转炉送风机的国产化选型

敖煜

摘 要 贵冶新30万吨项目转炉系统共设置三台转炉，采用交换作业制度，送风时率达81%。当时该系统仅配备一台转炉送风机（4#），为德国进口的3K牌鼓风机。自2008年系统投运以来，该转炉送风机运行情况总体平稳，但随着使用时间的延长以及近年来周边环境空气质量不断恶化，风机整体性能存在逐渐劣化的趋势。本文分析了贵溪冶炼厂新增备用国产转炉送风机的原因，针对转炉送风机使用工况的特殊性，提出了选型时的方案依据，重点介绍了新转炉送风机的结构及主要特点。

关键词 转炉送风机 国產设备 防喘振 控制风量 设备选型

中图分类号：TF341 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）12-0035-03

2012年贵冶二系统年修时风机叶轮因冲刷磨损严重而更换，2017年以来4#转炉送风机计划检修次数较往年明显增多。因没有设备用转炉送风机，给4#转炉送风机日常检查及计划性检修实施带来诸多困难。风机出现问题时，有时为了不影响转炉生产，往往不得不带病连续运行，后期被动利用转炉停风间隙时段抢修，或延至定修再处理，给设备长周期安全运行带来隐患，也给主工艺线连续作业带来一定影响。若该设备发生故障，则贵冶二系统将面临全线停产的严重后果，所以2018年贵冶二系统新增了一台国产转炉送风机（5#），并在之后作为备用风机正式投入使用。

1 转炉送风机核心部件主要特点

鼓风机为单级悬臂式，轴向进气、上方垂直排气结构。空气从风机吸入管进入入口导叶调节器，由主驱动机借助联轴器与增速机联接，增速齿轮驱动叶轮对气体作功，气体再经扩压器、蜗室从管道排出。离心鼓风机设有入口导叶调节器，为电动导叶调节，可自动或手动操作控制其开度的大小，实现进口流量调节。风机高速轴承采用可倾瓦滑动轴承，低速轴承采用圆瓦滑动轴承，传动齿轮采用渐开线斜齿轮。风机机壳上的轴端密封与增速箱的小齿轮轴的油封间为大气，故能保证鼓风机所输送的气体无油[1]。

1.1 整套转子

1.1.1 叶轮

离心鼓风机配备有现代化的半开式三元后弯叶片、高气动效的叶轮（见图1）。叶轮用优质不锈钢锻件加工而成，其加工使用五坐标加工中心设备，保证精密的加工精度。叶轮的后弯式倾斜叶片可确保高效作业。且其特性曲线显示出了压力升高到喘振的限制点，因此保证了一个稳定的控制范围。

1.1.2 齿轮和轴

单个斜齿轮组装由一个大齿轮和一个被驱动的高速轴组成。

1.1.3 转速

大齿轮 2978r/min，高速轴 12904 r/min。

这种高效率齿轮装配（见图2）的重要特点是取决于推力盘的应用，可用推力盘吸收小齿轮产生的轴向力。因此，轴向齿轮力可以保持在旋转部件内，所有的与推力盘相接触的轴向推力可通过此种方法来补偿，剩余轴向力可通过大齿轮轴的止推轴承来吸收。

1.2 进口导叶装置

导叶与气体流动方向平行位置为零点起，导叶可实现正预旋和负预旋两个方向。IGV 的自动控制装置可以实现不同介质流量要求，并保证鼓风机在出口恒压条件下运行。开车时，导叶调整到到最大允许的正向导向叶片位置，在叶轮前的进口调节装置（IGV）不但拓宽鼓风机的操作工况范围，而且可优化非设计条件下的鼓风机的性能（见图3）。

2 转炉送风机的选型

2.1 方案依据

新增的一台转炉送风机（5#），设置于2#动力中心，就近布置于现有4#转炉送风机东侧，两者互为备用。新增风机与4#风机共用一个地下吸风道，出风管在动力中心附跨屋面汇合。新增一个隔音房，将风机设置其中，以减少风机噪音对周围环境的影响。国产送风机较进口风机在价格方面有巨大优势，且国内已有部分冶炼厂转炉送风机采用国产设备，运行情况稳定。本项目考虑节省投资，减少对进口设备的依赖，推荐选用国产品牌[2]。

贵冶二系统转炉吹炼所需送风风量最大50000Nm³/h，入口风压120kPa。新增5#送风机至转炉进风口管路长度约400m，管道直径Φ1016mm，根据计算该管道阻力损失为12.6kPa，风机吸入口的过滤器压损1.5kPa，风道压损约0.6kPa。本项目选择一台送风量为50000Nm³/h，全压140kpa的送风机，风量采用入口导叶调节方式，并需设置可靠的防喘振装置。

2.2 主要技术性能参数及要求

2.2.1 5#转炉送风机参数见表1

2.2.2 风量调节方式

入口导叶+放空阀。

2.2.3 安装要求

1.转炉吹炼送风为交换间断作业，送风、停风是周期性的，送风时率达81%（见转炉作业周期表2）。送风时进转炉的空气压力应维持基本恒定，鼓风机的送风既要满足稳定转炉吹炼的正常作业要求，又必须保证风机的安全运行。

2.由于转炉吹炼为间断性作业，鼓风机应设置可靠的防喘振装置。

3.该风机安装在动力中心内，风量设定由转炉工序PLC完成，调节器输出4～20mA DC信号，远传至风机的入口导叶，实现风量调节。

4.除了设备范围内必要的自身联锁控制外，要求接点与转炉工序系统之间可实现联锁控制（如主电机的开停、主电机的运转及报警等）。

鉴于上述情况，经过与国内多家设备供货厂家积极沟通和多次探讨，特别是风机的防喘振系统、外形尺寸、接口尺寸等方面仔细研究后，确保新增的风机能与现有生产系统平稳对接。最终选择了沈阳鼓风机集团股份有限公司的SVK50-1S型离心鼓风机。

2.3 5#转炉送风机选型结果

5#转炉送风机选型结果参数见表3。

3 结语

5#转炉送风机工艺适用性基本满足特定工况下的转炉正常吹炼需求，2020年在4#转炉送风机外送检修期间连续运行二十多天未发生较大问题。目前车间计划利用今年二系统年修契机，对5#转炉送风机进行性能优化。为确保贵冶二系统主工艺线长周期生产安全稳定运行，实现每三年一次年修的新思路，所以新增的备用国产转炉送风机可谓意义重大，不但为今后新3#转炉送风机提供了重要依据，更为今后大幅度降低了设备成本，大大缩短供货周期，满足了工厂长周期稳定运行的生产需要。

参考文献：

[1] 龙学辉，陈立，刘海，等.300t转炉ID风机国产化实践[J].武钢技术，2016，54（06）：58-59.

[2] 韩峰，徐宏，徐艳燕，等.国产转炉鼓风机控制系统的优化与应用[J].工业仪表与自动化装置，2018，263（05）：102-106，131.