周順成

(江蘇省冶金設(shè)計(jì)院有限公司， 江蘇 南京 210019)

大型燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)改造方案研究

周順成

(江蘇省冶金設(shè)計(jì)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(jī)改造方案確定的基本原則、方法和步驟，明確了主抽風(fēng)機(jī)軸功率及單位產(chǎn)品電耗的計(jì)算方法。通過(guò)實(shí)例，闡明了大型燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)改造方案確定的過(guò)程。

關(guān)鍵詞：抽風(fēng)機(jī)； 改造方案； 配套性； 可行性； 經(jīng)濟(jì)性

引 言

燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)是燒結(jié)生產(chǎn)系統(tǒng)的核心設(shè)備，燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)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(jī)還存在單體設(shè)備大，傳動(dòng)功率高，能耗高，負(fù)壓高，啟動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，檢修維護(hù)專業(yè)強(qiáng)等特點(diǎn)；一旦出現(xiàn)故障，往往造成長(zhǎng)時(shí)間的檢修，長(zhǎng)時(shí)間的停產(chǎn)直接影響鋼鐵廠的生產(chǎn)平衡，帶來(lái)較大的影響和經(jīng)濟(jì)損失。而隨著國(guó)內(nèi)機(jī)械制造技術(shù)的不斷提高，風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)效率明顯提高，能耗明顯降低。近年來(lái)，一些燒結(jié)廠對(duì)老、舊、故障率高、效率低的主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造；有的在燒結(jié)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造時(shí)，同步對(duì)主抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，改造項(xiàng)目往往受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制較多。本文就如何進(jìn)行設(shè)備選型、設(shè)計(jì)方案確定進(jìn)行深入研究，說(shuō)明了大型主抽風(fēng)機(jī)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(jī)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(jì)參數(shù)(耐壓值和流速)，除塵器的設(shè)計(jì)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(jī)、電動(dòng)機(jī)砼基礎(chǔ)的承載力，檢修行車(chē)的起重量，進(jìn)、出風(fēng)口布置，供電系統(tǒng)等。

(3)經(jīng)濟(jì)性：首先對(duì)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(jī)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(lái)的效益進(jìn)行計(jì)算；其次，兼顧降低改造費(fèi)用和縮短改造時(shí)間。此外，還要考慮與本企業(yè)其他燒結(jié)機(jī)設(shè)備的互換性，以降低備件成本和維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

綜合上述分析、對(duì)比，確定改造方案。

2 改造方案的研究與確定

2.1 項(xiàng)目的提出

國(guó)內(nèi)一大型企業(yè)從國(guó)外引進(jìn)一條老的燒結(jié)生產(chǎn)線，主抽風(fēng)機(jī)為上世紀(jì)70年代，德國(guó)一風(fēng)機(jī)廠制造的產(chǎn)品。投產(chǎn)1年后出現(xiàn)以下問(wèn)題:

(1)軸承座振動(dòng)值超標(biāo)，嚴(yán)重時(shí)超過(guò)10 mm/s，給安全生產(chǎn)帶來(lái)隱患。

(2)燒結(jié)機(jī)利用系統(tǒng)較設(shè)計(jì)值和其它燒結(jié)機(jī)低約10%。

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

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

(5)主抽風(fēng)機(jī)配用電動(dòng)機(jī)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(jī)和電動(dòng)機(jī)是一個(gè)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(jī)技術(shù)性能參數(shù)

進(jìn)口流量：19020 m3/min;

全壓力：15696 Pa;

進(jìn)口溫度：160 ℃;

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速：994 r/min;

電動(dòng)機(jī)容量：6500 kW, 5.2 kV;

風(fēng)機(jī)內(nèi)效率：0.81

(2)新風(fēng)機(jī)技術(shù)性能參數(shù)

進(jìn)口流量：17000 m3/min；

全壓力：16500 Pa(出口壓力500 Pa)；

進(jìn)口溫度：150 ℃；

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速：1000 r/min；

電動(dòng)機(jī)容量：5800 kW，10 kV；

風(fēng)機(jī)內(nèi)效率：0.87。

(3)燒結(jié)生產(chǎn)線的燒結(jié)機(jī)欄板高600 mm，主要使用澳大利亞和巴西進(jìn)口礦粉，新風(fēng)機(jī)負(fù)壓高于舊風(fēng)機(jī)，根據(jù)國(guó)內(nèi)、外生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，新風(fēng)機(jī)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(jì)耐壓值為22000 Pa，而風(fēng)量低于舊風(fēng)機(jī)，故可滿足新風(fēng)機(jī)性能要求。

(5)脫硫系統(tǒng)，風(fēng)量低于舊風(fēng)機(jī)，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(jī)的砼基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和樁基的原設(shè)計(jì)承載能力高達(dá)2050 t，而新的風(fēng)機(jī)和基礎(chǔ)的總荷載不足1000 t，故可滿足要求。

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

(3)進(jìn)、出風(fēng)口通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可保證機(jī)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(jìn)氣口的情況下，吊出轉(zhuǎn)子。

現(xiàn)場(chǎng)具備新風(fēng)機(jī)改造的基本條件。

2.4 經(jīng)濟(jì)性

2.4.1 節(jié)電效益

電動(dòng)機(jī)更換為10 kV電壓等級(jí)，變壓器及線路損耗將大大減少。電動(dòng)機(jī)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(jī)后，由于風(fēng)機(jī)性能的變化帶來(lái)了明顯的節(jié)電效果，通過(guò)相關(guān)的技術(shù)參數(shù)對(duì)比和計(jì)算獲得一個(gè)確切的數(shù)值。

燒結(jié)機(jī)面積174 m2，利用系數(shù)設(shè)計(jì)值1.5 (t/m2·h)(實(shí)際生產(chǎn)約為1.35 t/(m2·h))，年工作時(shí)間7920 h，年產(chǎn)量約207萬(wàn)噸。有關(guān)功率計(jì)算公式如下。

軸功率計(jì)算公式

Nz=QP/(1000×3600×風(fēng)機(jī)內(nèi)效率×機(jī)械效率)

式中Q為進(jìn)口流量(m3/h),P為全風(fēng)壓(Pa)，機(jī)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(jī)利用系數(shù)×燒結(jié)面積)

(1)舊風(fēng)機(jī)電耗計(jì)算

軸功率計(jì)算

舊風(fēng)機(jī)生產(chǎn)時(shí)，單位產(chǎn)品消耗的軸功率(不計(jì)線損和電機(jī)效率)

(2)新風(fēng)機(jī)電耗計(jì)算

軸功率計(jì)算

新風(fēng)機(jī)生產(chǎn)時(shí)，單位產(chǎn)品消耗的軸功率(不計(jì)線損和電機(jī)效率)

(3)考慮各種技術(shù)參數(shù)的差異帶來(lái)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(xiàng)因素影響后，舊風(fēng)機(jī)生產(chǎn)時(shí)，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(jī)節(jié)電效益

電價(jià)：0.73元/(kW·h )

27.8-23.3=4.5 kW·h/t

4.5×0.73×207×104=680.0萬(wàn)元/年

上述計(jì)算，說(shuō)明了經(jīng)濟(jì)上是可行的。

2.4.2 設(shè)計(jì)方案及改造費(fèi)用

(1)設(shè)計(jì)方案

首先要保證主抽風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出口中心線不變，以利發(fā)揮風(fēng)機(jī)的最佳技術(shù)性能，這是高負(fù)壓主抽風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本原則。在此原則下，具體設(shè)計(jì)如下：

①利用原有風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的下部結(jié)構(gòu)，保留絕大部分砼基礎(chǔ)，將風(fēng)機(jī)電機(jī)基礎(chǔ)的上部結(jié)構(gòu)，包括全部平臺(tái)等設(shè)施全部更新，并對(duì)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(jī)進(jìn)風(fēng)調(diào)節(jié)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)位置。

②利用原有潤(rùn)滑站和高位油箱的位置和基礎(chǔ)，潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)備要求電動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑最小油壓50 kPa，為此高位油箱距風(fēng)機(jī)軸承中心高差必須≥6.5 m。由于原有高位油箱距風(fēng)機(jī)軸承中心高差為5.5 m，不能滿足潤(rùn)滑要求，所以支架增高1.5 m。保證風(fēng)機(jī)潤(rùn)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(fèi)用

工程費(fèi)用預(yù)算如表1所示。

施工周期預(yù)測(cè)如表2所示。

表1 工程費(fèi)用預(yù)算表/萬(wàn)元

表2 施工周期預(yù)測(cè)表/天

通過(guò)上述分析、計(jì)算、對(duì)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(fèi)用，還根除了燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的事故隱患，減少了無(wú)序事故停機(jī)帶來(lái)的停產(chǎn)給高爐生產(chǎn)帶來(lái)的影響和損失。僅節(jié)約的電費(fèi)可在1年內(nèi)收回改造費(fèi)用；長(zhǎng)期運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3 結(jié)束語(yǔ)

燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的改造，方案的確定是核心。首先要全面調(diào)研現(xiàn)場(chǎng)情況，作好配套性，可行性，經(jīng)濟(jì)性的分析、對(duì)比，才能得出合理方案。本文也通過(guò)實(shí)例，說(shuō)明了大型主抽風(fēng)機(jī)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(jiǎn)介：周順成(1970—)，男，工程師

中圖分類號(hào)：TF046.4； F403.7