高炉鼓风机知识详解

第一部分高炉鼓风机知识第一章高炉鼓风机定义及其分类一、高炉鼓风机的定义高炉鼓风机定义：它是能将一部分大气汇集起来，并通过加压提高空气压力形成具有一定压力和流量的高炉鼓风，再根据高炉炉况的需要进行风压、风量调节后将其输送至高炉的一种动力机械。

从能量的观点来看，高炉鼓风机是把原动机的能量转变为气体能量的一种机械。

鼓风机的作用：向高炉送风，以保证高炉中燃烧的焦炭和喷吹的燃料所需的氧气。

另外，还要有一定的风压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。

高炉鼓风设备是为冶炼高炉提供足够的含氧空气，它是高炉生产的重要组成部分。

由于高炉冶炼的连续性，要求鼓风机均匀地供给一定量的空气，另外还应有一定的风压，以克服送风系统和料柱阻力，并使高炉保持一定的炉顶压力，在整个冶炼过程中，由于原料、燃料、操作等条件的变化，引起炉况经常改变，也相应地要求供风参数也要变化，所以要求高炉风机具有一定的稳定调节范围和可靠的安全控制系统。

二、高炉鼓风机的分类㈠压缩机按排气压力分类通风机：P＞0.0142Mpa（表压）鼓风机：P＝0.0142～0.245Mpa（表压）压缩机：P＞0.245Mpa（表压）㈡按原理分1．容积式（间断流式）鼓风机，其主要分为往复式鼓风机和回转式鼓风机。

2．速度式（连续流式）鼓风机，其主要分为喷射式和透平式，透平式鼓风机按流体在叶轮中流动的情况分为三种，即离心式（径流式）、轴流式和混流式。

现代轴流式鼓风机按其静叶又可分为静叶可调式和静叶固定式；静叶可调式又包括全静叶可调式和部分静叶可调式两种。

现代离心式鼓风机又分为带中间冷却器和不带中冷器两种。

透平式鼓风机按其调节方式可以分为转速调节和静叶调节两大类。

目前动力厂的高炉鼓风机风压均大于0.245Mpa，严格而言应属压缩机范畴，其大都属于轴流和离心两类。

㈢汽轮机的分类1．按工作原理分⑴冲动式汽轮机：按冲动作用原理工作的汽轮机又称为冲动式汽轮机。

在近代冲动式汽轮机中，蒸汽在动叶内都有一定程度的膨胀（在有些级中甚至还相当大），但习惯上仍可称为冲动式汽轮机。

⑵反动式汽轮机：按反动作用原理工作的汽轮机称为反动式汽轮机。

近代反动式汽轮机常用冲动级或速度级作为调节级，但习惯上仍称为反动式汽轮机。

⑶混合式汽轮机：由按冲动原理工作的级和按反动原理工作的级组合而成的汽轮机称为混合式汽轮机。

第二章高炉鼓风机工作原理一、汽轮机工作原理具有一定压力和温度的蒸汽在喷嘴中膨胀，压力降低速度增加把热能转变为动能，高速汽流流过弯曲叶片时改变方向，产生了使叶片转动的作用力，把动能转变为机械能。

蒸汽汽轮机中，以不同的方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。

㈠冲动式汽轮机蒸汽仅仅在喷嘴中膨胀，在动叶片中没有膨胀，在喷嘴中把热能变成动能然后依靠汽流对叶片的冲动来作功，叫冲动式汽轮机（1＃风机）。

在汽轮机中，蒸汽在喷嘴中产生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变成动能。

高速汽流流经动叶片时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮旋转作功。

将蒸汽的动能转变成轴旋转的机械能，这种利用冲动力作功的原理，称为冲动式汽轮机。

㈡反动式汽轮机蒸汽不仅在喷嘴中膨胀，而且在动叶片中也有很大膨胀，叫反动式汽轮机（2＃风机）。

在反动式汽轮机中，蒸汽不但在喷嘴（静叶栅）中产生膨胀，压力由P0降至P1，速度由C0增至C1，高速汽流对动叶产生一个冲动力，而且在动叶栅中也产生膨胀，压力由P1降至P2，速度由动叶进口相对速度ω1增至动叶出口相对速度ω2，汽流必然对动叶产生一个由于加速而引起的反动力，使转子在蒸汽冲动力和反动力的共同作用下旋转作功。

二、鼓风机的工作原理㈠离心式鼓风机工作原理鼓风机在原动机带动下高速旋转，它利用旋转时产生的离心力，使流体获得能量，使流体通过叶轮后的压能和动能都能得到升高，从而能够将流体输送到高处或远处。

㈡轴流式鼓风机工作原理风机在原动机带动下，利用旋转叶片的挤压，推进力使流体获得能量，升高其压能和动能。

气体从进风口轴向进入叶轮，由于叶轮的旋转，叶片对气体作功，使气体能量升高，然后流入导叶。

导叶的作用一方面将偏转的气流变为轴向的流动方向；另一方面将气流的动能变为压力能。

此后，气体流过扩散筒及整流体，随着过流断面扩大，进一步将动能转换为压力能。

轴流泵的流动情况也与此类似。

由此可见，在轴流式风机中流体都是沿轴向流动的，它们没有沿叶轮半径方向的流动。

㈢全静叶可调式轴流式鼓风机工作原理目前大型高炉鼓风机采用的是进口全静叶可调。

如：4＃，5＃，6＃，7＃机。

利用调节进口静叶角度开关大小来改变风机的性能参数，当进口角度开度小时，轴流式鼓风机性能参数随角度的关小而变小，反之变大。

因为鼓风机的原动机是定转速运行，故只有改变进口条件，才能满足用户要求经济运行。

全静叶可调的调节原理：静叶可调有较大的风量变化范围，可达到设计流量的72~135％。

当开大角度时，流量大幅度增加，压比上升，效率提高，开始喘振的流量增大，稳定范围扩大，最大轴功率正向大流量区方向移动；当关小角度时，流量大幅度降低，压比下降，效率降低，开始喘振的流量减小，但小流量区稳定范围扩大，最大轴功率向小流量区移动。

第三章高炉鼓风机构造特性及主要部件§3—1电动鼓风机的构造、特性及主要部件㈠电动机的主要部件转子，定子，外壳，空冷器㈡鼓风机构造、特性及主要部件1．离心式鼓风机主要由静止部分和转动部分组成。

静止部分由机壳，进风管，轴承，密封装置，扩叶器，回流器和出风管组成。

转动部分由转子和装在转子主轴上的叶轮，推力盘，平衡轮等组成。

其中各部件的作用与轴流鼓风机相同，但离心式鼓风机的级的结构不同，它是由离心型叶轮与静止元件（如无叶及有叶扩压器、回流器）组成，中间级静止元件的作用与轴流式鼓风机的中间导流器相同，但气体是在离心力的作用下吸入和输出的。

离心鼓风机具有单级压缩比大、整机、级数少、特性曲线平坦，在不同工况下有较稳定的效率，灰尘对叶片的污染及磨损较小等优点。

缺点：效率低体积大耗用金属多，经济性差，多级离心鼓风机随着级数的增加稳定操作范围越来越小，效率也越低。

2．轴流式鼓风机主要由静止和转动二部分组成。

静止部分包括机壳，进风管，进气导流器，导流器，整流器，轴承，密封装置，扩压器，收敛器，和出气管组成，转子由主轴或转鼓和安装在主轴或转鼓上的工作轮或叶片及推力盘，平衡轮等组成。

2＃风机是轴流、离心混合式，在末级加装一级离心轮，使性能曲线平坦。

各部件的作用导流器固定在机壳（气缸）上并与机壳一起构成定子，轴流鼓风机的转子支承在主轴承上，轴承承受整个转子的径向载荷又承受鼓风机工作时产生的轴向推力。

进气管的作用是使从周围大气中来的或输气管中出来的气体均匀地进入环形收敛器，收敛器的作用是使进入进气导流器之前的气体加速并具有较均匀的速度场和压力场。

进气导流器在第一级前建立所需要的速度场（速度的大小和方向）。

整流器的作用是使气流在扩压器进口具有轴向速度和提高气体的压力，在扩压器中由于气体动能的减少而使气体继续增加压力，出气管的作用是将由扩压器送来的压缩空气向管网输送。

工作轮和它后面（按气流方向）的导流器组合成为轴流鼓风机的级，工作轮中气体是靠气流和转动叶片的相互作用而压缩的，级中导流器（中间导流器）的作用是使进入下一级的气流具有必要的速度大小和方向，同时气体中部分动能转换为压力能。

轴流鼓风机具有效率高，同样压缩比的情况下比离心鼓风机高10％左右设备结构紧凑，重量轻占地面积小，构造简单，运行检修方便等优点。

缺点：特性曲线较陡，稳定工况区较窄虽然构造简单但具有大量形状复杂的不同形式的叶片制造要求精度高，另外对空气灰尘的污染敏感，如果滤风设施不好会使风机效率下降或磨损叶片甚至磨损叶片造成事故。

§3—2汽轮鼓风机的构造及主要部件㈠冲动式汽轮机的构造及主要部件主要由静止部分和转动部分及控制部分组成。

静止部分由汽缸，隔板，喷嘴，静叶片，汽封和轴封，轴承等组成，转动部分由主轴，叶轮和安装在叶轮上的动叶片，轴封套，推力盘等组成。

控制部分由调节系统，保护系统和油系统组成。

冲动汽轮机的工作原理是具有一定压力和温度的蒸汽，汽过由喷嘴叶片动叶片组成的蒸汽通道时蒸汽发生膨胀从而获得很高的速度，高速流动的蒸汽冲动汽轮机转子上的动叶片使它带动汽轮机转子按一定的速度均匀的转动而做功，冲动式汽轮机是指蒸汽仅在喷嘴和静叶片中进行膨胀，在汽轮机的动叶片中蒸汽仅改变流动方向而不膨胀做功。

多级冲动式汽轮机是指蒸汽以较高的初压，在汽轮机的很多级中逐渐膨胀到终压力，每一级中的焓降不大速度不高，而总的效率可达到很高的数值，有以下优点1．适于制造高参数大功率的机组2．蒸汽在很多级内膨胀，因此能得到适合需要的速度比和转速3．汽轮机各级互相靠近，前一级的剩余速度，能在下一级中得到利用，其他损失，一般地也比较单级汽轮机为小，所以多级汽轮机的工作经济性是较高的。

㈡反动式汽轮机的构造及主要部件主要由静止和转动部分组成。

静止部分由汽缸，喷嘴，静叶承座和安装在静叶承座上的静叶片，汽封和轴封组成。

转动部分由主轴或转动鼓和安装在主轴或转动鼓上的动叶片推力盘平衡轮，汽封套等组成。

反动式汽轮机的构造是用筒形转鼓或实心转鼓代替了冲动汽轮机的盘形叶轮，用固定在汽缸上或静叶承座上静叶，代替了冲动式汽轮机的隔板和静叶其工作原理是具有一定压力和温度的蒸汽进入第一级静叶片或喷嘴内膨胀提高速度后冲入第一级动叶片内给动叶以冲动力；同时气流在动叶内再继续膨胀，使汽流在动叶内的相对速度增大。

当汽流以很高的相等速度离去时便对动叶作用以反动力。

虽然相对速度增大。

但由于动能转变为机械功的关系最后由叶片出来的绝对速度却减少了，蒸汽在第二级及其以后各级中工作情况与第一级一样。

蒸汽的压力和焓的变化，它们不仅在静叶内下降而且在动叶内也同样下降由于在动叶前后在压力差别所以每级动叶前后都作用着由前向后的推力，各级综合起来推力常常很大，为了平衡这样大的推力，需要在转子上加平衡活塞反动式汽轮机的速度比，较冲动式汽轮机为大，冲动式汽轮机的速度比在0.45～0.5之间反动式汽轮机速度比可在0.6～0.7甚至可达到0.8。

反动式汽轮机每级中的焓降小于冲动汽轮机，而且级数多，有的级数到40级以上，由于级多机身长构造复杂，所以现在很少使用纯反动式汽轮机，而是第一级做成双列或单列的冲动式速度级，可以使级数大大减少，这种汽轮机实质是冲动反动联合式。

第四章高炉鼓风机的性能§4－1鼓风机的特点一、离心式鼓风机的特点㈠离心式鼓风机单级压缩比大，整机级数少，但多级离心式鼓风机则随着级数的增加稳定操作范围起来越小，效率越来越低。

㈡离心式鼓风机的特性曲线平坦，适用于定风压操作，在串联操作中有很好的效果。

㈢离心式鼓风机在不同的工况下有比较稳定的效率。