大型高爐鼓風機擴容改造實踐

魏英豪，侯長波,馬金龍

（首鋼遷鋼有限公司動力作業部，河北遷安 064400）

1 概述

首鋼遷鋼公司現有三座高爐，分別是一號高爐（2560m3）二號高爐（2560m3）三號高爐（4000m3），動力作業部目前有四臺高爐鼓風機，3#風機為公共備用機組，它是瑞士蘇爾壽SULZER有限公司（以下簡稱蘇爾壽）1980年生產的，至今已運行三十多年，機組老化，動靜葉片磨損。3#風機概況:全靜葉可調式軸流壓縮機，電機拖動，變頻啟動，PLC控制，靜葉角度調節范圍是42～79°。

各機組性能參數如表1所示。

表1 各機組性能參數

2 風機改造方案的提出

2.1面臨的問題

一是三號風機是上世紀八十年代瑞士蘇爾壽設備，對其改造本身就是對國內鼓風機技術成熟程度的一次考驗，沒有成功的案例可以借鑒，存在失敗的風險。二是現有的輔助設備、管路等需要同步的改進和完善。三是機械結構完成后，需要對電氣及自動化系統同步升級改造，保證機組啟動時并網成功。

2.2 改造方案的提出

由于三高爐的參數要求及當地氣象條件對高爐鼓風機提出的參數要求見表2。

從表1、2中可以看出，遷鋼動力作業部3#高爐鼓風機已經不能滿足給三高爐正常生產的要求，且設備已經運行了近20年，設備嚴重老化，能耗高，運行不安全，為了保證高爐生產，遷鋼公司決定與陜西鼓風機（集團）有限公司（以下簡稱陜鼓集團）合作，對3#高爐鼓風機進行擴容改造。

鑒于高爐在鼓風機改造過程中無備用機組，而且要求時間短、投資省，經過與鼓風機廠家認真研究與論證，提出了以下改造方案：

（1）鼓風機主體改造為AV100-17鼓風機，使出口壓力增大5%～15%；

（2）原AV100-19鼓風機供油系統及電氣、儀表系統進行升級改造；

（3）原AV100-19鼓風機基礎不改動；

表23#高爐及當地氣象條件對高爐鼓風機提出的參數要求

（4）原AV100-19鼓風機主電機36MW不改動；

（5）原AV100-19鼓風機進風、送風管道和閥門不改動。

3 風機改造方案的實施

3.1 主體設備的改造

全靜葉可調軸流壓縮機本體主要由機殼、進氣室、葉片承缸、調節缸、轉子、葉片、密封套、進口圈、擴壓器、軸承及軸承箱等構成。本次擴容改造主要是對風機機械部分進行改型，更換了風機轉子、靜葉承缸、調節缸、進口圈和擴壓器，轉子由19級減少到17級，并在葉片長度上有所增長。本次改造所有葉片均采用進口材料X20Cr13鍛件銑制而成，并采用三元流設計，前三級采用Ni-P防腐蝕鍍層，前面2～3級采用50%或60%反動度葉片，最后兩級采用90%反動度葉片，其余級采用80%反動度葉片。擴壓器采用鑄鐵鑄造，并選用新型的直線型結構型式，與原曲線型擴壓器比較，可使軸流壓縮機整機效率進一步提高。靜葉啟動角度由14°改為20°，釋放角度由 42°改為 36°，最大角度由 79°改為 86°。

實踐證明，3#風機改造后的風壓可達 0.48 MPa，風量可以滿足三高爐正常生產的需要。機組充分利用了全靜葉可調機靜葉可調的特點，最大限度的優化出一套合理的運轉參數，滿足了高爐對冷風的需要，實現了為三高爐正常生產供風的目的。

表33#風機節能改造后與4#風機運行參數比較

3#風機節能改造后與4#風機運行參數見表3。

如表3所示：改造后的三號風機與原四號機比較，效率提高，節能降耗作用明顯。由理論計算驗證得，在此工況下，給三高爐供風的風機有效功率為24134kW，鼓風機綜合效率為85.2%，4#鼓風機綜合效率為81.8%，綜合效率提高3.4%。

3.2 系統配套設備的改造

在高爐鼓風機系統中，為了保證機組的安全可靠運行，系統的配套設備也起著非常重要的作用。其中，包括潤滑系統和自控系統，以及其他重要的儀表及閥門，必須在技術和質量上給機組的安全運行提供保證。系統改造前后情況見表4。

防喘振調節系統是軸流鼓風機非常重要的一個機組安全保障系統。在高爐及風機的意外情況出現時（如氣阻、逆流、超速等）有可能引起風機在小流量、背壓高（即超出曲線之外）運轉，會引起風機的強烈振動，風機發生喘振，因此，性能曲線的安全余量設定在7%左右，為風機提供了有效的防喘振保證。

表4 系統改造前后油壓情況 MPa

備注：潤滑油系統和動力油系統蓄能器壓力分別為 5.5 MPa 和 4.5 MPa。

3.3 改造安裝工期

從設備拆除至風機安裝調試投運實際施工工期僅為一個月，試車成功后，安全穩定運行至今。

此方案大大縮短了設備的安裝改造周期。

4 結論

本次改造有以下特點：

1）設計方案簡單，施工方便，簡單易行，施工工期短。

2)無需重復建設，降低投資費用。

3）投資少，見效快。

可見，這種針對生產需要進行的大型高爐鼓風機擴容改造不僅提高了綜合利用效率，節能效果顯著，而且在滿足高爐生產的同時，為企業節約生產成本，也為冶金行業的大型鼓風機技術改造項目提供了寶貴的經驗。