楊偉根，羅 通，胡志亮，訾春福，尹 松

（云南磷化集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650600）

云南磷化集團(tuán)有限公司30 萬(wàn)t/a 磷酸裝置是由中國(guó)五環(huán)工程有限公司設(shè)計(jì)，裝置以磷礦和硫酸為原料，采用二水法生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品供下游飼料級(jí)磷酸鹽裝置使用。

磷酸裝置脫氟尾氣風(fēng)機(jī)是脫氟工序的關(guān)鍵設(shè)備，有氣體交換、帶走多余生產(chǎn)熱量、為洗滌氣體提供動(dòng)力等作用，其運(yùn)行正常與否直接關(guān)系到脫氟系統(tǒng)安全環(huán)保及生產(chǎn)效率問(wèn)題。而在日常生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)因風(fēng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大緊急停車(chē)的情況，嚴(yán)重影響了脫氟系統(tǒng)生產(chǎn)效率。脫氟尾氣風(fēng)機(jī)投產(chǎn)后，不斷嘗試對(duì)葉輪材質(zhì)進(jìn)行更換，未找到較為合適的材料，后采取在葉輪表面襯D3 膠板的形式，提高了風(fēng)機(jī)葉輪的使用壽命，但使用過(guò)程中葉輪結(jié)垢嚴(yán)重，需要經(jīng)常停機(jī)清理，清理過(guò)程中會(huì)對(duì)襯膠表面造成損傷，導(dǎo)致葉輪無(wú)法使用；同時(shí)葉輪使用中，由于較大固體顆粒物進(jìn)入尾氣系統(tǒng)，沖擊葉輪，會(huì)造成膠板損壞，進(jìn)而引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)［1］，導(dǎo)致?lián)p壞，制約裝置長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行。

1 脫氟工藝簡(jiǎn)介

磷酸裝置脫氟工序采用塔式空氣吹凈脫氟工藝。在脫氟塔內(nèi)添加脫氟劑活性SiO2，濃縮后的濕法磷酸脫除重金屬后循環(huán)加熱為熱磷酸噴淋于脫氟塔，濃磷酸液滴與常溫空氣逆流接觸，磷酸中HF、H2SiF6轉(zhuǎn)化為SiF4逸出，從而得到氟濃度較低的磷酸［2］。

磷酸中部分顯熱和氟化物（HF、H2SiF6）以水和SiF4形態(tài)進(jìn)入空氣，使空氣升溫增濕變成含氟廢氣自脫氟塔頂排出。含氟廢氣經(jīng)除沫器除去夾帶的磷酸液沫后進(jìn)入第一、第二洗滌塔，用稀氟硅酸溶液進(jìn)行2次洗滌凈化，再經(jīng)除沫器分離掉所含液沫后被尾氣風(fēng)機(jī)送入第三洗滌塔，經(jīng)稀氟硅酸溶液進(jìn)一步洗滌達(dá)標(biāo)后放空。在此過(guò)程中由于系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生大量硅膠，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間就會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢物。

2 葉輪運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題及分析

2.1 結(jié)垢速率加快

在原有F9-38NO14D 葉輪上外襯D3 膠板并沒(méi)有改變?nèi)~輪曲面多的結(jié)構(gòu)特性，而且膠板表面光滑度要低于不銹鋼。雖然襯膠后壓縮了風(fēng)道空間，一定程度上加快了風(fēng)速，但是作用較小，相比不銹鋼葉輪結(jié)垢速率加快。

2.2 清理難度增加，無(wú)法重復(fù)使用

膠板較脆，清理和使用過(guò)程中膠板有任何的損壞則必須重新襯膠。硅膠結(jié)垢物較硬，葉輪襯膠后就無(wú)法直接使用電鎬等進(jìn)行清理，若使用高壓水槍無(wú)法清理時(shí)則必須重新襯膠。襯D3膠板的葉輪目前最長(zhǎng)的使用周期可以達(dá)到6個(gè)月［2］，因清理困難基本無(wú)法重復(fù)使用。而且襯膠葉輪本體材質(zhì)為碳鋼，經(jīng)過(guò)多次撕除舊膠板、打磨、外襯新的D3膠板、高溫硫化處理，也會(huì)影響到碳鋼葉輪的使用壽命。

2.3 平衡精度較差

相比于不銹鋼葉輪，襯膠葉輪動(dòng)平衡調(diào)校難度大而且存在局限性。襯膠葉輪的動(dòng)平衡只能采用打磨質(zhì)量較大一端的外襯來(lái)控制，而膠板允許打磨厚度不能超過(guò)自身厚度的1/2，否則將會(huì)影響膠板的防腐性能。一般新的襯膠葉輪安裝后振動(dòng)值就達(dá)到200 μm以上，而振動(dòng)值一旦超過(guò)300 μm就需要監(jiān)護(hù)運(yùn)行。新不銹鋼葉輪安裝后的振動(dòng)值可以控制在50 μm左右。所以襯膠葉輪安裝后需要頻繁地對(duì)葉輪加水沖洗以降低結(jié)垢速率，否則使用周期會(huì)明顯縮短。

3 改造措施

3.1 防腐材料選擇

在多年生產(chǎn)過(guò)程中使用了不同的防腐材料對(duì)葉輪進(jìn)行防腐，主要的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 不同防腐材料應(yīng)用情況

3.2 葉輪材質(zhì)及型號(hào)的選擇

前期考慮到生產(chǎn)成本，需要重點(diǎn)考慮有效的利用現(xiàn)有葉輪來(lái)延長(zhǎng)使用周期。后期將原有葉輪消耗以后，開(kāi)始試用新材質(zhì)葉輪。在試用新材質(zhì)葉輪的同時(shí)，考慮滿(mǎn)足生產(chǎn)要求前提下降低結(jié)垢速率的新結(jié)構(gòu)形式葉輪，見(jiàn)表2。

表2 各種材質(zhì)葉輪的使用周期

F7-46NO16D 型號(hào)的葉輪相比F9-38NO14D 型號(hào)的葉輪所有參數(shù)都沒(méi)有做出大的改動(dòng)，保證了原有設(shè)備能平穩(wěn)運(yùn)行，葉輪直徑增大20 cm，現(xiàn)有機(jī)殼可以安裝，葉片結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單無(wú)曲面結(jié)構(gòu)，更易清理。葉輪型號(hào)參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 葉輪型號(hào)參數(shù)對(duì)比

4 改造效果

4.1 運(yùn)行周期

2020 年6 月9 日在A 系列安裝進(jìn)口904L 材質(zhì)F7-46NO16D葉輪后，裝置一直穩(wěn)定運(yùn)行至2021年6月8日，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行12個(gè)月。振動(dòng)值一直控制在200 μm 以?xún)?nèi)，對(duì)葉片腐蝕較嚴(yán)重部分進(jìn)行修復(fù)，預(yù)計(jì)還可以穩(wěn)定運(yùn)行6個(gè)月以上。

4.2 效益分析

原葉輪平均使用周期2 ～3 個(gè)月，價(jià)格70 000元/個(gè)，襯膠30 000 元/次。改造后葉輪使用壽命12個(gè)月以上，價(jià)格160 000元/個(gè)。原葉輪按使用壽命6個(gè)月，襯膠2 次計(jì)算，單機(jī)月消耗費(fèi)用21 700 元；新葉輪按使用壽命12個(gè)月，單機(jī)月消耗費(fèi)用13 333元，單月葉輪消耗費(fèi)用下降8 367 元。更換葉輪檢修費(fèi)用為3 300元/次（人工費(fèi)+吊車(chē)費(fèi)），更換一次葉輪耗時(shí)4 h，脫氟需降一半負(fù)荷生產(chǎn)，直接影響產(chǎn)量70 t 以上。更換新葉輪每年可直接節(jié)約費(fèi)用（舊葉輪以平均每年更換3 次計(jì)，增加產(chǎn)量效益暫不計(jì)）：（3 300×3+8 367×12）元/a=110 304元/a。

5 結(jié)語(yǔ)

外襯D3 膠板葉輪雖然可以滿(mǎn)足延長(zhǎng)運(yùn)行周期的目的，但是存在清理困難、動(dòng)平衡校驗(yàn)難、不可重復(fù)使用等缺點(diǎn)。新型號(hào)的進(jìn)口904L 材質(zhì)葉輪不僅很好地解決了襯膠葉輪的不足，而且使用周期延長(zhǎng)到12 個(gè)月以上，保證了裝置的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)效益。