高炉鼓风机选型和安装
1 炼铁高炉鼓风机的选型和安装 秦 生
天津冶金集团设计院301900
摘要针对高炉鼓风机的选型和安装中出现的问题根据高炉操作对鼓风机的要
求提出了正确与合理的风机选型与鼓风机安装方式。
关键词高炉鼓风机选型安装
Model Selection and Erection of the Blast Furnace Blower
Qin Sheng
Tianjin metallurgy Corp. designing institute (301900)
Abstract:
In the light of the problems occurring in the model selection and erection
of the blast furnace blower, and according to the requirements of the
operation for the blast furnace blower, this paper puts forward proper
and rational methods for the model selection and erection of the blast
furnace blower.
Key words:
blast furnace blower; model selection; erection
鼓风机是高炉炼铁的基本动力设备其性能和质量决定高炉生产能力和生产
效益。高炉要求鼓风机具有足够的风压和充裕的风量并能长期连续稳定运转。
鼓风机选型的正确与否安装质量好坏将对风机安全可靠合理运行及经
济效益都有较大的影响。
1、风机选型中应注意的问题
1风量、风压。鼓风机的风量和风压是风机选型中两个重要的基本参数。
鼓风机的压力取决于高炉炉顶压力大型高炉将逐步改为高压炉顶其压力为
0.1MPa-0.25MPa表压也决定炉内阻力及管路损失高炉风机的压力还要保
证高炉情况恶化时也能安全操作。
由于气候条件的变化以及工艺操作本身的波动使得所需的风量和风压也需相应
变动因此使得鼓风机不能固定在一个工况点运行而是在一个运行工况区。在
选择鼓风机时应尽量使鼓风机的运行工况包含在风机特性曲线的有效使用范围
内。
2风机的效率。在目前钢铁产品残酷的市场竞争中所有钢铁企业都在寻
求降低生产成本的措施除采用高炉喷煤除低焦比提高冶炼系数增强生产能
力外提高高炉供风系统的效率也是重要措施之一。
鼓风机的效率决定着鼓风机正常运行的经济性因此应尽可能选择额定设
计效率高、高效区较广的鼓风机以使鼓风机全年有尽可能长时间的经济运行。
3在高炉设备条件已确定的情况下提高高炉产量。高炉生产要达到高产、
优质、低耗的目的在高炉设备条件已确定情况下须从高炉操作和原料质量两
2 方面入手。高炉操作要求高炉强化冶炼而高压操作是强化冶炼中的一种措施
即提高炉顶压力降低压差促进高炉顺行这是大型高炉在高强度冶炼条件下
保证顺行的一项重要措施。高压操作就要求鼓风机要有满
足高压操作的压力保
证在高压操
作下能向高炉供应足够的风量。
鼓风机换机时要求两鼓风机的出口风压在很接近或相等的情况下倒换。这
时采用定风压操作将使倒机时更稳定、快速。
2、高炉操作对鼓风机的要求
高炉的冶炼过程是许多物理和化学过程的综合。焦炭是冶炼的主要燃料因
此高炉冶炼时需要鼓入大量的空气以供焦炭燃烧时所需的氧量。
高炉冶炼的连续性要求鼓风机比较均匀稳定地供给一定量的空气以满足
冶炼所需的氧气量另外还应有一定的风压以克服送风系统和料柱的阻损并
使高炉保持一定的炉顶压力。
高炉整个冶炼过程中由于原燃料或操作条件的变化引起炉况经常改变
因此要求鼓风机供风参数也要相应的变化另一方面气象条件气温、气压
也有变化这些都将影响鼓风机的送风量和风压。所以要求高炉鼓风机具有一定
的稳定调节范围。
2.1高炉正常生产情况下对鼓风机的要求
1鼓风机的定风量操作。供风的稳定是高炉炉温和炉内煤气稳定而达到顺
行的必要条件。风量的波动影响下料速度的快慢进而影响炉缸的热平衡使炉
缸内的热制度发生波动严重时将使炉况失常。所以要求鼓风机定风量操作
以使送风量相对稳定。
当高炉要求增加风量时应逐步增加以免破坏高炉顺行减风时可一次
迅速减至需要的风量。
2鼓风机的定风压操作。所有高炉顺行的因素都会影响到风压而且反应
较快所以风压是判断高炉炉况的主要参数之一。在正常情况下对大高炉一般风
压波动不大于0.01MPa。
当热风炉换炉时要向两个热风炉供风。若仍用原来的定风量操作则向
高炉供风的压力就要下降引起炉况不稳定所以这时应该用定风压操作。定风
压操作鼓风机自动增加热风炉充压所需的风量而风压仍维持不变充压完毕
后仍恢复定风量操作。
3排气压力的确定根据高炉参数计算风压为0.410MPa而为了提高
高炉产量并考虑高炉扩容的可能把鼓风机的压力提高至0.48MPa。
高炉鼓风机所需的压力P取决于炉顶压力24.5kPa炉内料柱阻力
13.7kPa和送风管路系统的阻力1.96kPa即
Pt=P4+△P1+△PⅡ
式中P4为炉顶压力△P1为料柱阻力△PⅡ为送风管路系统的阻力。 2.2高炉失常生产情况下对鼓风机的要求
1低料线。当高炉不能按时上料时炉顶料面将逐步下降以致探尺较正
常规定的料低0.5m以上时即称低料线。发生低料线一般应减风操作。
2
悬料。高炉炉料停止下降超过1-2批料时就是悬料。悬料时由于料柱
悬结透气性变坏吹入炉缸的风量减少同时风压也愈憋愈高严重时将会引
起风机喘振。如不及时处理炉缸内与炉顶的压差将愈来愈大下料更趋困难
使悬料愈来愈严重。悬料发生时常常打开放风阀迅速减风10%-15%或采取
其他的操作措施争取炉料下降。
3坐料。目的是使悬结的炉料崩落。即人为地迅速打开冷风管上的放风阀
放风使风压迅速下降直至降到0.01MPa-0.005MPa并维持3min-5min以使
3 炉料失去了炉内煤气的上浮托力崩落下来。坐料时尚须余留0.01MPa-0.005MPa
的风压以防止炉内煤气倒流入风管而引起爆炸。
坐料时因突然放风使鼓风机风压急速降低而风量增大以致发生异常情
况。所以坐料之前应预先通知鼓风机站减少鼓风机的负荷。
4休风。高炉生产过程中因临时检修短时期停止向炉内送风称为休风。
休风超过6h-8h称为长期休风。此时鼓风机可以停止运行。一般短期休风采取放
风的手段以停止向高炉送风此时鼓风机应相应采取措施调节风量。
3、风机的选型
1大型高炉鼓风机一般有轴流风机和离心风机2种。
轴流鼓风机的特点压缩的气体流量较离心鼓风机大效率较高在同
样的压比情况下一般轴流鼓风机的效率比离心鼓风机的效率高8%-10%运
行区域宽广对灰尘的敏感性较强重量轻体积小流量大性能调节适应范
围宽尤其是全静叶可调节式等适应于高炉炉况多变的操作要求。
离心鼓风机的特点压缩的气体流量大效率低特性曲线平坦对灰尘
的敏感性较弱。大型高炉鼓风机采用离心鼓风机存在体积庞大制造维修均要大
型厂房和设备等特点。表1给出了不同高炉容积的风机选型实例。
表1 不同高炉容积的风机选型实例
高炉容积
M3
风机性能
型号
风量
M3/min
风压
MPa
结构形式
1000 AV56-14 3000 0.392 静叶可调轴流
1480
1800
2000
2500
AV71-15
AV80-14
AV80-13
AV80-17
4000
4367
5000
5672
0.480
4.631
0.460
0.509
静叶可调轴流
静叶可调轴流
静叶可调轴流
静叶可调轴流
3000 AV90-15 7000 0.520 静叶可调轴流
3200
4000
AV100-17
AV100-16
7710
9000
0.470
0.550
静叶可调轴流
静叶可调轴流
结合目前大高炉的运行情况各自的特点以及高炉对鼓风机要求等风机
选用全静叶可调式轴流空气压缩机。
2根据高炉生产能力高炉冶炼强度水平、炉顶压力要求
原料条件、
当地气候条件等参考风机特性曲线进行合理选择。风机选型既要满足工艺的操作
需
要又须做到运行安全可靠投资省运行费低。根据工艺操作的需要条件
进行必要的技术经济比较后确定。
如在承德钢厂1260m3实际高炉有效容积为1480m3高炉选型中根据风
量、风压、高炉操作条件及高炉操作对鼓风机要求等所选风机型号为AV71-15
轴流全静叶可调式风机排气压力0.48MPa供风量4500m3/min整台机组的控
制采用DCS集散控制系统。该型号风机调节性能好各操作点均能在风机性能
曲线的有效使用界限内运行。
4、鼓风机的安装
在正确合理地选择风机后安装质量的好坏直接关系到风机能否正常运行及
确保施工周期。
在承德钢厂风机基础施工中由于风机安装及风机组基础二次灌浆的材料不符合
标准进行了重新灌浆。在这个过程中机组的振动值发生了变化使风机无法运
行延长了施工周期使高炉无法按期投产。用振动分析仪测试风机各点的振动
值如下
4 1轴流压缩机启动静叶角为22°转速为4550r/min时联轴器端水平
振动64μm垂直振动46μm自由端水平振动35μm垂直振动21μm。
2轴流压缩机启动静叶角为40°转速为4550r/min时联轴器端水平
振动74μm垂直振动56μm自由端水平振动36μm垂直振动22μm。
通过对风机联轴器上的平衡通过试重加176g和加重146g后风机
的振动值如下
1轴流压缩机启动静叶角为22°转速为4550r/min时联轴器端水平
振动21μm垂直振动32μm自由端水平振动34μm垂直振动21μcm。
2轴流压缩机启动静叶角为40°转速为4550r/min时联轴器端水平
振动35μm垂直振动36μm自由端水平振动37μm垂直振动12μm。
3轴流压缩机启动静叶角为45°转角为4550r/min时联轴器端水平
振动38μm垂直振动37μm自由端水平振动40μm垂直振动12μm。
4压力为0.21MPa轴流压缩机启动静叶角为45°转速为4550r/min时
联轴器端水平振动40μm垂直振动39μm自由端水平振动42μm垂直
振动11μm。
风机的防喘振试验如表2。
表2 风机的防喘振试验
进气温度/℃ 10.0 12.0 15.3
喉部压差kPa 3.10 4.20 5.22
排气压力MPa 0.322 0.408 0.479
备 注 已喘 已喘 已喘
经过测试和试验风机达到设计要求满足用户的要求振动值达到风机安
全长期运行的要求风机可以在设计工况点下长期运行。
此外在安装上由于抬高整个
机组使得加热平台妨碍冷凝器的检修对已施
工好的加热平台进行了重新设计及修改机组提供油管路无法施工安装造成设
备所带的油管道无法用对油系统重新设计风系统由于机组整个抬高进风管道
及送风管道进行了加长重新核算风管道对风机推力及风系统管道的弹簧支架设
计对已加工好的支架重新制作造成不必要的浪费使得施工周期延长无法按
时交工。
5、结语
在风机选型中除了满足系统的风量和风压要求外尽可能选择效率高的风
机还应满足为了提高高炉产量所需风量和风压这样既能满足使用要求又能
节约运行费用。