為了解決老燒結(jié)系統(tǒng)SO2和粉塵超標(biāo)排放污染環(huán)境的問題，滿足600萬噸/年生鐵產(chǎn)能的需要，提高燒結(jié)礦質(zhì)量和燒結(jié)機(jī)整體裝備水平，提升可持續(xù)發(fā)展能力，2012年攀鋼釩完成了關(guān)停拆除原3號、4號、5號3臺130m2燒結(jié)機(jī)和原地改建一臺260m2燒結(jié)機(jī)（簡稱新3號燒結(jié)機(jī)）的任務(wù)。新3號燒結(jié)機(jī)在燒結(jié)工藝、節(jié)能減排、設(shè)備選擇、自動(dòng)控制等方面廣泛應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備，使得其工藝、技術(shù)、裝備和自動(dòng)化水平達(dá)到了當(dāng)前國內(nèi)外領(lǐng)先水平，但在投產(chǎn)使用過程中，也暴露出主抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)、電耗指標(biāo)高的問題。  

存在的問題  

新3號燒結(jié)機(jī)于2012年8月30日建成投產(chǎn)，主要設(shè)備參數(shù)見表1。其主抽風(fēng)系統(tǒng)采用兩臺5600kW、10kV高壓電機(jī)，分別拖動(dòng)兩臺SJ14300-0.89/0.72型主抽風(fēng)機(jī)。該風(fēng)機(jī)主要參數(shù)見表2。  

新3號燒結(jié)機(jī)采用單煙道雙主抽風(fēng)機(jī)生產(chǎn)，煙氣由分配室分流經(jīng)電除塵后進(jìn)入主抽風(fēng)機(jī)。因受場地限制，燒結(jié)機(jī)主煙道與主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)氣煙道成90°布局。系統(tǒng)設(shè)置有2臺SJ14300型主抽風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)子為普通二維葉輪轉(zhuǎn)子。主抽風(fēng)機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行過程中存在兩個(gè)問題：一是煙氣經(jīng)分配室進(jìn)入主抽風(fēng)機(jī)流量不均衡，存在“搶風(fēng)”現(xiàn)象，即一臺風(fēng)機(jī)風(fēng)量大而另一臺風(fēng)機(jī)風(fēng)量小，導(dǎo)致兩臺風(fēng)機(jī)電機(jī)的電流差異大；一臺閥門開度可到90%，另一臺閥門開度不到30%，如果強(qiáng)行將風(fēng)門開大則振動(dòng)加劇，風(fēng)機(jī)喘氣頻繁，工況不穩(wěn)定，影響設(shè)備安全，給正常生產(chǎn)造成影響。二是風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量偏大，造成燒結(jié)礦動(dòng)力能耗高，但是如果運(yùn)行單臺風(fēng)機(jī)生產(chǎn)，又無法滿足生產(chǎn)要求。因此，必須對燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，以實(shí)現(xiàn)燒結(jié)機(jī)穩(wěn)定正常的生產(chǎn)。  

風(fēng)機(jī)改造可行性  

單臺抽煙機(jī)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。  

一般大型燒結(jié)機(jī)均為2臺抽煙機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，為了搞清楚原因，從2014年11月到2015年4月，攀鋼釩煉鐵廠利用限產(chǎn)、燒結(jié)礦槽存較多等機(jī)會進(jìn)行了多次單臺抽煙機(jī)運(yùn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)最短時(shí)間為4.5小時(shí)，最長時(shí)間為7天。  

試驗(yàn)情況如下：燒結(jié)負(fù)壓比正常降低1kPa~2kPa，燒結(jié)礦產(chǎn)量降低10%左右；機(jī)頭電除塵灰量減少15%左右；脫硫裝置運(yùn)行未見異常，脫硫效果沒有明顯變化；電機(jī)電流與雙抽時(shí)的最大電流一致。  

三元流節(jié)能轉(zhuǎn)子節(jié)能效果。  

三元流葉輪使空氣進(jìn)行三維立體式流動(dòng)，降低葉輪對其做功時(shí)的損耗，有效降低軸功率，運(yùn)行效率顯著提高，具有明顯的節(jié)能效果。該廠應(yīng)用先進(jìn)的三元流技術(shù)開發(fā)設(shè)計(jì)了新型大流量、低壓比離心燒結(jié)鼓風(fēng)機(jī)葉輪，流量達(dá)到8000m3/min~25000m3/min，與傳統(tǒng)二元葉輪比較，流動(dòng)效率提高3.8%，葉輪效率提高10%左右，整機(jī)效率提高到10%以上。  

近幾年來，國內(nèi)一些鋼廠將三元流技術(shù)應(yīng)用于燒結(jié)風(fēng)機(jī)等大流量通風(fēng)機(jī)改造上，在不改變電機(jī)、機(jī)殼的情況下，電流比之前下降了10%以上，風(fēng)量比之前提高10%以上。  

風(fēng)機(jī)三元流改造可行性。  

一方面，根據(jù)單抽試驗(yàn)，燒結(jié)機(jī)單抽工作時(shí)，其燒結(jié)礦產(chǎn)量降低10%左右，就是風(fēng)量比正常風(fēng)量低了差不多10%左右；另一方面，經(jīng)過三元流技術(shù)改造一臺主抽風(fēng)機(jī)后，在電機(jī)、機(jī)殼等不變的情況下，其抽風(fēng)量將增加10%左右。這樣，使用三元流技術(shù)改造的主抽風(fēng)機(jī)，可以彌補(bǔ)原單抽時(shí)的產(chǎn)量損失，燒結(jié)礦產(chǎn)量并不明顯降低，這樣就達(dá)到目的，即可以停用一臺抽煙機(jī)而只運(yùn)行經(jīng)三元流技術(shù)改造后的這一臺風(fēng)機(jī)，更換下來的轉(zhuǎn)子還可以作為另一臺風(fēng)機(jī)的備品使用。  

因此，改造可行性結(jié)論如下：使用三元流技術(shù)改造的主抽風(fēng)機(jī)增加的風(fēng)量正好可以彌補(bǔ)原單抽運(yùn)行的不足風(fēng)量。利用三元流技術(shù)改造主抽風(fēng)機(jī)是可靠的。單抽對機(jī)頭電除塵的除塵效果有一定影響，但影響不大。如將機(jī)頭電除塵電源改為高頻電源，可提高除塵效率，可抵消單抽對除塵效果的影響。脫硫負(fù)荷不會增加。  

改造方案  

燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)改造前提是電機(jī)不動(dòng)，機(jī)殼、基礎(chǔ)不做改造，將新設(shè)計(jì)、制造的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在原風(fēng)機(jī)機(jī)殼內(nèi)。因?yàn)闊Y(jié)鼓風(fēng)機(jī)的原生產(chǎn)廠家和改造廠家不同，軸端密封和進(jìn)風(fēng)口的安裝部位結(jié)構(gòu)形式和幾何尺寸有所不同，所以軸端密封和進(jìn)風(fēng)口的安裝部位尺寸待實(shí)地測量后決定是否改變。改造分為以下3個(gè)部分：  

主抽風(fēng)機(jī)葉輪改造。  

葉輪采用國際先進(jìn)軟件平臺進(jìn)行設(shè)計(jì)。葉輪改造主要是將葉輪內(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(diǎn)的分析，建立起完整、真實(shí)的葉輪內(nèi)流體流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)三元流動(dòng)理論設(shè)計(jì)出來的葉片形狀為不規(guī)則曲面形狀，葉輪葉片的結(jié)構(gòu)可適應(yīng)流體的真實(shí)流態(tài)，能夠有效控制葉輪內(nèi)部流體質(zhì)點(diǎn)的速度分布，同時(shí)在改善了葉輪流道氣流的均勻性后也可減少雜質(zhì)堆積，能夠很好地改善轉(zhuǎn)子的運(yùn)行平穩(wěn)性。  

高效節(jié)能風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子與普通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子相比，增加了導(dǎo)流套，葉輪應(yīng)用了三元流動(dòng)技術(shù)，具有倒流、通流效率高等優(yōu)勢，相較普通風(fēng)機(jī)葉輪，單輪效率提高10%左右（前后數(shù)據(jù)要一致）。  

兩種葉輪的幾何形狀差異很大，為使兩種不同幾何形狀的葉輪滿足完全相同的安裝條件，在設(shè)計(jì)上是存在很大難度的。因此，該廠在設(shè)計(jì)過程中采用了多種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較，對葉輪內(nèi)流動(dòng)優(yōu)化及強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行復(fù)合性設(shè)計(jì)，在基本設(shè)計(jì)定型后再運(yùn)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)以及葉片優(yōu)化平臺進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，優(yōu)化所提高的整機(jī)效率達(dá)到4.2%～4.8%。  

離心鼓風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)根據(jù)所選用的材料進(jìn)行強(qiáng)度校核是必須進(jìn)行的程序。該葉輪的強(qiáng)度校核所采用的方法，是將雙吸離心葉輪整體作為計(jì)算幾何模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格剖分，同時(shí)為保證結(jié)構(gòu)離散化的計(jì)算精度和內(nèi)存空間的有效利用，運(yùn)用軟件進(jìn)行10節(jié)點(diǎn)的四面體單元網(wǎng)格剖分從而進(jìn)行強(qiáng)度效核，校核的結(jié)果是該SJ16000三元流葉輪有足夠的強(qiáng)度滿足運(yùn)行要求。  

進(jìn)口導(dǎo)流裝置改造。  

傳統(tǒng)燒結(jié)風(fēng)機(jī)的軸盤端面與主軸過渡部分總有較大臺階，氣流通過時(shí)會產(chǎn)生氣旋及湍流現(xiàn)象從而降低效率，此次改造利用原風(fēng)機(jī)主軸進(jìn)行設(shè)計(jì)改造并加裝了導(dǎo)流套和密封套，導(dǎo)流套使氣流與主軸圓滑過渡，軸槽與軸端密封嚴(yán)密，減小了軸端泄漏，相對原來的結(jié)構(gòu)提高了氣流流動(dòng)效率。該廠采用分流器合理分流有雜質(zhì)的煙氣，減輕葉片頭和后盤部位的磨損，改善了葉輪流道氣流的均勻性，減少雜質(zhì)堆積，能夠很好地改善轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)精度。  

高效節(jié)能風(fēng)機(jī)導(dǎo)流器與普通風(fēng)機(jī)導(dǎo)流器相比，具有通流效率高、氣流分流均勻等優(yōu)勢，效率提高約2%。  

密封系統(tǒng)改造。  

該廠設(shè)計(jì)新型燒結(jié)鼓風(fēng)機(jī)密封系統(tǒng)取代原有密封，減少燒結(jié)鼓風(fēng)機(jī)漏風(fēng)量75%以上。該廠根據(jù)燒結(jié)鼓風(fēng)機(jī)高端化設(shè)計(jì)的整體思路，對燒結(jié)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子流道中的各個(gè)部件進(jìn)行了整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。燒結(jié)鼓風(fēng)機(jī)密封系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，運(yùn)用壓縮機(jī)密封技術(shù)，采用新式燒結(jié)鼓風(fēng)機(jī)口圈密封和軸端密封系統(tǒng)，大幅減少了燒結(jié)鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部泄露，提高了整機(jī)效率。  

實(shí)施及效果  

2016年1月27日~30日，新3號燒結(jié)機(jī)A抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子換裝成三元流轉(zhuǎn)子。按照改造技術(shù)方案，施工中軸承座、主油泵、機(jī)殼保持不變，該廠只對轉(zhuǎn)子、風(fēng)口進(jìn)行了更換，且對B抽風(fēng)門進(jìn)行密封處理及B除塵前風(fēng)管進(jìn)行了插盲板封堵，最大限度減少A抽風(fēng)機(jī)風(fēng)量損失。  

自2016年1月30日將A抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子更換為三元流轉(zhuǎn)子后，新3號燒結(jié)機(jī)一直都用新更換后的風(fēng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)行（停運(yùn)B抽風(fēng)機(jī)），并將B抽風(fēng)機(jī)電除塵器進(jìn)風(fēng)口及風(fēng)機(jī)出口進(jìn)行封閉。經(jīng)過一年多運(yùn)行，結(jié)果表明：用改造后單臺風(fēng)機(jī)可以代替原來2臺風(fēng)機(jī)，燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量不變，技術(shù)參數(shù)負(fù)壓不變（詳見表3），保障了新3號燒結(jié)機(jī)正常運(yùn)行。  

從表4可知，新3號燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)改為三元流轉(zhuǎn)子單抽運(yùn)行后，2016年1月~12月份累計(jì)節(jié)電918萬千瓦時(shí)，創(chuàng)節(jié)電效益536萬元。  

從表5可知，2017年1月~12月份，新3號燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)累計(jì)節(jié)電987萬千瓦時(shí)，創(chuàng)節(jié)電效益493萬元。  

該項(xiàng)目從風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子改造到2017年底，累計(jì)節(jié)電1906萬千瓦時(shí)，創(chuàng)節(jié)電效益1030萬元；3個(gè)月收回全部投資，在滿足生產(chǎn)的情況下開展了節(jié)能改造攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)，該項(xiàng)目的改造是成功的。  

結(jié)語  

新3號燒結(jié)機(jī)經(jīng)過高效節(jié)能改造，經(jīng)過一年多的運(yùn)行，用一臺主抽風(fēng)機(jī)代替原來2臺風(fēng)機(jī)運(yùn)行，在確保生產(chǎn)正常運(yùn)行前提下，節(jié)約了較多用電，表明用三元流技術(shù)改造風(fēng)機(jī)是成功的。2018年，攀鋼釩煉鐵廠在嘗到新3號燒結(jié)機(jī)改造甜頭的基礎(chǔ)上，在新2號燒結(jié)機(jī)開展主抽風(fēng)機(jī)2臺以及3號環(huán)冷機(jī)風(fēng)機(jī)、4號環(huán)冷機(jī)風(fēng)機(jī)、配料除塵風(fēng)機(jī)、機(jī)尾除塵風(fēng)機(jī)共計(jì)6臺風(fēng)機(jī)及配套輔助設(shè)施的節(jié)能改造推廣工作。  

相信，在經(jīng)過一系列其他燒結(jié)機(jī)風(fēng)機(jī)節(jié)能改造后，攀鋼釩燒結(jié)機(jī)風(fēng)機(jī)應(yīng)用將達(dá)到新的水平，在優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)的前提下，進(jìn)一步提高燒結(jié)設(shè)備保障能力。

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