化工用廢氣風(fēng)機(jī)是處理腐蝕性、高溫、易燃易爆或含顆粒物的工業(yè)廢氣的核心設(shè)備，其設(shè)計(jì)與選型直接關(guān)系到生產(chǎn)安全與環(huán)保合規(guī)。
一、??惡劣工況挑戰(zhàn)與核心設(shè)計(jì)目標(biāo)??
1.??腐蝕性氣體??
•典型介質(zhì)??：鹽酸霧(HCl)、氯氣(Cl?)、硫化氫(H?S)、氨氣(NH?)、有機(jī)溶劑蒸氣(如丙酮、苯系物)。
•設(shè)計(jì)響應(yīng)??：過(guò)流部件(葉輪、蝸殼)需全防腐覆蓋，禁用普通不銹鋼(如304)。
2.高溫與相變風(fēng)險(xiǎn)??
•廢氣溫度??：150℃~450℃(燃煤煙氣、反應(yīng)釜排氣)。
•??致命問(wèn)題??：酸露點(diǎn)腐蝕(如硫酸冷凝腐蝕碳鋼)，需保持壁溫>露點(diǎn)溫度15℃。
3.爆炸性環(huán)境??
•??粉塵爆炸??：鋁粉、煤粉、樹(shù)脂粉(濃度>20g/m³可爆炸)。
•??氣體爆炸??：有機(jī)廢氣達(dá)到爆炸下限(LEL)。
•設(shè)計(jì)響應(yīng)??：防爆認(rèn)證+靜電消除+無(wú)火花結(jié)構(gòu)。
4.??顆粒物磨損??
•硬質(zhì)顆粒??：催化劑粉塵、硅粉(硬度>莫氏7級(jí))。
•粘性附著??：焦油、聚合物凝結(jié)(導(dǎo)致動(dòng)失衡)。
二、??核心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)詳解??
??1. 葉輪——抗蝕與耐磨的平衡??
•材料選擇??
•強(qiáng)酸環(huán)境(HCl/H?SO?)??： ??哈氏合金C276??(耐120℃/70%硫酸)或 ??鈦合金Gr5??(耐濕氯氣)。
•??氫氟酸(HF)??： ??蒙乃爾合金400??。
•有機(jī)溶劑??： ??碳鋼襯塑??(PP/PTFE)或 ??全塑玻璃鋼(FRP)??。
•高溫含塵??： ??雙相鋼2205?? + ??碳化鎢熱噴涂??(HVOF涂層)。
•??結(jié)構(gòu)強(qiáng)化??
•后傾式葉片??：降低顆粒物附著率(比前傾式減少60%積垢)。
•加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)??：提升剛性防變形(高溫工況變形量<0.3mm)。
??2. 蝸殼(機(jī)殼)——雙層防護(hù)體系??
•基材??： 碳鋼殼體(8~12mm厚)。
•內(nèi)防護(hù)??：
•??襯里方案??：
•??滾襯PTFE??： 2mm厚，耐所有有機(jī)溶劑(使用溫度-50℃~180℃)。
•??橡膠襯里??： 5mm厚天然橡膠(耐90℃/50%硫酸)。
•??整體方案??： 玻璃鋼(FRP)模壓殼體(最高耐溫150℃)。
??3. 密封系統(tǒng)——零泄漏生命線??
??•機(jī)械密封??：
•??雙端面密封??： 兩對(duì)碳化硅摩擦副 + 隔離液緩沖(壓力>廢氣壓力0.2MPa)。
•氣體阻封??： 氮?dú)獯祾?純度99.999%，流量10L/min)。
•方案??： ??磁力耦合傳動(dòng)??(無(wú)軸封設(shè)計(jì)，消除泄漏點(diǎn))。
??4. 驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)??
•??防爆電機(jī)??： Ex d IIB T4 / Ex tD A21 IP66(粉塵防爆雙認(rèn)證)。
•??變頻調(diào)速??： 適應(yīng)風(fēng)量波動(dòng)(化工工況風(fēng)量變化±30%)。
•安全監(jiān)控??：
•軸承溫度??： PT100測(cè)溫>85℃報(bào)警(停機(jī)閾值95℃)。
•振動(dòng)監(jiān)測(cè)??： 壓電式傳感器>4.5mm/s連鎖停機(jī)。
三、??防腐材料科學(xué)矩陣??
| ??腐蝕介質(zhì)?? | 材料?選擇? | ??耐受極限?? | ??禁忌?? |
| ??鹽酸（氣態(tài)）?? | 哈氏合金C276 | 120℃/37%濃度 | 316L不銹鋼（48h穿孔） |
| ??氫氟酸（HF）?? | 蒙乃爾400 | 80℃/任意濃度 | 玻璃鋼/陶瓷（被溶解） |
| ??高溫氯氣?? | 鈦合金Gr5 | 350℃/干燥氯氣 | ＞400℃時(shí)形成鈦氯化物爆炸 |
| ??濃硫酸（發(fā)煙）?? | 碳鋼襯鉛 | 80℃/93%濃度 | 流速＞2m/s時(shí)鉛襯脫落 |
| ??有機(jī)溶劑蒸氣?? | PTFE襯里 | 全濃度耐蝕 | 金屬材料普遍失效 |
四、??嚴(yán)苛場(chǎng)景應(yīng)用案例??
1.氯堿工業(yè)??
•介質(zhì)??： 濕氯氣(含游離氯、水蒸氣)。
•風(fēng)機(jī)方案??： ??鈦合金葉輪+FRP蝸殼?? + 氮?dú)饷芊?防止氯氣泄漏)。
2.農(nóng)藥廠尾氣??
•介質(zhì)??： H?S+有機(jī)硫+農(nóng)藥粉塵。
•風(fēng)機(jī)方案??： ??哈氏C276整體鑄造葉輪?? + PTFE襯里蝸殼 + 防爆電機(jī)。
3.鋰電池注液車間??
•介質(zhì)??： NMP溶劑蒸氣(爆炸極限0.8%~9.5%)。
•風(fēng)機(jī)方案??： ??全鋁無(wú)火花葉輪?? + Ex tD防爆認(rèn)證 + 靜電接地<1Ω。
4.焦化廠煤氣凈化??
•介質(zhì)??： 含焦油、H?S、NH?的高溫氣體。
•風(fēng)機(jī)方案??： ??雙相鋼葉輪?? + 蒸汽伴熱系統(tǒng)(防焦油凝結(jié)) + 自動(dòng)沖洗噴頭。
五、??選型黃金法則??
1.四步分析法??
•步驟1：介質(zhì)化驗(yàn)??
明確廢氣組分、濃度、露點(diǎn)溫度(防冷凝腐蝕)。
•步驟2：工況測(cè)繪??
廢氣溫度、含塵量、爆炸特性(LEL值/粉塵Kst)。
•步驟3：性能計(jì)算??
風(fēng)量=設(shè)計(jì)值×1.3(安全余量)，風(fēng)壓=管網(wǎng)阻力×1.2。
•步驟4：材質(zhì)抉擇??
根據(jù)腐蝕速率<0.1mm/年選材(哈氏合金>鈦>雙相鋼>316L)。
2.成本陷阱規(guī)避??
•誤區(qū)??： “304不銹鋼通用” → 實(shí)際在氯離子環(huán)境中6個(gè)月穿孔。
•正解??： 氫氟酸場(chǎng)景選蒙乃爾(成本是鈦合金2倍，但壽命延長(zhǎng)5倍)。
六、??維保策略與壽命保障??
1.??日常監(jiān)護(hù)重點(diǎn)??
•??密封系統(tǒng)??： 氮?dú)鈮毫Σ▌?dòng)>10%需立即檢查。
•振動(dòng)趨勢(shì)??： 連續(xù)3天升高>15%預(yù)警葉輪結(jié)垢。
2.關(guān)鍵部件壽命??
•機(jī)械密封??： >24個(gè)月(需每季度換隔離液)。
•襯里層??： PTFE襯里>10年，橡膠襯里>5年。
3.大修決策點(diǎn)??
•葉輪腐蝕??： 葉片厚度減薄>10%強(qiáng)制更換。
•動(dòng)平衡失效??： 殘余不平衡量>G2.5級(jí)需返廠校正。
