机械真空泵系统在炼钢行业的应用

摘 要：在高质量品种钢炼制过程中，真空精煉技术在炼钢过程中得到广泛运用，其真空处理系统由于环保及生产成本等条件约束，由于机械真空泵系统具有运行成本低、控制温度、效果优良等特点，钢铁行业开始偏向于采用机械真空泵系统。因此，本文针对真空泵系统在炼钢行业的应用进行研究，试图为之提供行之有效的可行性建议。

关键词：机械泵；炼钢；蒸汽泵

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

1 精炼用真空泵

目前，炼钢生产线上精炼炉用的真空泵，主要有蒸汽喷射泵和机械真空泵。蒸汽喷射泵是一种以蒸汽流体，作为抽气介质来获得真空的装置。当蒸汽流通过拉瓦尔喷嘴时，压力能转化为动能，然后形成负压区，被抽气体吸进混合室，工作蒸汽由压力能转变来的动能传给了被抽气体。蒸汽喷射泵系统以其抽气量大、可靠性高和造价低廉等特点得到了广泛的应用。近几年来，国内市场开始出现电价和蒸汽价格倒置的现象，机械真空泵系统逐渐进入了炼钢厂的视野。常见的机械真空泵有往复式机械泵、罗茨机械泵、涡轮式机械泵等。

目前，国内已有多套全机械式真空泵系统应用在VD/VOD/RH真空精炼炉上。如山东墨龙VD真空精炼炉、包钢VD真空精炼炉、重钢RH真空精炼炉、莱芜钢铁VD真空精炼炉等。

2 机械泵简介

炼钢工艺中常用的机械泵以油封旋片泵、罗茨机械泵和螺杆机械泵为主，罗茨机械泵一般用作真空系统的主泵。它是利用一对8字型转子，在泵壳中保持一定的间隙，作等速反向旋转产生吸气和排气的作用。两个转子被支承在泵壳内的两个侧面端盖的滚动轴承中，依靠一对可调节的同步齿轮，使两个转子在高速反向旋转时，始终保持着一定的相互位置，从而完成吸排气过程。

螺杆泵是利用泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的变容式真空泵，泵体本身对被抽气体的温度敏感，需要在泵前配备高效的气体冷却器。同时，泵体对被抽气体的洁净度要求较高，需要在泵前配备高效的除尘系统。除尘系统的作用是将真空罐或真空槽内钢水产生的高温含尘气体的粉尘含量降低80%左右，使大颗粒粉尘得到有效去除，从而达到真空泵组对粉尘浓度的要求。一级泵可以实现常规大气压下启动，完成预真空抽气的功能，在达到一定真空度后二级泵三级泵分别启动，逐步达到二级、三级真空度，从而实现抽真空的目的。

由于机械式真空泵对粉尘含量要求严格，除尘系统能否达到要求是设计中的重要组成部分，除尘系统的稳定运行，可以有效延长泵组的使用寿命，并降低维护和管理费用。因此，设计上选用轴流式旋风除尘器作为粗除尘器，以保证大颗粒粉尘能够充分去除。如果系统为VOD炉或者RH炉，在旋风除尘器前应设置气冷器以达到降低烟气温度的目的。

机械真空泵系统的设计通常采取模块化设计，力求系统灵活性高，可靠性高，更换容易快速，保证高效的真空有效运行。

3 机械式真空泵与蒸汽式真空泵的特点

（1）机械式真空泵特点。机械泵具有能源消耗为蒸汽泵的10%、全过程可控制真空效果、环保清洁无污染、能够达到更好的真空质量、能够取得更好的处理效果、自动化操作容易简便等优点。也具有泵体本身对粉尘敏感，要求使用除尘器、泵体对烟气温度有要求、需要使用气体冷却器的缺点。

（2）蒸汽式真空泵特点。蒸汽式真空泵具有设备坚固耐用、维修简单方便的优点。但是其蒸汽能源消耗高、产生粉尘、浊环水等二次污染、系统占地面积大、附属系统投资大、运行参数没有保证的缺点也很突出。

4 机械式真空泵与蒸汽式真空泵应用比较

（1）机械泵真空系统的真空曲线比蒸汽泵真空系统的真空曲线平滑，系统压力波动小。

（2）机械真空泵与蒸汽真空泵的冶金效果对比。

5 结论

在真空精炼系统实际使用过程中，机械真空泵相对于蒸汽泵的优势较为明显。机械泵真空系统与蒸汽泵真空系统相比较，具有结构简单、占地面积小、耗水少、无需水处理设施、无二次污染等特点。此外，机械泵真空系统没有高压蒸汽以及锅炉系统等危险源，且运行成本较低，节能效果显著。同时，运行过程中性能曲线平滑、连续可控，冶金效果较好。

机械真空泵的动力源仅用电，不需要浊环水系统等附属系统，通常进口设备质量较可靠，运行性能稳定，设备机组运行成本低，环保节能优势明显。综上所述，在满足VD真空处理装置、RH真空处理装置对真空泵系统抽气能力要求的情况下，机械泵是降低成本、节能环保的选择。

参考文献：

[1]许海虹，乔进锋.冶金行业用全蒸汽喷射泵、部分水环泵与全机械泵比较[C].金属材料与冶金工程，2012.

[2]赵沛.炉外精炼及铁水预处理实用技术手册[M].冶金工业出版社，2004.

作者简介：陈龙（1985-），男，山东新泰人，工程师，从事冶金工程方向的研究。