轉爐送風機的國產化選型

敖煜

摘 要 貴冶新30萬噸項目轉爐系統共設置三臺轉爐，采用交換作業制度，送風時率達81%。當時該系統僅配備一臺轉爐送風機（4#），為德國進口的3K牌鼓風機。自2008年系統投運以來，該轉爐送風機運行情況總體平穩，但隨著使用時間的延長以及近年來周邊環境空氣質量不斷惡化，風機整體性能存在逐漸劣化的趨勢。本文分析了貴溪冶煉廠新增備用國產轉爐送風機的原因，針對轉爐送風機使用工況的特殊性，提出了選型時的方案依據，重點介紹了新轉爐送風機的結構及主要特點。

關鍵詞 轉爐送風機 國產設備 防喘振 控制風量 設備選型

中圖分類號：TF341 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）12-0035-03

2012年貴冶二系統年修時風機葉輪因沖刷磨損嚴重而更換，2017年以來4#轉爐送風機計劃檢修次數較往年明顯增多。因沒有設備用轉爐送風機，給4#轉爐送風機日常檢查及計劃性檢修實施帶來諸多困難。風機出現問題時，有時為了不影響轉爐生產，往往不得不帶病連續運行，后期被動利用轉爐停風間隙時段搶修，或延至定修再處理，給設備長周期安全運行帶來隱患，也給主工藝線連續作業帶來一定影響。若該設備發生故障，則貴冶二系統將面臨全線停產的嚴重后果，所以2018年貴冶二系統新增了一臺國產轉爐送風機（5#），并在之后作為備用風機正式投入使用。

1 轉爐送風機核心部件主要特點

鼓風機為單級懸臂式，軸向進氣、上方垂直排氣結構。空氣從風機吸入管進入入口導葉調節器，由主驅動機借助聯軸器與增速機聯接，增速齒輪驅動葉輪對氣體作功，氣體再經擴壓器、蝸室從管道排出。離心鼓風機設有入口導葉調節器，為電動導葉調節，可自動或手動操作控制其開度的大小，實現進口流量調節。風機高速軸承采用可傾瓦滑動軸承，低速軸承采用圓瓦滑動軸承，傳動齒輪采用漸開線斜齒輪。風機機殼上的軸端密封與增速箱的小齒輪軸的油封間為大氣，故能保證鼓風機所輸送的氣體無油[1]。

1.1 整套轉子

1.1.1 葉輪

離心鼓風機配備有現代化的半開式三元后彎葉片、高氣動效的葉輪（見圖1）。葉輪用優質不銹鋼鍛件加工而成，其加工使用五坐標加工中心設備，保證精密的加工精度。葉輪的后彎式傾斜葉片可確保高效作業。且其特性曲線顯示出了壓力升高到喘振的限制點，因此保證了一個穩定的控制范圍。

1.1.2 齒輪和軸

單個斜齒輪組裝由一個大齒輪和一個被驅動的高速軸組成。

1.1.3 轉速

大齒輪 2978r/min，高速軸 12904 r/min。

這種高效率齒輪裝配（見圖2）的重要特點是取決于推力盤的應用，可用推力盤吸收小齒輪產生的軸向力。因此，軸向齒輪力可以保持在旋轉部件內，所有的與推力盤相接觸的軸向推力可通過此種方法來補償，剩余軸向力可通過大齒輪軸的止推軸承來吸收。

1.2 進口導葉裝置

導葉與氣體流動方向平行位置為零點起，導葉可實現正預旋和負預旋兩個方向。IGV 的自動控制裝置可以實現不同介質流量要求，并保證鼓風機在出口恒壓條件下運行。開車時，導葉調整到到最大允許的正向導向葉片位置，在葉輪前的進口調節裝置（IGV）不但拓寬鼓風機的操作工況范圍，而且可優化非設計條件下的鼓風機的性能（見圖3）。

2 轉爐送風機的選型

2.1 方案依據

新增的一臺轉爐送風機（5#），設置于2#動力中心，就近布置于現有4#轉爐送風機東側，兩者互為備用。新增風機與4#風機共用一個地下吸風道，出風管在動力中心附跨屋面匯合。新增一個隔音房，將風機設置其中，以減少風機噪音對周圍環境的影響。國產送風機較進口風機在價格方面有巨大優勢，且國內已有部分冶煉廠轉爐送風機采用國產設備，運行情況穩定。本項目考慮節省投資，減少對進口設備的依賴，推薦選用國產品牌[2]。

貴冶二系統轉爐吹煉所需送風風量最大50000Nm3/h，入口風壓120kPa。新增5#送風機至轉爐進風口管路長度約400m，管道直徑Φ1016mm，根據計算該管道阻力損失為12.6kPa，風機吸入口的過濾器壓損1.5kPa，風道壓損約0.6kPa。本項目選擇一臺送風量為50000Nm3/h，全壓140kpa的送風機，風量采用入口導葉調節方式，并需設置可靠的防喘振裝置。

2.2 主要技術性能參數及要求

2.2.1 5#轉爐送風機參數見表1

2.2.2 風量調節方式

入口導葉+放空閥。

2.2.3 安裝要求

1.轉爐吹煉送風為交換間斷作業，送風、停風是周期性的，送風時率達81%（見轉爐作業周期表2）。送風時進轉爐的空氣壓力應維持基本恒定，鼓風機的送風既要滿足穩定轉爐吹煉的正常作業要求，又必須保證風機的安全運行。

2.由于轉爐吹煉為間斷性作業，鼓風機應設置可靠的防喘振裝置。

3.該風機安裝在動力中心內，風量設定由轉爐工序PLC完成，調節器輸出4～20mA DC信號，遠傳至風機的入口導葉，實現風量調節。

4.除了設備范圍內必要的自身聯鎖控制外，要求接點與轉爐工序系統之間可實現聯鎖控制（如主電機的開停、主電機的運轉及報警等）。

鑒于上述情況，經過與國內多家設備供貨廠家積極溝通和多次探討，特別是風機的防喘振系統、外形尺寸、接口尺寸等方面仔細研究后，確保新增的風機能與現有生產系統平穩對接。最終選擇了沈陽鼓風機集團股份有限公司的SVK50-1S型離心鼓風機。

2.3 5#轉爐送風機選型結果

5#轉爐送風機選型結果參數見表3。

3 結語

5#轉爐送風機工藝適用性基本滿足特定工況下的轉爐正常吹煉需求，2020年在4#轉爐送風機外送檢修期間連續運行二十多天未發生較大問題。目前車間計劃利用今年二系統年修契機，對5#轉爐送風機進行性能優化。為確保貴冶二系統主工藝線長周期生產安全穩定運行，實現每三年一次年修的新思路，所以新增的備用國產轉爐送風機可謂意義重大，不但為今后新3#轉爐送風機提供了重要依據，更為今后大幅度降低了設備成本，大大縮短供貨周期，滿足了工廠長周期穩定運行的生產需要。

參考文獻：

[1] 龍學輝，陳立，劉海，等.300t轉爐ID風機國產化實踐[J].武鋼技術，2016，54（06）：58-59.

[2] 韓峰，徐宏，徐艷燕，等.國產轉爐鼓風機控制系統的優化與應用[J].工業儀表與自動化裝置，2018，263（05）：102-106，131.