高炉鼓风机选型和安装

炼铁高炉鼓风机的选型和安装
秦生
天津冶金集团设计院（301900）
摘要：针对高炉鼓风机的选型和安装中出现的问题，根据高炉操作对鼓风机的要求，提出了正确与合理的风机选型与鼓风机安装方式。

关键词：高炉鼓风机；选型：安装
Model Selection and Erection of the Blast Furnace Blower
Qin Sheng
Tianjin metallurgy Corp. designing institute (301900)
Abstract:
In the light of the problems occurring in the model selection and erection of the blast furnace blower, and according to the requirements of the operation for the blast furnace blower, this paper puts forward proper and rational methods for the model selection and erection of the blast furnace blower.
Key words:
blast furnace blower; model selection; erection
鼓风机是高炉炼铁的基本动力设备，其性能和质量决定高炉生产能力和生产效益。

高炉要求鼓风机具有足够的风压和充裕的风量，并能长期连续稳定运转。

鼓风机选型的正确与否，安装质量好坏将对风机安全，可靠，合理运行及经济效益都有较大的影响。

1、风机选型中应注意的问题
（1）风量、风压。

鼓风机的风量和风压是风机选型中两个重要的基本参数。

鼓风机的压力取决于高炉炉顶压力，大型高炉将逐步改为高压炉顶，其压力为0.1MPa-0.25MPa（表压）；也决定炉内阻力及管路损失；高炉风机的压力还要保证高炉情况恶化时也能安全操作。

由于气候条件的变化以及工艺操作本身的波动，使得所需的风量和风压也需相应变动，因此使得鼓风机不能固定在一个工况点运行，而是在一个运行工况区。

在选择鼓风机时，应尽量使鼓风机的运行工况包含在风机特性曲线的有效使用范围内。

（2）风机的效率。

在目前钢铁产品残酷的市场竞争中，所有钢铁企业都在寻求降低生产成本的措施，除采用高炉喷煤除低焦比，提高冶炼系数，增强生产能力外，提高高炉供风系统的效率，也是重要措施之一。

鼓风机的效率决定着鼓风机正常运行的经济性，因此应尽可能选择额定（设计）效率高、高效区较广的鼓风机，以使鼓风机全年有尽可能长时间的经济运行。

（3）在高炉设备条件已确定的情况下提高高炉产量。

高炉生产要达到高产、优质、低耗的目的，在高炉设备条件已确定情况下，须从高炉操作和原料质量两
方面入手。

高炉操作要求高炉强化冶炼，而高压操作是强化冶炼中的一种措施，即提高炉顶压力，降低压差，促进高炉顺行，这是大型高炉在高强度冶炼条件下保证顺行的一项重要措施。

高压操作就要求鼓风机要有满足高压操作的压力，保证在高压操作下能向高炉供应足够的风量。

鼓风机换机时，要求两鼓风机的出口风压在很接近或相等的情况下倒换。

这时采用定风压操作，将使倒机时更稳定、快速。

2、高炉操作对鼓风机的要求
高炉的冶炼过程是许多物理和化学过程的综合。

焦炭是冶炼的主要燃料，因此高炉冶炼时需要鼓入大量的空气以供焦炭燃烧时所需的氧量。

高炉冶炼的连续性，要求鼓风机比较均匀稳定地供给一定量的空气，以满足冶炼所需的氧气量，另外还应有一定的风压，以克服送风系统和料柱的阻损，并使高炉保持一定的炉顶压力。

高炉整个冶炼过程中，由于原燃料或操作条件的变化，引起炉况经常改变，因此要求鼓风机供风参数也要相应的变化，另一方面，气象条件（气温、气压）也有变化，这些都将影响鼓风机的送风量和风压。

所以要求高炉鼓风机具有一定的稳定调节范围。

2.1高炉正常生产情况下对鼓风机的要求
（1）鼓风机的定风量操作。

供风的稳定是高炉炉温和炉内煤气稳定而达到顺行的必要条件。

风量的波动影响下料速度的快慢，进而影响炉缸的热平衡，使炉缸内的热制度发生波动，严重时将使炉况失常。

所以，要求鼓风机定风量操作，以使送风量相对稳定。

当高炉要求增加风量时，应逐步增加，以免破坏高炉顺行，减风时，可一次迅速减至需要的风量。

（2）鼓风机的定风压操作。

所有高炉顺行的因素都会影响到风压，而且反应较快，所以风压是判断高炉炉况的主要参数之一。

在正常情况下对大高炉一般风压波动不大于0.01MPa。

当热风炉换炉时，要向两个热风炉供风。

若仍用原来的定风量操作，则向高炉供风的压力就要下降，引起炉况不稳定，所以这时应该用定风压操作。

定风压操作，鼓风机自动增加热风炉充压所需的风量，而风压仍维持不变，充压完毕后仍恢复定风量操作。

（3）排气压力的确定，根据高炉参数计算风压为0.410MPa，而为了提高高炉产量并考虑高炉扩容的可能，把鼓风机的压力提高至0.48MPa。

高炉鼓风机所需的压力P取决于炉顶压力（24.5kPa），炉内料柱阻力（13.7kPa）和送风管路系统的阻力（1.96kPa），即：
P t=P4+△P1+△PⅡ
式中：P4为炉顶压力；△P1为料柱阻力；△PⅡ为送风管路系统的阻力。

2.2高炉失常生产情况下对鼓风机的要求
（1）低料线。

当高炉不能按时上料时，炉顶料面将逐步下降，以致探尺较正常规定的料低0.5m以上时即称低料线。

发生低料线，一般应减风操作。

（2）悬料。

高炉炉料停止下降超过1-2批料时就是悬料。

悬料时，由于料柱悬结，透气性变坏，吹入炉缸的风量减少，同时风压也愈憋愈高，严重时将会引起风机喘振。

如不及时处理，炉缸内与炉顶的压差将愈来愈大，下料更趋困难，使悬料愈来愈严重。

悬料发生时常常打开放风阀，迅速减风10%-15%，或采取其他的操作措施，争取炉料下降。

（3）坐料。

目的是使悬结的炉料崩落。

即人为地迅速打开冷风管上的放风阀放风，使风压迅速下降，直至降到0.01MPa-0.005MPa，并维持3min-5min，以使
炉料失去了炉内煤气的上浮托力崩落下来。

坐料时尚须余留0.01MPa-0.005MPa 的风压，以防止炉内煤气倒流，入风管而引起爆炸。

坐料时，因突然放风，使鼓风机风压急速降低而风量增大，以致发生异常情况。

所以坐料之前应预先通知鼓风机站减少鼓风机的负荷。

（4）休风。

高炉生产过程中，因临时检修，短时期停止向炉内送风称为休风。

休风超过6h-8h称为长期休风。

此时鼓风机可以停止运行。

一般短期休风采取放风的手段，以停止向高炉送风，此时鼓风机应相应采取措施，调节风量。

3、风机的选型
（1）大型高炉鼓风机一般有轴流风机和离心风机2种。

轴流鼓风机的特点：压缩的气体流量较离心鼓风机大；效率较高（在同样的压比情况下，一般轴流鼓风机的效率比离心鼓风机的效率高8%-10%）；运行区域宽广；对灰尘的敏感性较强；重量轻，体积小，流量大；性能调节适应范围宽（尤其是全静叶可调节式）等，适应于高炉炉况多变的操作要求。

离心鼓风机的特点：压缩的气体流量大；效率低；特性曲线平坦，对灰尘的敏感性较弱。

大型高炉鼓风机采用离心鼓风机存在体积庞大，制造维修均要大型厂房和设备等特点。

表1给出了不同高炉容积的风机选型实例。

选用全静叶可调式轴流空气压缩机。

（2）根据高炉生产能力，高炉冶炼强度水平、炉顶压力要求，原料条件、当地气候条件等参考风机特性曲线进行合理选择。

风机选型既要满足工艺的操作需要，又须做到运行安全可靠，投资省，运行费低。

根据工艺操作的需要条件，进行必要的技术经济比较后确定。

如在承德钢厂1260m3（实际高炉有效容积为1480m3）高炉选型中，根据风量、风压、高炉操作条件及高炉操作对鼓风机要求等，所选风机型号为A V71-15轴流全静叶可调式风机，排气压力0.48MPa，供风量4500m3/min；整台机组的控制采用DCS集散控制系统。

该型号风机调节性能好，各操作点均能在风机性能曲线的有效使用界限内运行。

4、鼓风机的安装
在正确合理地选择风机后，安装质量的好坏直接关系到风机能否正常运行及确保施工周期。

在承德钢厂风机基础施工中，由于风机安装及风机组基础二次灌浆的材料不符合标准，进行了重新灌浆。

在这个过程中机组的振动值发生了变化，使风机无法运行，延长了施工周期，使高炉无法按期投产。

用振动分析仪测试风机各点的振动值如下：
（1）轴流压缩机启动静叶角为22°，转速为4550r/min时，联轴器端：水平振动64μm，垂直振动46μm；自由端：水平振动35μm，垂直振动21μm。

（2）轴流压缩机启动静叶角为40°，转速为4550r/min时，联轴器端：水平振动74μm，垂直振动56μm；自由端：水平振动36μm，垂直振动22μm。

通过对风机联轴器上的平衡，通过试重（加176g）和加重（146g）后，风机的振动值如下：
（1）轴流压缩机启动静叶角为22°，转速为4550r/min时，联轴器端：水平振动21μm，垂直振动32μm；自由端：水平振动34μm，垂直振动21μcm。

（2）轴流压缩机启动静叶角为40°，转速为4550r/min时，联轴器端：水平振动35μm，垂直振动36μm；自由端：水平振动37μm，垂直振动12μm。

（3）轴流压缩机启动静叶角为45°，转角为4550r/min时，联轴器端：水平振动38μm，垂直振动37μm；自由端：水平振动40μm，垂直振动12μm。

（4）压力为0.21MPa，轴流压缩机启动静叶角为45°，转速为4550r/min时，联轴器端：水平振动40μm，垂直振动39μm；自由端：水平振动42μm，垂直振动11μm。

风机的防喘振试验如表2。

全长期运行的要求，风机可以在设计工况点下长期运行。

此外，在安装上由于抬高整个机组使得加热平台妨碍冷凝器的检修，对已施工好的加热平台进行了重新设计及修改；机组提供油管路无法施工安装，造成设备所带的油管道无法用，对油系统重新设计；风系统由于机组整个抬高进风管道及送风管道进行了加长，重新核算风管道对风机推力及风系统管道的弹簧支架设计，对已加工好的支架重新制作；造成不必要的浪费，使得施工周期延长无法按时交工。

5、结语
在风机选型中，除了满足系统的风量和风压要求外，尽可能选择效率高的风机，还应满足为了提高高炉产量所需风量和风压，这样既能满足使用要求，又能节约运行费用。