風機在冶金行業(yè)的應用及未來發(fā)展趨勢
風機是用于排送氣體的機械的總稱攒坊,根據(jù)其排氣壓力的高低幢戳,分為通風機(p≤15000Pa)、鼓風機(15000Pa<p≤1.96×105Pa)和透平壓縮機(p>1.96×105Pa)泰涡。
一巩荧、風機在冶金行業(yè)的應用
風機在鋼鐵與其它金屬材料的冶煉過程中占有極重要的位置。
從礦石到煉成鋼要經(jīng)過礦石燒結(jié)丹伙、煉鐵和煉鋼等主要冶煉過程福耐,即鋼鐵冶煉的全部工藝流程中都需要風機。
1恼五、燒結(jié)用風機
冶煉用的礦石在冶煉之前對礦石要進行燒結(jié)昌罩,燒結(jié)要用燒結(jié)機,而燒結(jié)爐則需用煙氣主抽風機和冷卻通風機灾馒。例如某中型鋼廠有兩個礦石燒結(jié)車間茎用,一個裝有62.5m2燒結(jié)機5臺的車間,共使用風機29臺睬罗,其中用在燒結(jié)機上有18臺轨功;另一個裝有75m2燒結(jié)機3臺的車間,共使用風機90臺,其中用在燒結(jié)機上有8臺古涧,其它風機用在通風垂券、除塵、降溫及冷卻羡滑。
風機行業(yè)生產(chǎn)的抽送燒結(jié)煙氣的離心鼓風機有幾十種型號規(guī)格菇爪,現(xiàn)舉出幾種型號的性能參數(shù)。
由沈陽鼓風機廠生產(chǎn)的D1600柒昏、D2000抽送燒結(jié)煙氣的離心鼓風機凳宙,是為18~24m2燒結(jié)機配套的設備。該類鼓風機為單級單吸入雙支撐結(jié)構(gòu)轻调,用電動機直接驅(qū)動尽诀。鑄鐵機殼水平剖分為上下兩半,下機殼安裝左右鑄鐵底座上皮匪。轉(zhuǎn)子由優(yōu)質(zhì)碳素鋼主軸陆宝、低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接葉輪及軸套等組成。軸承為滑動軸承条稍。
D1600離心鼓風機主要性能參數(shù):流量為1600m3/min判懒,進口壓力89.73kPa,升壓8.33kPa悟惰,轉(zhuǎn)速1485r/min刀雳,功率334kW。
由沈陽鼓風機廠生產(chǎn)的S6500抽送燒結(jié)煙氣的離心鼓風機估曾,適用于75~90m2燒結(jié)機配套粪世。其結(jié)構(gòu)特點為單級雙吸入雙支承結(jié)構(gòu),用彈性聯(lián)軸器與電動機直聯(lián)黔章。機殼水平剖分為上下兩半并軸向剖分為三段胁塞,左右段為兩個進氣管向上的結(jié)構(gòu)對稱的進氣室,中段為下部有水平出氣管的蝸殼压语,出氣管口附加有錐形擴壓管啸罢。
S6500離心鼓風機主要性能參數(shù):流量為6500m3/min,出口壓力101.31kPa胎食,進口壓力89.05kPa扰才,轉(zhuǎn)速1475r/min,功率1640kW厕怜。
目前國內(nèi)最大的燒結(jié)鼓風機是陜西鼓風機廠生產(chǎn)的SJ16000型,流量16000m3/min衩匣,功率達5000kW。
2粥航、焦爐煤氣輸送鼓風機
焦炭是冶煉鋼鐵的主要燃料和還原劑琅捏,也是高爐中料粒的支撐劑和疏松劑生百,而煉焦爐內(nèi)的煤氣須經(jīng)風機抽出后,一部分作為煉焦爐的燃料柄延,一部分加壓后送往鋼廠作為燃料蚀浆,另一部分用作生產(chǎn)其它副產(chǎn)品。
焦爐煤氣輸送的典型代表產(chǎn)品是沈陽鼓風機廠生產(chǎn)的D1250-31型離心鼓風機拦焚。其主要結(jié)構(gòu)特點是機組由電動機瘫骏、齒輪增速機颜要、離心鼓風機荣吻、潤滑系統(tǒng)和儀控系統(tǒng)組成。機殼為水平剖分式結(jié)構(gòu)量奸,軸承箱下面有橫縱向定位鍵槽押辽,以保持機體良好對中,并能適應機殼熱膨脹澄璃;軸承箱與殼體鑄成一體饵忙,增強剛度便于拆卸檢修。
轉(zhuǎn)子由主軸圣翅、3個葉輪岖疲、隔套、平衡盤和半聯(lián)軸器等組成握饼;葉輪采用高強度合金鋼焊接結(jié)構(gòu)极阴。
軸承分為支撐軸承和止推軸承兩部分,支撐軸承為橢圓瓦滑動軸承诡泌,止推軸承為米切爾雙面止推滑動軸承碟狞。
密封設在級間、葉輪進口婚陪、平衡盤外圍及軸兩端族沃,均為迷宮式拉別令密封。
其主要性能參數(shù):進口流量為1250m3/min泌参,進口壓力98.07kPa脆淹,出口壓力313.82kPa陪毡,主軸轉(zhuǎn)速4776r/min颗圣,功率3670kW柒谈。
3交某、高爐鼓風機
在生鐵冶煉過程中脂壁,必須用高爐鼓風機向高爐輸送一定量助燃的空氣(或氧氣)以提高爐內(nèi)溫度旱樊。此外师骗,還需要將燃燒空氣送到熱風爐里的離心通風機通孽。
氧氣對鋼鐵工業(yè)在于強化冶煉過程攘残。在煉鋼方面用于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼拙友,氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼,平爐熔池吹氧煉鋼,電爐氧氣煉鋼等多種遗契。特別是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼已成為鋼鐵工業(yè)飛躍發(fā)展的一條主要途徑臭膊。煉鋼用氧量非常之大,它是使用空氣分離設備從空氣中采用深度冷凍法而取得膊编。每套制氧機中必須使用空氣壓縮機栏赋、氧氣壓縮機、加熱鼓風機和透平膨脹機尸钢,即一般所稱的"制氧四大機"仙衩。
高爐鼓風機的典型代表產(chǎn)品是陜西鼓風機廠生產(chǎn)的軸流壓縮機A系列(靜葉不可調(diào))和AV系列(靜葉可調(diào))。其主要性能參數(shù):A40~A112熔厌,流量范圍65~680(×103Nm3/h)篇挡,壓比2.9~7.7,轉(zhuǎn)速3410~9549r/min誉煎,功率33~690(×102kW)报葬。
AV40~AV140,流量范圍70~1050(×103Nm3/h)痛贬,壓比2.7~7.2挺久,轉(zhuǎn)速2524~8833r/min,功率34~900(×102kW)驻债。
4乳规、轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵風機
轉(zhuǎn)爐二次煙氣除塵系統(tǒng)是指轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收以外的各揚塵點的煙氣收集和除塵。其中包括轉(zhuǎn)爐兌鐵却汉、轉(zhuǎn)爐吹煉驯妄、吹氬站、鐵水扒渣站及鐵水倒罐站等的煙氣除塵合砂。
煙氣除塵所用的風機主要有4-73型青扔、JY5-44型及5-51型。
4-73型為通用型翩伪,從№8~28共12種規(guī)格微猖。其性能范圍:流量16156~680000m3/h,壓力1400~5423Pa缘屹,功率18.5~1250kW凛剥,轉(zhuǎn)速480~1450r/min。
JY5-44型引風機從№16~31.5共12種規(guī)格轻姿,其性能范圍:流量1893~397000m3/h犁珠,壓力1922~10931Pa,功率75~1000kW祷骂,轉(zhuǎn)速580~1450r/min雇牍。
5-51型風機從№8~29.5共20種規(guī)格(包括引風機共40種規(guī)格)嗅呻。該型風機的主要特點是具有可調(diào)節(jié)進風口、高強度耐磨葉輪乌心、防漏油軸承箱及關(guān)節(jié)式軸向調(diào)節(jié)門等先進的技術(shù)导劝。其性能范圍:流量9900~583000m3/h,壓力1468~10095Pa匹羹,功率15~1600kW齐皂,轉(zhuǎn)速480~1450r/min。
5糕但、鋼廠動力站用離心式壓縮機
動力站用離心壓縮機的典型產(chǎn)品是沈陽鼓風機廠生產(chǎn)的DH型和SVK型壓縮機仅汰。
DH系列為雙軸4級等溫壓縮機,其主要型號為DH35涧谓、DH63旋稚、DH71及DH80等厦浦。主要性能范圍:流量6000~58000Nm3/min瑟捺,出口壓力617~666.9kPa,功率650~5100kW棺榔,轉(zhuǎn)速7784~18982r/min瓶堕。
SVK離心壓縮機是在引進技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的。主要特點是整體組裝式結(jié)構(gòu)症歇,壓縮機郎笆、齒輪箱、中間氣體冷卻器及潤滑油系統(tǒng)用1個公用底座忘晤。進口設置有進口調(diào)節(jié)葉片宛蚓,是優(yōu)化壓縮機非工況點運行性能的最經(jīng)濟的方法。進口調(diào)節(jié)葉片根據(jù)現(xiàn)場實際運行情況自動調(diào)節(jié)设塔,可以在氣流變化中實現(xiàn)壓縮機出口的定壓輸出凄吏。主要性能:流量2000~36000m3/h,壓比2~17闰蛔。
6痕钢、化鐵爐用風機
除鋼鐵冶煉工藝過程中需用風機外,一般機械鑄造工廠常用的化鐵爐(如沖天爐序六、油爐及煤粉爐等)任连,都需用鼓風機(高壓通風機或鼓風機)壓送足夠的空氣加以助燃。
其典型代表產(chǎn)品是吉林市鼓風機廠生產(chǎn)的H10-13及湖北省風機廠生產(chǎn)的HTD系列化鐵爐風機拒吧。
H10-13是高壓離心通風機划疟,是為卡腰沖天爐所需性能而設計的,適用于化鐵率5t/h以下的卡腰沖天爐鼓風描蹦。共有№6苦恶、№6.3榕吨、№6.9及№7.5共4種規(guī)格,其性能范圍:流量1690~6980m3/h涎舔,壓力8973~15103Pa甲盘,功率15~37kW,轉(zhuǎn)速2940r/min哮互。
HTD系列離心鼓風機可配用0.5臣镜、1、2题晌、3洁馒、5、7儡皮、10及15t/h常見的各種爐型的化鐵爐柱锹。其性能范圍:流量12~300m3/h,壓力6860~27450Pa丰包,功率5.5~185kW禁熏,轉(zhuǎn)速2900~5750r/min。
7邑彪、高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置
高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置(TopGasPressureRecoveryTurbine瞧毙,簡稱TRT裝置),是利用高爐爐頂煤氣壓力能經(jīng)透平膨脹作功寄症,驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電的能量回收裝置宙彪。TRT裝置既回收了原減壓閥泄放的能量(約占高爐鼓風機所需能量的30%),又凈化了煤氣有巧,并且改善了高爐爐頂壓力的控制品質(zhì)释漆。
其產(chǎn)品是陜西鼓風機廠生產(chǎn)的TP系列,性能范圍:流量1360~1916m3/h篮迎,壓力2.03~2.5kPa(進口)男图,1.09~1.153kPa(出口),功率2770kW柑潦,轉(zhuǎn)速3000r/min姆赔。
二、未來的發(fā)展趨勢
冶金工業(yè)所用的風機種類盡管有許多種梯俘,但相對來講有一定難度豆凛,能代表風機設計制造水平的可分為3種,即軸流式壓縮機霎挚、燒結(jié)引風機和高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置缸舱。下面就以這3種風機為例探討其未來的發(fā)展趨勢。上述這3種風機骗早,總體來講國外的技術(shù)水平高于國內(nèi)把意,國外的先進技術(shù)水平就是國內(nèi)應積極努力的未來發(fā)展趨勢府塘。
1、軸流式壓縮機
軸流式壓縮機具有效率高绿捶,容量大棚疏,性能調(diào)節(jié)范圍寬等特點。目前國外1000m3以上的高爐皆采用軸流壓縮機婆精。作為高爐鼓風用的軸流壓縮機继溯,其流量已達10000m3/min,壓力達0.69MPa,功率已達70000kW沈条。
國外生產(chǎn)軸流壓縮機的主要廠家有瑞士蘇爾壽公司需忿、德國MANGHH、日本三菱重工株式會社蜡歹、川崎重工株式會社和美國愛利奧特公司屋厘、DRESER-RAND公司。國內(nèi)陜西鼓風機廠生產(chǎn)軸流式壓縮機月而。
瑞士蘇爾壽公司的軸流壓縮機具有獨特的設計結(jié)構(gòu)和良好的氣動性能(整機多變效率為87%~91%汗洒,最大流量和最小流量可調(diào)范圍達1倍多),以及先進的高度三化水平和電子控制系統(tǒng)景鼠。其結(jié)構(gòu)特點是:機殼為水平剖分型仲翎,由灰鑄鐵(或鑄鋼)制成,排氣側(cè)設計承壓值可達0.7~1.2MPa铛漓,轉(zhuǎn)子為等內(nèi)徑型,多級節(jié)盤式結(jié)構(gòu)鲫构,動浓恶、靜葉片皆采用修正了的美國NACA原始葉型。采用全靜葉可調(diào)結(jié)構(gòu)比固定靜葉型的壓縮機结笨,流量范圍可擴大1倍沙涎。該公司生產(chǎn)的ARI系列軸流-離心復合式等溫壓縮機的流量范圍為1400~7500m3/min,壓比為7~11蹦虏。該產(chǎn)品具有較高的技術(shù)水平疼磺。
近年來,為了提高軸流壓縮機的效率刮血,蘇爾壽公司采用混合反動度設計方法改善了級間匹配款腥。減少動葉葉頂與機殼間間隙也能提高壓縮機性能和效率。在降低軸流壓縮機噪聲方面颂鞭,國外多放在隔聲综翠、消聲上,其措施是:(1)采用加厚鑄造機殼刑袒,減弱噪聲散射涤墙;(2)采用隔聲罩和消聲器谍竿,減少噪聲擴散。
利用電子計算機作為調(diào)節(jié)的中樞指令系統(tǒng)惯缚,實現(xiàn)軸流壓縮機的調(diào)節(jié)自動化路影,運行最佳化。
2屋群、燒結(jié)引風機
燒結(jié)引風機作為燒結(jié)機配套的主抽煙機时迫,其耗電量大約占燒結(jié)廠總耗電量的50%以上。又因其輸送的介質(zhì)為燒結(jié)煙氣谓晌,含塵量大掠拳,因此,提高效率纸肉,降低能耗溺欧,加強耐磨措施,提高使用壽命柏肪,仍是燒結(jié)引風機的主要技術(shù)課題姐刁。
燒結(jié)引風機的風量取決于燒結(jié)機的燒結(jié)面積;壓力取決于燒結(jié)料層的厚度烦味。
燒結(jié)機的大型化(已可生產(chǎn)1000m2的燒結(jié)機)和厚料層(已達700mm)聂使,促使燒結(jié)引風機向大風量、高負壓方向發(fā)展谬俄。燒結(jié)引風機的最大流量為40000m3/min柏靶,最高壓力為19620Pa,最大功率為14500kW贼匾。
由于制造工藝條件和運輸條件等因素的限制铛田,特大型燒結(jié)機配套的燒結(jié)引風機往往采用雙機并聯(lián)形式。
燒結(jié)引風機的耐磨措施:
〉啥啊(1)鋸齒形中盤不僅可以改善葉輪出口氣流分布和降低GD2嚣历,而且可避免煙氣對中盤的沖刷;
『山埂(2)葉片上裝有可更換的耐磨襯板(襯板表面堆焊碳化鎢)盟挤;
(3)由可更換的錐盤保護中盤不受磨損掌范;
∧迩巍(4)機殼裝有渦形襯板和側(cè)襯板;
≡渎(5)表面涂覆涂覆陶瓷防磨涂料溃擒、涂覆樹酯、石英粉加水玻璃等涂料铝框;
《Q蟆(6)表面強化處理表面堆焊磁携、熱噴涂、滲硼良风、激光表面硬化和高頻淬火等谊迄。
目前,國外正在進行關(guān)于燒結(jié)引風機氣動設計計算的二相流(固體微粒和燒結(jié)煙氣)的研究烟央,試圖從空氣動力學方面來進一步解決燒結(jié)引風機的磨損問題统诺。
3、高爐煤氣余壓回收透平發(fā)電裝置(TRT)
該裝置發(fā)展最快疑俭、水平最高的是日本粮呢。據(jù)1987年資料統(tǒng)計,1500m3以上的高爐共47座钞艇,安裝了38套TRT裝置啄寡;2000m3以上的高爐共38座,安裝了35套TRT裝置哩照。目前無論是TRT裝置的質(zhì)量挺物、數(shù)量,還是效率飘弧,日本都處于領(lǐng)先地位盘胯。
隨著高爐向大型化和高壓爐頂方向發(fā)展,國外TRT裝置隨之向干式要尚、軸流型及靜葉可調(diào)方向發(fā)展刚驶。
軸流型透平轉(zhuǎn)子一般為2級或3級,多采用反動度為50%的葉型诵两,動葉片采用抗腐蝕疲勞強度的SUS630不銹鋼垂票。機殼用鋼板焊接而成,亦可用高強度鑄鐵制成渔茉,一般為徑向進氣,軸向排氣(亦可下部徑向排氣)恕且。軸封一般采用氮氣密封牡违,近來亦有采用非接觸機械密封。
國外軸流型TRT裝置吩欣,大多數(shù)采用靜葉角度調(diào)節(jié)方式蛛最,以擴大工況范圍,有利于減少噪聲恋瞳,提高膨脹透平的可靠性磨镶,并且不會影響高爐壓力的波動。
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