周順成

(江蘇省冶金設(shè)計院有限公司， 江蘇 南京 210019)

大型燒結(jié)主抽風(fēng)機改造方案研究

周順成

(江蘇省冶金設(shè)計院有限公司， 江蘇 南京 210019)

摘要：論述了大型燒結(jié)主抽風(fēng)機改造方案確定的基本原則、方法和步驟，明確了主抽風(fēng)機軸功率及單位產(chǎn)品電耗的計算方法。通過實例，闡明了大型燒結(jié)主抽風(fēng)機改造方案確定的過程。

關(guān)鍵詞：抽風(fēng)機； 改造方案； 配套性； 可行性； 經(jīng)濟性

引 言

燒結(jié)主抽風(fēng)機是燒結(jié)生產(chǎn)系統(tǒng)的核心設(shè)備，燒結(jié)主抽風(fēng)機的電耗一般占總生產(chǎn)系統(tǒng)電耗的60%，直接影響燒結(jié)生產(chǎn)的產(chǎn)量、質(zhì)量、工序能耗。大型燒結(jié)主抽風(fēng)機還存在單體設(shè)備大，傳動功率高，能耗高，負(fù)壓高，啟動系統(tǒng)相對復(fù)雜，檢修維護專業(yè)強等特點；一旦出現(xiàn)故障，往往造成長時間的檢修，長時間的停產(chǎn)直接影響鋼鐵廠的生產(chǎn)平衡，帶來較大的影響和經(jīng)濟損失。而隨著國內(nèi)機械制造技術(shù)的不斷提高，風(fēng)機、電動機效率明顯提高，能耗明顯降低。近年來，一些燒結(jié)廠對老、舊、故障率高、效率低的主抽風(fēng)機進行改造；有的在燒結(jié)系統(tǒng)進行升級改造時，同步對主抽風(fēng)機進行改造，改造項目往往受現(xiàn)場條件的限制較多。本文就如何進行設(shè)備選型、設(shè)計方案確定進行深入研究，說明了大型主抽風(fēng)機改造方案確定的基本原則、研究的方法和步驟。

1 研究方向的確定和論證

(1)配套性：主要考慮燒結(jié)機料層厚度(欄板高度)，燒結(jié)粉(一般考慮主要礦源)的理化性能，燒結(jié)煙道的設(shè)計參數(shù)(耐壓值和流速)，除塵器的設(shè)計參數(shù)(耐壓值和處理量)，脫硫系統(tǒng)的處理量等。

(2)可行性：原風(fēng)機、電動機砼基礎(chǔ)的承載力，檢修行車的起重量，進、出風(fēng)口布置，供電系統(tǒng)等。

(3)經(jīng)濟性：首先對預(yù)想的各方案結(jié)合、借鑒同類燒結(jié)設(shè)備生產(chǎn)系統(tǒng)情況，從提高燒結(jié)礦產(chǎn)量(提高燒結(jié)機利用系數(shù)，降低故障率)、質(zhì)量、降低工序能耗(主要是電耗)而帶來的效益進行計算；其次，兼顧降低改造費用和縮短改造時間。此外，還要考慮與本企業(yè)其他燒結(jié)機設(shè)備的互換性，以降低備件成本和維護保養(yǎng)費用。

綜合上述分析、對比，確定改造方案。

2 改造方案的研究與確定

2.1 項目的提出

國內(nèi)一大型企業(yè)從國外引進一條老的燒結(jié)生產(chǎn)線，主抽風(fēng)機為上世紀(jì)70年代，德國一風(fēng)機廠制造的產(chǎn)品。投產(chǎn)1年后出現(xiàn)以下問題:

(1)軸承座振動值超標(biāo)，嚴(yán)重時超過10 mm/s，給安全生產(chǎn)帶來隱患。

(2)燒結(jié)機利用系統(tǒng)較設(shè)計值和其它燒結(jié)機低約10%。

(3)主抽風(fēng)機電耗較其它燒結(jié)機高7～9 kW·h/t。主抽風(fēng)機內(nèi)效率僅有81%，動力學(xué)性能差，是造成主抽風(fēng)機電耗比其他燒結(jié)機高的主要原因。

(4)主抽風(fēng)機的結(jié)構(gòu)性能與其它燒結(jié)主抽風(fēng)機不統(tǒng)一，轉(zhuǎn)子備件投入成本增加。

(5)主抽風(fēng)機配用電動機的供電電壓為5.2 kV，與全廠10 kV高壓供電系統(tǒng)不統(tǒng)一，不僅供變電系統(tǒng)復(fù)雜，而且供電損耗大，生產(chǎn)成本加大。

因此可以認(rèn)為，該風(fēng)機和電動機是一個高能耗的、有隱患的陳舊設(shè)備，應(yīng)該淘汰。

2.2 配套性研究

(1)舊風(fēng)機技術(shù)性能參數(shù)

進口流量：19020 m3/min;

全壓力：15696 Pa;

進口溫度：160 ℃;

風(fēng)機轉(zhuǎn)速：994 r/min;

電動機容量：6500 kW, 5.2 kV;

風(fēng)機內(nèi)效率：0.81

(2)新風(fēng)機技術(shù)性能參數(shù)

進口流量：17000 m3/min；

全壓力：16500 Pa(出口壓力500 Pa)；

進口溫度：150 ℃；

風(fēng)機轉(zhuǎn)速：1000 r/min；

電動機容量：5800 kW，10 kV；

風(fēng)機內(nèi)效率：0.87。

(3)燒結(jié)生產(chǎn)線的燒結(jié)機欄板高600 mm，主要使用澳大利亞和巴西進口礦粉，新風(fēng)機負(fù)壓高于舊風(fēng)機，根據(jù)國內(nèi)、外生產(chǎn)經(jīng)驗，新風(fēng)機選型的負(fù)壓可滿足生產(chǎn)要求，并留有使用精礦粉生產(chǎn)及今后提高料層生產(chǎn)的負(fù)壓條件。

(4)煙道和除塵器，設(shè)計耐壓值為22000 Pa，而風(fēng)量低于舊風(fēng)機，故可滿足新風(fēng)機性能要求。

(5)脫硫系統(tǒng)，風(fēng)量低于舊風(fēng)機，滿足要求。

(6)供電系統(tǒng)不配套，需整體更新。

2.3 可行性研究

(1)主抽風(fēng)機的砼基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和樁基的原設(shè)計承載能力高達2050 t，而新的風(fēng)機和基礎(chǔ)的總荷載不足1000 t，故可滿足要求。

(2)新風(fēng)機轉(zhuǎn)子重量及外形尺寸均小于舊風(fēng)機轉(zhuǎn)子，新電動機重量小于舊電動機重量，故可滿足安裝及檢修要求。

(3)進、出風(fēng)口通過現(xiàn)場優(yōu)化設(shè)計，可保證機殼為135°的剖分面，從而可保證轉(zhuǎn)子在只拆除剖分面而不拆除進氣口的情況下，吊出轉(zhuǎn)子。

現(xiàn)場具備新風(fēng)機改造的基本條件。

2.4 經(jīng)濟性

2.4.1 節(jié)電效益

電動機更換為10 kV電壓等級，變壓器及線路損耗將大大減少。電動機的功率由6500 kW降低為5800 kW，減少了700 kW的功率消耗。更換風(fēng)機后，由于風(fēng)機性能的變化帶來了明顯的節(jié)電效果，通過相關(guān)的技術(shù)參數(shù)對比和計算獲得一個確切的數(shù)值。

燒結(jié)機面積174 m2，利用系數(shù)設(shè)計值1.5 (t/m2·h)(實際生產(chǎn)約為1.35 t/(m2·h))，年工作時間7920 h，年產(chǎn)量約207萬噸。有關(guān)功率計算公式如下。

軸功率計算公式

Nz=QP/(1000×3600×風(fēng)機內(nèi)效率×機械效率)

式中Q為進口流量(m3/h),P為全風(fēng)壓(Pa)，機械效率一般取0.98。

單位產(chǎn)品消耗的軸功率

N=Nz/(燒結(jié)機利用系數(shù)×燒結(jié)面積)

(1)舊風(fēng)機電耗計算

軸功率計算

舊風(fēng)機生產(chǎn)時，單位產(chǎn)品消耗的軸功率(不計線損和電機效率)

(2)新風(fēng)機電耗計算

軸功率計算

新風(fēng)機生產(chǎn)時，單位產(chǎn)品消耗的軸功率(不計線損和電機效率)

(3)考慮各種技術(shù)參數(shù)的差異帶來的影響

流量參數(shù)折算影響：19020/17000=1.1188

壓力參數(shù)折算影響：15696/16500=0.9513

溫度參數(shù)折算影響：(160+273)/(150+273)=1.0236

扣除各項因素影響后，舊風(fēng)機生產(chǎn)時，單位產(chǎn)品消耗的軸功率修正為

26.7×1.1188×0.9513/1.0236=27.8 kW·h/t

(4)改造后風(fēng)機節(jié)電效益

電價：0.73元/(kW·h )

27.8-23.3=4.5 kW·h/t

4.5×0.73×207×104=680.0萬元/年

上述計算，說明了經(jīng)濟上是可行的。

2.4.2 設(shè)計方案及改造費用

(1)設(shè)計方案

首先要保證主抽風(fēng)機的進、出口中心線不變，以利發(fā)揮風(fēng)機的最佳技術(shù)性能，這是高負(fù)壓主抽風(fēng)機經(jīng)濟運行的基本原則。在此原則下，具體設(shè)計如下：

①利用原有風(fēng)機基礎(chǔ)的下部結(jié)構(gòu)，保留絕大部分砼基礎(chǔ)，將風(fēng)機電機基礎(chǔ)的上部結(jié)構(gòu)，包括全部平臺等設(shè)施全部更新，并對安全性和穩(wěn)定性方面有影響的地方局部加固。充分利用現(xiàn)有的砼柱梁結(jié)構(gòu)，作為風(fēng)機進風(fēng)調(diào)節(jié)門執(zhí)行機構(gòu)的基礎(chǔ)位置。

②利用原有潤滑站和高位油箱的位置和基礎(chǔ)，潤滑系統(tǒng)設(shè)備要求電動機潤滑最小油壓50 kPa，為此高位油箱距風(fēng)機軸承中心高差必須≥6.5 m。由于原有高位油箱距風(fēng)機軸承中心高差為5.5 m，不能滿足潤滑要求，所以支架增高1.5 m。保證風(fēng)機潤滑系統(tǒng)的安裝和正常工作。

③供配電系統(tǒng)全部更新。

(2)改造費用

工程費用預(yù)算如表1所示。

施工周期預(yù)測如表2所示。

表1 工程費用預(yù)算表/萬元

表2 施工周期預(yù)測表/天

通過上述分析、計算、對比，改造后，不僅大幅度降低電耗，降低設(shè)備的故障率、提高產(chǎn)量、降低備件費用，還根除了燒結(jié)主抽風(fēng)機的事故隱患，減少了無序事故停機帶來的停產(chǎn)給高爐生產(chǎn)帶來的影響和損失。僅節(jié)約的電費可在1年內(nèi)收回改造費用；長期運行，經(jīng)濟效益明顯。

3 結(jié)束語

燒結(jié)主抽風(fēng)機的改造，方案的確定是核心。首先要全面調(diào)研現(xiàn)場情況，作好配套性，可行性，經(jīng)濟性的分析、對比，才能得出合理方案。本文也通過實例，說明了大型主抽風(fēng)機改造方案確定的基本原則，研究的方法和步驟。

收稿日期：2017-12-10

作者簡介：周順成(1970—)，男，工程師

中圖分類號：TF046.4； F403.7