高炉鼓风机站设计

本文格式为Word版，下载可任意编辑——高炉鼓风机站设计利用气体压缩机械将大气加压后供给高炉冶炼所需空气的动力站设计。气体压缩机械按排气压力进行分类，0．15MPa以下(表压，下同)称为通风机；0．15～0．2MPa称为鼓风机；0．2MPa以上称为压缩机。在中国钢铁工业中，用于高炉供风的气体压缩机械，不管其排气压力高低，习惯上统称为高炉鼓风机。设计内容主要包括：供风流程和系统的确定、高炉鼓风机的选择、驱动机的选择、辅助设备的选择、脱湿装置的设计、富氧装置的设计以及高炉鼓风机站的布置等。

简史18世纪中叶开始采用往复活塞式及罗茨式等高炉鼓风机。20世纪30年代开始采用离心式高炉鼓风机。1949年瑞士爱舍尔-威斯公司(EsherWyss)制造了第一台固定静叶轴流式高炉鼓风机。1960年瑞士BBC公司制造了第一台可调静叶轴流式高炉鼓风机。20世纪80年代世界最大的高炉鼓风机为可调静叶轴流式，风量为10000m3／min(标准状态，下同)，排气压力为0．56MPa，功率为70000kw。中国20世纪70年代以前主要选用离心式高炉鼓风机。1969年攀枝花钢铁公司1200m。高炉首次采用了本国生产的汽轮机驱动的固定静叶轴流式高炉鼓风机。1985年宝山钢铁总厂4000m3高炉采用了同步电动机驱动的可调静叶轴流式高炉鼓风机。风量为8800m3／min，排气压力为0．49MPa，功率为48000kW，这是20世纪90年代以前中国最大的高炉鼓风机，也是第一座设有脱湿装置和富氧装置的高炉鼓风机站。

供风流程和系统的确定已采用的有仅安装高炉鼓风机的流程或增设有富氧装置、脱湿装置的各种流程。根据高炉的冶炼要求和氧气的供应条件或者大气的温度、湿度状况进行选用。

富氧装置是往送入高炉的空气中参与氧气以提高其含氧量的设备。提高含氧量能提高高炉炉缸燃烧温度，减少炉缸煤气生成量并降低炉顶煤气温度，有利于提高高炉产量和降低焦比。提高含氧量的常用方法是在高炉范围内的送风管道中参与经过氧气压缩机加压的氧气。这种方法不会改变高炉鼓风机站的流程。另一种方法是在高炉鼓风机站安设富氧装置，在高炉鼓风机的吸入管道中参与低压氧气。选用这种方法的条件是氧气站与高炉鼓风机站距离较近，从氧气站空分塔送出的低压(约0．02MPa)氧气可直接送入高炉鼓风机的吸入管道，从而可以担忧设氧气压缩机，达到节省投资和俭约电力的目的。

脱湿装置的功能是稳定并减少送入高炉空气的湿度。稳定湿度可以消除大气湿度波动对炉况的影响，以使高炉炉况顺行、产量提高、焦比降低。稳定湿度的常用方法是，在高炉处设增湿装置将蒸汽掺入空气中，使其湿度稳定在高于大气湿度的水平上。这种方法不会改变高炉鼓风机站的流程。另一种方法是，在高炉鼓风机站增设脱湿装置，以减少大气的湿度。这种方法可以将空气的湿度稳定在低于大气湿度的水平上。采用脱湿装置的条件除了高炉的冶炼要求外，主要是建厂地区的大气湿度大，全年需要脱湿的时间长等经济因素。

供风系统按一台高炉鼓风机配一座高炉进行设计。为确保高炉安全生产，容积相近的三座及以下高炉可合设一台备用高炉鼓风机，同时设置任一台高炉鼓风机可以向任一座高炉供风的配风管，另外还可在配风管之间设分风管。分风管的作用是，当一台高炉鼓风机发生事故紧急停机时。可以由另一台高炉鼓风机送来少量鼓风，以确保设备的安全。当在鼓风站内安设脱湿装置及富氧装置时，空气的流程是由空气过滤器至脱湿装置再至富氧装置最终至高炉鼓风机。

高炉鼓风机站的供风系统见图1。图中示出三台高炉鼓风机(其中一台为备用)向二座高炉供风的系统。此系统设有冷却法脱湿装置及富氧装置，每台高炉鼓风机配有脱湿器及氧气混合器各一套，三台高炉鼓风机合用一套制冷设备和一个氮气罐。

高炉鼓风机的选择主要原则是，高炉鼓风机可以在建厂地区的不同季节中满足高炉不同冶炼条件所要求的风量和供风压力，同时其全年效率较高。此外，高炉鼓风机应设有足够的调理装置与保护装置。

性能常用的高炉鼓风机有离心式和可调静叶轴流式(包括轴流-离心串联结构)。此外，固定静叶轴流式在中型高炉上仍

有采用。高炉鼓风机的主要性能参数有风量、排气压力、功率、效率和转速(或静叶角度)。描绘这些参数之间关系的曲线称为性能曲线。在一定转速(或静叶角度)下，最小风量受喘震工况的限制；最大风量受阻塞工况的限制。从喘震工况点到阻塞工况点的范围称为稳定工况区。扩大稳定工况区的方法是：可调静叶轴流式采用改变静叶角度的方法，有的还辅以改变转速，固定静叶轴流式及离心式采用改变转速的方法；小型离心式也有采用进口节流或出口节流等方法的。连接不同转速(或静叶角度)的喘震工况点而得到的曲线称为喘震线。高炉鼓风机必需远离喘震线而在稳定工况区内运行。图2是轴流式及离心式高炉鼓风机的性能曲线。

高炉鼓风机设计工况点的绝热效率，轴流式可达83％～87％或更高；无中间冷却的离心式约为70％～75％；具有中间冷却的离心式约为80％～85％。离心式在排气压力大于0．2MPa时寻常为具有中间冷却的两段压缩方式，以节省功率。轴流式因效率较高，一般都是无中间冷却的一段压缩方式。在稳定工况区内，效率以设计工况点为最高，距离设计工况点越远，效率越低。高炉鼓风机往往不在设计工况点运行，因此其效率往往低于设计值。

规格与型式高炉鼓风机的风量为高炉入炉风量与送风系统漏风损失之和。高炉入炉风量可根据高炉有效容积、冶炼强度及每吨焦炭的耗风量计算而得。按1m3高炉有效容积估

算，风量一般为2．1～2．5m3／min。排气压力取决于高炉炉顶压力、炉内料柱和送风系统的阻力，一般为0．15～0．5MPa。高炉鼓风机的规格寻常指最大风量与最高排气压力的工况。

高炉鼓风机的实际运行工况取决于吸入空气状态及高炉冶炼条件。吸入空气状态主要是指建厂地区的大气温度、压力和湿度，此外还有富氧与脱湿的影响。高炉冶炼条件主要是冶炼强度和炉顶压力。由于吸入空气状态随季节以及高炉冶炼强度及炉顶压力的波动而不同，因此要求的运行工况区的范围是比较宽广的。实际的运行工况区必需在稳定工况区的范围内。

高炉鼓风机主要有三种型式：(1)固定静叶轴流式。其稳定工况区过分狭窄，为稳定运行往往须长期放风，导致浪费能源，因此已很少采用。(2)离心式。虽然效率较低，但是由于价格较低及对空气过滤的要求不高，因此在鼓风压力要求不高的小高炉上依旧普遍采用。(3)可调静叶轴流式是高炉鼓风机的主要机型，这