機械真空泵系統在煉鋼行業的應用

摘 要：在高質量品種鋼煉制過程中，真空精煉技術在煉鋼過程中得到廣泛運用，其真空處理系統由于環保及生產成本等條件約束，由于機械真空泵系統具有運行成本低、控制溫度、效果優良等特點，鋼鐵行業開始偏向于采用機械真空泵系統。因此，本文針對真空泵系統在煉鋼行業的應用進行研究，試圖為之提供行之有效的可行性建議。

關鍵詞：機械泵；煉鋼；蒸汽泵

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.051

1 精煉用真空泵

目前，煉鋼生產線上精煉爐用的真空泵，主要有蒸汽噴射泵和機械真空泵。蒸汽噴射泵是一種以蒸汽流體，作為抽氣介質來獲得真空的裝置。當蒸汽流通過拉瓦爾噴嘴時，壓力能轉化為動能，然后形成負壓區，被抽氣體吸進混合室，工作蒸汽由壓力能轉變來的動能傳給了被抽氣體。蒸汽噴射泵系統以其抽氣量大、可靠性高和造價低廉等特點得到了廣泛的應用。近幾年來，國內市場開始出現電價和蒸汽價格倒置的現象，機械真空泵系統逐漸進入了煉鋼廠的視野。常見的機械真空泵有往復式機械泵、羅茨機械泵、渦輪式機械泵等。

目前，國內已有多套全機械式真空泵系統應用在VD/VOD/RH真空精煉爐上。如山東墨龍VD真空精煉爐、包鋼VD真空精煉爐、重鋼RH真空精煉爐、萊蕪鋼鐵VD真空精煉爐等。

2 機械泵簡介

煉鋼工藝中常用的機械泵以油封旋片泵、羅茨機械泵和螺桿機械泵為主，羅茨機械泵一般用作真空系統的主泵。它是利用一對8字型轉子，在泵殼中保持一定的間隙，作等速反向旋轉產生吸氣和排氣的作用。兩個轉子被支承在泵殼內的兩個側面端蓋的滾動軸承中，依靠一對可調節的同步齒輪，使兩個轉子在高速反向旋轉時，始終保持著一定的相互位置，從而完成吸排氣過程。

螺桿泵是利用泵腔容積的變化來實現吸氣、壓縮和排氣的變容式真空泵，泵體本身對被抽氣體的溫度敏感，需要在泵前配備高效的氣體冷卻器。同時，泵體對被抽氣體的潔凈度要求較高，需要在泵前配備高效的除塵系統。除塵系統的作用是將真空罐或真空槽內鋼水產生的高溫含塵氣體的粉塵含量降低80%左右，使大顆粒粉塵得到有效去除，從而達到真空泵組對粉塵濃度的要求。一級泵可以實現常規大氣壓下啟動，完成預真空抽氣的功能，在達到一定真空度后二級泵三級泵分別啟動，逐步達到二級、三級真空度，從而實現抽真空的目的。

由于機械式真空泵對粉塵含量要求嚴格，除塵系統能否達到要求是設計中的重要組成部分，除塵系統的穩定運行，可以有效延長泵組的使用壽命，并降低維護和管理費用。因此，設計上選用軸流式旋風除塵器作為粗除塵器，以保證大顆粒粉塵能夠充分去除。如果系統為VOD爐或者RH爐，在旋風除塵器前應設置氣冷器以達到降低煙氣溫度的目的。

機械真空泵系統的設計通常采取模塊化設計，力求系統靈活性高，可靠性高，更換容易快速，保證高效的真空有效運行。

3 機械式真空泵與蒸汽式真空泵的特點

（1）機械式真空泵特點。機械泵具有能源消耗為蒸汽泵的10%、全過程可控制真空效果、環保清潔無污染、能夠達到更好的真空質量、能夠取得更好的處理效果、自動化操作容易簡便等優點。也具有泵體本身對粉塵敏感，要求使用除塵器、泵體對煙氣溫度有要求、需要使用氣體冷卻器的缺點。

（2）蒸汽式真空泵特點。蒸汽式真空泵具有設備堅固耐用、維修簡單方便的優點。但是其蒸汽能源消耗高、產生粉塵、濁環水等二次污染、系統占地面積大、附屬系統投資大、運行參數沒有保證的缺點也很突出。

4 機械式真空泵與蒸汽式真空泵應用比較

（1）機械泵真空系統的真空曲線比蒸汽泵真空系統的真空曲線平滑，系統壓力波動小。

（2）機械真空泵與蒸汽真空泵的冶金效果對比。

5 結論

在真空精煉系統實際使用過程中，機械真空泵相對于蒸汽泵的優勢較為明顯。機械泵真空系統與蒸汽泵真空系統相比較，具有結構簡單、占地面積小、耗水少、無需水處理設施、無二次污染等特點。此外，機械泵真空系統沒有高壓蒸汽以及鍋爐系統等危險源，且運行成本較低，節能效果顯著。同時，運行過程中性能曲線平滑、連續可控，冶金效果較好。

機械真空泵的動力源僅用電，不需要濁環水系統等附屬系統，通常進口設備質量較可靠，運行性能穩定，設備機組運行成本低，環保節能優勢明顯。綜上所述，在滿足VD真空處理裝置、RH真空處理裝置對真空泵系統抽氣能力要求的情況下，機械泵是降低成本、節能環保的選擇。

參考文獻：

[1]許海虹，喬進鋒.冶金行業用全蒸汽噴射泵、部分水環泵與全機械泵比較[C].金屬材料與冶金工程，2012.

[2]趙沛.爐外精煉及鐵水預處理實用技術手冊[M].冶金工業出版社，2004.

作者簡介：陳龍（1985-），男，山東新泰人，工程師，從事冶金工程方向的研究。