張立冬

（山東萊鋼股份有限公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

應用三元流技術提高風機效率

張立冬

（山東萊鋼股份有限公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

主抽風機是燒結(jié)生產(chǎn)工藝中的關鍵設備，主要作用是為燒結(jié)機提供有效的風量進行抽風燒結(jié)，風量大小直接影響燒結(jié)礦的產(chǎn)量，此次將對風機定子和轉(zhuǎn)子的構造進行改造，風機進氣箱和葉輪進風口分別采用分流技術使其進氣氣流均勻分布，減小氣流湍流回旋損失。同時通過葉輪內(nèi)部的三元立體空間無限分割及對葉輪流道內(nèi)各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內(nèi)流體流動的數(shù)學模型，依據(jù)三元流動理論設計出來的葉片形狀為不規(guī)則曲面形狀，葉輪葉片的結(jié)構可適應流體的真實流態(tài)，提高了風機整機的運行效率和燒結(jié)礦產(chǎn)量。

燒結(jié)；風機；改造；三元流

老區(qū)105M2燒結(jié)機在2003年進行擴容改造后，與之匹配的主抽風機仍然沿用原來的，尤其在高爐經(jīng)過擴容改造后，燒結(jié)礦的供應顯得愈發(fā)緊張，燒結(jié)機滿負荷生產(chǎn)仍然需要從型鋼倒運燒結(jié)礦，其根本原因在于主抽風機風量不足，成為制約燒結(jié)礦產(chǎn)量增加的瓶頸。廠里技術部門曾提出重建計劃，但是考慮到投資巨大，尤其現(xiàn)在公司處在困境時期，全部更新計劃難以實施。利用先進技術對現(xiàn)有設備進行改造，是既經(jīng)濟又實惠的途徑，三元流動理論就是把葉輪內(nèi)部的三元立體空間無限地分割，通過對葉輪流道內(nèi)各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內(nèi)流體流動的數(shù)學模型，依據(jù)三元流動理論設計出來的葉片形狀為不規(guī)則曲面形狀，葉輪葉片的結(jié)構可適應流體的真實流態(tài)，能夠控制葉輪內(nèi)部全部流體質(zhì)點的速度分布，因此，應用三元流動理論設計的風機，運行效率得以顯著提高，具有明顯的節(jié)能效果。

1 目標

由于風機電機額定電流360A，所以通過計算設計，對轉(zhuǎn)子改造后風量可以提高到10500m3/min，較之前風量增加1000 m3/min。

2 現(xiàn)狀診斷

（1）對整個燒結(jié)工藝進行診斷（問題樹與相關性分析），如圖1所示。

（2）對生產(chǎn)組織過程進行診斷（價值流分析），如圖2所示。

（3）對燒結(jié)礦產(chǎn)量和風量的關系進行分析。風量在燒結(jié)生產(chǎn)中具有極其重要的意義, 以致在操作方針中有“ 以風為綱”或“ 以風保產(chǎn)”的字樣, 甚至在科教書中也寫明：“ 垂直燒結(jié)速度和產(chǎn)量與通過料層的風量近似成正比關系?！睋?jù)資料介紹，燒結(jié)產(chǎn)量和有效風量有關，數(shù)據(jù)如表1 所示。

圖1

圖2

所以垂直燒結(jié)速度和產(chǎn)量與通過料層的風量近似成正比關系，風量每增加1%，產(chǎn)量增加1%。

3 改善措施及實施過程

表1 產(chǎn)量增長率與有效風量增長率的關系

表2 SJ9500-1.0/0.855改造SJ10500-1.0/0.855——改造前后數(shù)據(jù)對比表

（1）改造原理。三元流動理論就是把葉輪內(nèi)部的三元立體空間無限地分割，通過對葉輪流道內(nèi)各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內(nèi)流體流動的數(shù)學模型，依據(jù)三元流動理論設計出來的葉片形狀為不規(guī)則曲面形狀，葉輪葉片的結(jié)構可適應流體的真實流態(tài)，能夠控制葉輪內(nèi)部全部流體質(zhì)點的速度分布，因此，應用三元流動理論設計的風機，運行效率得以顯著提高，具有明顯的節(jié)能效果。

（2）改造內(nèi)容。離心風機的改造包括二大部分內(nèi)容，第一部分是定子的系統(tǒng)改造，第二部分是轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)改造。

改造內(nèi)容：①離心風機定子的改造：在風機的整體設計上，風機進氣箱和葉輪進風口分別采用分流技術使其進氣氣流均勻分布，減小氣流湍流回旋損失，有效的提高了機殼進氣室的流通效率，也提高了風機整機的運行效率。②離心風機轉(zhuǎn)子的改造：葉輪改造主要通過葉輪內(nèi)部的三元立體空間無限地分割，通過對葉輪流道內(nèi)各工作點的分析，建立起完整、真實的葉輪內(nèi)流體流動的數(shù)學模型，依據(jù)三元流動理論設計出來的葉片形狀為不規(guī)則曲面形狀，葉輪葉片的結(jié)構可適應流體的真實流態(tài)，能夠有效控制葉輪內(nèi)部流體質(zhì)點的速度分布。

（3）改造結(jié)果及結(jié)論（表2）。

4 結(jié)論

通過表2中的數(shù)據(jù)對比分析，該燒結(jié)主抽風機改造后進氣負壓與原來基本相同，進氣風量提高了11%，運行電流相比原來增加了約6.45%。其余各項性能參數(shù)滿足現(xiàn)有生產(chǎn)條件，且風機目前運行良好。該風機安裝完，前期運行出現(xiàn)短時間的轉(zhuǎn)子振動主要與進氣溫度過高有關，再者轉(zhuǎn)子與軸瓦也有個磨合期，截至目前該風機已經(jīng)運行平穩(wěn)。

5 效益計算

（1）增產(chǎn)效益。根據(jù)風量每增加1%，產(chǎn)量增加1%的結(jié)論，可以得出一臺風機改造后，風量增加11%，產(chǎn)量增加11%，1#燒結(jié)機每天產(chǎn)量月3000噸，所以1#燒結(jié)機提高產(chǎn)量約300噸/天。（事實驗證：當風機改造完成后，當天3臺燒結(jié)機產(chǎn)量達到11000噸，其中因風機風量增加導致產(chǎn)量增加約300噸/天）。

（2）1臺燒結(jié)機年效益為：300噸/天×50元/噸×365天=54.75萬元。

（3）當風機改造后，燒結(jié)礦產(chǎn)量就可以滿足高爐需求，就可以實現(xiàn)上述價值流分析中的未來狀態(tài)，那么取消掉的浪費源可以帶來的效益如下：倒運費：1500噸/天×5元/噸×365天=273.75萬元。

（4）運行電流相比原來增加了約6.45%，原運行電流為310A。310A×6.45%×6000V×0.98× ×24h÷1000×0.75元×365天×1臺=134萬元。

（5）其他效益。①同時燒結(jié)礦粉化率減少，燒結(jié)礦料結(jié)構不再復雜，使高爐爐況穩(wěn)定，生產(chǎn)效率提高，此處效益無法計算。②由于風量增加，廢氣溫度上升，機頭349㎡電除塵器效率增加（原來由于廢氣溫度低，導致機頭除塵器內(nèi)部結(jié)露，極板極線損壞嚴重，大修時間短），對機頭除塵器使用周期延長。每年約減少極板極線更換費用200萬/年。

（6）燒結(jié)機年經(jīng)濟效益約共計：54.75+273.75-134+200=394.5萬元。

TQ221.21

A

1671-0711（2016）12（下）-0055-02