大型烧结主抽风机改造方案研究

周顺成

(江苏省冶金设计院有限公司， 江苏 南京 210019)

大型烧结主抽风机改造方案研究

周顺成

(江苏省冶金设计院有限公司， 江苏 南京 210019)

摘要：论述了大型烧结主抽风机改造方案确定的基本原则、方法和步骤，明确了主抽风机轴功率及单位产品电耗的计算方法。通过实例，阐明了大型烧结主抽风机改造方案确定的过程。

关键词：抽风机； 改造方案； 配套性； 可行性； 经济性

引 言

烧结主抽风机是烧结生产系统的核心设备，烧结主抽风机的电耗一般占总生产系统电耗的60%，直接影响烧结生产的产量、质量、工序能耗。大型烧结主抽风机还存在单体设备大，传动功率高，能耗高，负压高，启动系统相对复杂，检修维护专业强等特点；一旦出现故障，往往造成长时间的检修，长时间的停产直接影响钢铁厂的生产平衡，带来较大的影响和经济损失。而随着国内机械制造技术的不断提高，风机、电动机效率明显提高，能耗明显降低。近年来，一些烧结厂对老、旧、故障率高、效率低的主抽风机进行改造；有的在烧结系统进行升级改造时，同步对主抽风机进行改造，改造项目往往受现场条件的限制较多。本文就如何进行设备选型、设计方案确定进行深入研究，说明了大型主抽风机改造方案确定的基本原则、研究的方法和步骤。

1 研究方向的确定和论证

(1)配套性：主要考虑烧结机料层厚度(栏板高度)，烧结粉(一般考虑主要矿源)的理化性能，烧结烟道的设计参数(耐压值和流速)，除尘器的设计参数(耐压值和处理量)，脱硫系统的处理量等。

(2)可行性：原风机、电动机砼基础的承载力，检修行车的起重量，进、出风口布置，供电系统等。

(3)经济性：首先对预想的各方案结合、借鉴同类烧结设备生产系统情况，从提高烧结矿产量(提高烧结机利用系数，降低故障率)、质量、降低工序能耗(主要是电耗)而带来的效益进行计算；其次，兼顾降低改造费用和缩短改造时间。此外，还要考虑与本企业其他烧结机设备的互换性，以降低备件成本和维护保养费用。

综合上述分析、对比，确定改造方案。

2 改造方案的研究与确定

2.1 项目的提出

国内一大型企业从国外引进一条老的烧结生产线，主抽风机为上世纪70年代，德国一风机厂制造的产品。投产1年后出现以下问题:

(1)轴承座振动值超标，严重时超过10 mm/s，给安全生产带来隐患。

(2)烧结机利用系统较设计值和其它烧结机低约10%。

(3)主抽风机电耗较其它烧结机高7～9 kW·h/t。主抽风机内效率仅有81%，动力学性能差，是造成主抽风机电耗比其他烧结机高的主要原因。

(4)主抽风机的结构性能与其它烧结主抽风机不统一，转子备件投入成本增加。

(5)主抽风机配用电动机的供电电压为5.2 kV，与全厂10 kV高压供电系统不统一，不仅供变电系统复杂，而且供电损耗大，生产成本加大。

因此可以认为，该风机和电动机是一个高能耗的、有隐患的陈旧设备，应该淘汰。

2.2 配套性研究

(1)旧风机技术性能参数

进口流量：19020 m3/min;

全压力：15696 Pa;

进口温度：160 ℃;

风机转速：994 r/min;

电动机容量：6500 kW, 5.2 kV;

风机内效率：0.81

(2)新风机技术性能参数

进口流量：17000 m3/min；

全压力：16500 Pa(出口压力500 Pa)；

进口温度：150 ℃；

风机转速：1000 r/min；

电动机容量：5800 kW，10 kV；

风机内效率：0.87。

(3)烧结生产线的烧结机栏板高600 mm，主要使用澳大利亚和巴西进口矿粉，新风机负压高于旧风机，根据国内、外生产经验，新风机选型的负压可满足生产要求，并留有使用精矿粉生产及今后提高料层生产的负压条件。

(4)烟道和除尘器，设计耐压值为22000 Pa，而风量低于旧风机，故可满足新风机性能要求。

(5)脱硫系统，风量低于旧风机，满足要求。

(6)供电系统不配套，需整体更新。

2.3 可行性研究

(1)主抽风机的砼基础结构和桩基的原设计承载能力高达2050 t，而新的风机和基础的总荷载不足1000 t，故可满足要求。

(2)新风机转子重量及外形尺寸均小于旧风机转子，新电动机重量小于旧电动机重量，故可满足安装及检修要求。

(3)进、出风口通过现场优化设计，可保证机壳为135°的剖分面，从而可保证转子在只拆除剖分面而不拆除进气口的情况下，吊出转子。

现场具备新风机改造的基本条件。

2.4 经济性

2.4.1 节电效益

电动机更换为10 kV电压等级，变压器及线路损耗将大大减少。电动机的功率由6500 kW降低为5800 kW，减少了700 kW的功率消耗。更换风机后，由于风机性能的变化带来了明显的节电效果，通过相关的技术参数对比和计算获得一个确切的数值。

烧结机面积174 m2，利用系数设计值1.5 (t/m2·h)(实际生产约为1.35 t/(m2·h))，年工作时间7920 h，年产量约207万吨。有关功率计算公式如下。

轴功率计算公式

Nz=QP/(1000×3600×风机内效率×机械效率)

式中Q为进口流量(m3/h),P为全风压(Pa)，机械效率一般取0.98。

单位产品消耗的轴功率

N=Nz/(烧结机利用系数×烧结面积)

(1)旧风机电耗计算

轴功率计算

旧风机生产时，单位产品消耗的轴功率(不计线损和电机效率)

(2)新风机电耗计算

轴功率计算

新风机生产时，单位产品消耗的轴功率(不计线损和电机效率)

(3)考虑各种技术参数的差异带来的影响

流量参数折算影响：19020/17000=1.1188

压力参数折算影响：15696/16500=0.9513

温度参数折算影响：(160+273)/(150+273)=1.0236

扣除各项因素影响后，旧风机生产时，单位产品消耗的轴功率修正为

26.7×1.1188×0.9513/1.0236=27.8 kW·h/t

(4)改造后风机节电效益

电价：0.73元/(kW·h )

27.8-23.3=4.5 kW·h/t

4.5×0.73×207×104=680.0万元/年

上述计算，说明了经济上是可行的。

2.4.2 设计方案及改造费用

(1)设计方案

首先要保证主抽风机的进、出口中心线不变，以利发挥风机的最佳技术性能，这是高负压主抽风机经济运行的基本原则。在此原则下，具体设计如下：

①利用原有风机基础的下部结构，保留绝大部分砼基础，将风机电机基础的上部结构，包括全部平台等设施全部更新，并对安全性和稳定性方面有影响的地方局部加固。充分利用现有的砼柱梁结构，作为风机进风调节门执行机构的基础位置。

②利用原有润滑站和高位油箱的位置和基础，润滑系统设备要求电动机润滑最小油压50 kPa，为此高位油箱距风机轴承中心高差必须≥6.5 m。由于原有高位油箱距风机轴承中心高差为5.5 m，不能满足润滑要求，所以支架增高1.5 m。保证风机润滑系统的安装和正常工作。

③供配电系统全部更新。

(2)改造费用

工程费用预算如表1所示。

施工周期预测如表2所示。

表1 工程费用预算表/万元

表2 施工周期预测表/天

通过上述分析、计算、对比，改造后，不仅大幅度降低电耗，降低设备的故障率、提高产量、降低备件费用，还根除了烧结主抽风机的事故隐患，减少了无序事故停机带来的停产给高炉生产带来的影响和损失。仅节约的电费可在1年内收回改造费用；长期运行，经济效益明显。

3 结束语

烧结主抽风机的改造，方案的确定是核心。首先要全面调研现场情况，作好配套性，可行性，经济性的分析、对比，才能得出合理方案。本文也通过实例，说明了大型主抽风机改造方案确定的基本原则，研究的方法和步骤。

收稿日期：2017-12-10

作者简介：周顺成(1970—)，男，工程师

中图分类号：TF046.4； F403.7