng)力設(shè)備,原料空氣的正壓輸送一般采用羅茨鼓風(fēng)機(jī),真空解吸過(guò)程中廢氣的抽除,通常也采用羅茨真空泵。關(guān)于向用戶(hù)加壓供氣的壓縮機(jī),以前一般采用螺桿或活塞式壓縮機(jī),但這兩種機(jī)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(jìn),對(duì)于低壓小流量產(chǎn)品的氣體輸送也開(kāi)始轉(zhuǎn)向使用羅茨鼓風(fēng)機(jī),簡(jiǎn)稱(chēng)氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī),本文針對(duì)氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)的市場(chǎng)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵及使用運(yùn)行作簡(jiǎn)單的說(shuō)明,進(jìn)一步推進(jìn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)在制氧行業(yè)的應(yīng)用。

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2 應(yīng)用范圍
  目前,作為50000 t/a的銅廠(chǎng)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(lái)說(shuō)剛好落在羅茨風(fēng)機(jī)的型譜范圍內(nèi),但因輸送的介質(zhì)為氧氣,它是一種對(duì)溫度、油料、火花特別敏感的助燃、易爆性氣體,因此很多廠(chǎng)家一直以來(lái)也十分謹(jǐn)慎,使得國(guó)內(nèi)羅茨鼓風(fēng)機(jī)在這一領(lǐng)域的運(yùn)用受到限制,氧壓機(jī)多采用國(guó)外進(jìn)口配套產(chǎn)品。
最近,在北大先鋒及四川天一科技等制氧行業(yè)廠(chǎng)家的要求與配合下,我公司首制的第一批共4臺(tái)氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)已完工下線(xiàn),并成功實(shí)現(xiàn)了與PSA裝置的順利對(duì)接。

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設(shè)計(jì)要點(diǎn)

羅次鼓風(fēng)機(jī)作為輸送氧氣這種特殊介質(zhì)的機(jī)械,保證它的安全性、可靠性則是首要任務(wù),因此從忌溫、忌油、忌火花及忌振等方面入手,在以下幾個(gè)方面對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)作了特殊處理。

3.1? 密封結(jié)構(gòu)
  首先要保證氧氣能夠密封在機(jī)殼與墻板所形成的密封腔內(nèi),不會(huì)由于軸封泄漏到兩端的油箱內(nèi)與油接觸,致使在達(dá)到一定的溫度、濃度時(shí)發(fā)生爆炸而釀成事故。為達(dá)此目的,選用了合肥通用機(jī)械研究所的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2),該結(jié)構(gòu)為非平衡式雙端面機(jī)械密封,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配方便、密封可靠等特點(diǎn),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(gè)方向?qū)崿F(xiàn)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(jī)械密封的密封冷卻液不向內(nèi)、外泄漏。
  考慮到萬(wàn)一有少量氧氣泄露的特殊情況下,會(huì)在墻板間形成的氧氣聚積,將風(fēng)機(jī)墻板改為開(kāi)式結(jié)構(gòu),確保漏出的氧氣不產(chǎn)生聚積,能在低濃度下立即向外擴(kuò)散,從而可減少事故發(fā)生。
3.2? 潤(rùn)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(chǎn)生氣體膨脹爆炸,同時(shí),由于油脂的氧化變質(zhì),還會(huì)使其失去潤(rùn)滑功能,因此對(duì)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(rùn)滑性及穩(wěn)定性俱佳的特種合成油,一般有合成硅基壓縮機(jī)油、氟基硅油兩種,它們均具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,不易形成殘?zhí)己湍z質(zhì),可防止由于氣體的稀釋導(dǎo)致的油品粘度下降而引起潤(rùn)滑不良,以適合氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī)的需要。

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  如果同時(shí)采用潤(rùn)滑油作為封液,那么勢(shì)必會(huì)采用循環(huán)使用的方式,從而導(dǎo)致油池溫度升高,增加了安全隱患,而且一旦密封失效,產(chǎn)生內(nèi)漏,將會(huì)對(duì)系統(tǒng)介質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重污染,因此經(jīng)過(guò)與廠(chǎng)家協(xié)商,決定用軟水作為封液(系統(tǒng)壓力低時(shí)可用自來(lái)水,系統(tǒng)壓力高時(shí)可采用加壓泵加壓),對(duì)機(jī)封密封端面進(jìn)行冷卻與潤(rùn)滑,充分消除了用油作為封液可能存在的隱患。
密封材質(zhì)必須考慮與氧氣的適應(yīng)性,機(jī)封座采用不銹鋼,密封面動(dòng)環(huán)采用硬質(zhì)合金,靜環(huán)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(jìn)一步降低油箱內(nèi)潤(rùn)滑油的油溫,保證風(fēng)機(jī)軸承與齒輪的可靠運(yùn)行,減少由于機(jī)械故障產(chǎn)生的擦機(jī)殼、擦墻板,以避免引起火花,對(duì)主、副油箱均采用了水冷結(jié)構(gòu)。,
3.4? 油污

機(jī)械設(shè)備的所有零部件(包括標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件),無(wú)論是在加工過(guò)程中,還是在防銹保存過(guò)程中均有油污的粘染,通常裝配前的清洗均不能滿(mǎn)足深度除油的要求,根據(jù)HG20202-2000《脫脂工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求,按以下工藝過(guò)程對(duì)所有零部件(部件散體)進(jìn)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(wú)銹跡、油污為止;(2)油除干凈后,立即用無(wú)油的干熱空氣(50~60℃)對(duì)各表面進(jìn)行吹除,以達(dá)到深度除油和防銹的作用;(3)管道系統(tǒng)由用戶(hù)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行除油處理。

3.5? 主機(jī)零部件的精度
  為避免風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)危險(xiǎn),除了零部件加工精度外,機(jī)械密封的密封性能也對(duì)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(huì)密封失效,因此裝配前必須按照?qǐng)D紙對(duì)主機(jī)的各零部件進(jìn)行細(xì)致的檢驗(yàn),采用選優(yōu)的辦法選定所需的零件。
  同時(shí)機(jī)殼、葉輪、墻板部位的間隙可適當(dāng)放大0.05mm左右,以保證風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中不出現(xiàn)磕碰。
3.6? 裝配
  首先要求必須絕對(duì)的干凈,包括吊索、抹布等均不能粘油,工作場(chǎng)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(kāi)。
  在機(jī)械密封的裝配過(guò)程中,軸承不能采用敲擊的方法強(qiáng)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(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)會(huì)使機(jī)封的靜環(huán)產(chǎn)生跳動(dòng)且不復(fù)位,在動(dòng)靜環(huán)的密封面間也可能產(chǎn)生一個(gè)小間隙,最后導(dǎo)致密封失效而返工;同樣在主機(jī)裝好后,聯(lián)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(jī)封。

最后在裝配過(guò)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(rùn)滑脂,這對(duì)密封及潤(rùn)滑均有好處;同時(shí)所有聯(lián)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(guò)凈,在擰緊的過(guò)程中由于潤(rùn)滑程度不夠而將螺絲擰壞。

3.7? 試驗(yàn)
  先對(duì)機(jī)封通水進(jìn)行密封試驗(yàn),通水壓力比系統(tǒng)介質(zhì)壓力高0.1MPa左右即可,30min后,以每分鐘漏水不超過(guò)5滴為合格。
  密封合格后,對(duì)整機(jī)進(jìn)行氣密封試驗(yàn),通入潔凈氮?dú)?,壓力?.5倍系統(tǒng)壓力,浸水保壓15min,無(wú)氣泡外冒為合格。
  按JB/T 8941.2-1999《一般用途羅茨鼓風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行性能試驗(yàn)。
  按HG 20202-2000《脫脂工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行脫脂驗(yàn)收。
4 實(shí)際效果
  根據(jù)以上工藝方案及技術(shù)要求,已成功地為北大先鋒、包頭、杭州項(xiàng)目以及四川天一科技配套了錦工牌JGR-200H、JGR-200AJGR-125A共3種機(jī)型4臺(tái)氧壓羅茨鼓風(fēng)機(jī),均已投入正常使用,為這些企業(yè)節(jié)約了大量的資金,并在售后服務(wù)和配件供應(yīng)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(yōu),成為國(guó)產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)在制氧行業(yè)成功應(yīng)用的良好范列,為國(guó)產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。
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