第八章高炉鼓风机

第二篇高炉送风与煤气除尘第八章高炉鼓风机高炉鼓风机是高炉送风系统的组成部分（送风系统包括鼓风机、热风炉、冷风管道、热风管道、混风管道、煤气管道以及管道上的阀门等）。高炉鼓风机分为轴流式和离心式两大类。目前，轴流式鼓风机的能力已达到：风量10000m3/min；风压0.7MPa；功率70000KW。离心式鼓风机风量已达5000m3/min；风压0.45MPa；功率22000KW。第一节炼铁生产对鼓风机的要求1、足够的送风能力高炉鼓风机出口风量包括高炉入炉风量及送风管路系统的漏风损失。qv=（1+k）q0式中qv――高炉鼓风机出口处风量，m3/mink——送风管路系统的漏风损失系数，在正常情况下，大型高炉k=0.1，中型高炉k=0.15,小型高炉k=0.2。q0——高炉入炉风量，即在高炉风口处进入高炉内的标准状态下的鼓风流量，m3/min。高炉入炉风量由下式计算：_V有效XIXvqo=1^40式中V有―一高炉有效容积，m3；I冶炼强度，t/m3.dv——每吨干焦的耗风量，m3/t每吨干焦的耗风量主要与焦炭灰分和鼓风湿度有关，一般在2450〜2800m3/t，它可根据炉料及生铁、煤气的成分计算。v=-K(P.C.+P.C.+Pa-Ca)-Ct1222.4(CO2+CO+CH4)P.・a-X1000式中K-焦炭、石灰石及烧结矿损耗系数，采用0.95〜0.98P.――PP—aC—-C——C—aC—t-每吨生铁消耗的湿焦炭量，t/t；-每吨生铁消耗的石灰石量，t/t；-每吨生铁消耗的烧结矿量，t/t；-焦炭的固定碳含量，%；石灰石的己碳量，%；烧结矿的含碳量，%；生铁的含碳量，%；a——氮气在空气中的含量与在煤气中的含量的而笔直，一般采用1.35〜1.40；CO2、CO、ch4——各种气体在高炉煤气中的体积含量，％。高炉鼓风机出口风量也可根据燃烧强度（要扣除富氧）计算燃烧所需要的最大风量，加上热风炉换炉时风机自动补风的要求，再加上漏风损失。常用的参数是风量系数，指每立方米炉容每分钟鼓入风的立方米数。风量不仅与炉容有关，而且与高炉的强化程度有关。一般小高炉的冶炼强度较高，单位炉容所需的风量比大高炉多些，各类型高炉单位炉容需要的风机出口风量见：表8-1。表8-1高炉单位炉容所需风机出口风量风机出口风量(m3/m3・min)炉容原料条件平原地区高原地区50%烧结矿100%烧结矿2.3~2.62.6~2.92.6~2.92.9~3.2100%平原地区高原地区50%烧结矿100%烧结矿2.3~2.62.6~2.92.6~2.92.9~3.2100%天然矿100%烧结矿2.8~3.23.2~3.53.2~3.53.5~3.8小型100%烧结矿4.0~4.55.0~6.6鼓风机出口风压应能满足高炉炉顶压力，并克服炉内料柱阻力损失和送风系统阻力损失。鼓风机出口压力P可用下式表示：性勺△Pbf+APhs式中Pt——炉顶压力，Pa;PBF——高炉内料柱阻损，Pa;PHS——送风系统的阻损，一般为0.1X105-0.2X105Pa。炉内料柱阻力损失与炉容大小、炉型有关，还取决于原燃料条件、装料制度和冶炼强度。送风系统阻力损失，主要取决于送风管路布置形式，气流速度和热风炉型式。不同容积高炉的炉顶，料柱和送风系统的阻力损失，高炉所需风压见表8-2。2、送风均匀稳定又有良好的调节性能和一定的调节范围当高炉要求固定风量操作时，风量不应受风压的影响，即当风压波动时，风量不受风压的影响。也有定风压操作的，如解决炉况不顺行，热风炉换炉时暂时性波动等的影响，它要求变动风量时保证风压的稳定。此外，高炉操作常要加风或减风就，当采用不同的炉顶压力操作，炉内料柱透气性变化时，都需要风机出口风量和风压能在较大范围内变动。在不同的气象条件下，例如在夏季和冬季，由于大气温度、压力和湿度的变化，风机的实际出口风量和风压必然有相应的变化。因此要求风机应有良好的调节性能和一定的调节范围。表8-2不同容积高炉所需的风压参考数据炉容m3原料条件料柱阻损(Pa)送风系数阻损(Pa)炉顶压力(Pa)风机出口压力(Pa)4000自熔性烧结矿1.5X105〜1.7X1050.2X1052.5X1055.1X105〜5.5X1052500自熔性烧结矿1.4X105〜1.6X1050.2X1051.5X105〜2.5X1053.1X105〜4.3X1052000自熔性烧结矿1.4X105〜1.5X1050.2X1051.5X105〜2.0X1053.1X105〜3.7X1051500自熔性烧结矿1.3X105〜1.4X1050.2X1051.0X105〜1.5X1052.5X105〜3.1X1051000自熔性烧结矿1.1X105〜1.3X1050.2X1051.0X105〜1.5X1052.3X105〜3.0X105620自熔性烧结矿1.0X105〜1.1X1050.2X1050.6X105〜1.2X1051.8X105〜2.5X105255自熔性烧结矿0.65X105〜0.85X1050.15X1050.25X105〜0.8X1051.05X105〜1.8X10510030%烧结矿70%铁矿石0.55X1050.15X1050.2X105〜0.25X1050.9X105〜0.95X1055030%烧结矿70%铁矿石0.45X1050.10X1050.2X105〜0.25X1050.75X105〜0.80X1053、应充分发挥鼓风机的能力就高炉而言，要有合理的冶炼强度范围，就进风状态来说，有气温、气压、大气湿度和季节的不同，就鼓风机的运行来说，，有安全运行范围和高效率经济运转区的不同。所以，应该使风机对大气条件的变化所产生的影响尽量小些，风量大时要避免防风运转，风量小时要避免风机喘振；暂时需要最大风量时，不应要求最高的压力，否则使驱动机功率增大。总之，要避免风机出力不够或大马拉小车的现象。调节范围要适当，要使经常运行的范围处在高效率去。第二节高炉鼓风机的原理和性能一般排气压力在（1.15〜7.0）X10-iMPa的风机称鼓风机。鼓风机是一种能量转换的工具，可分为叶轮式或透平式（离心式和轴流式）和容积式（活塞式和旋转式）两类。过去，小高炉（小于28m3）使用罗茨鼓风机。大、中型高炉使用轴流式和离心式鼓风机。1、罗茨鼓风机罗茨鼓风机的结构原理如图8-1。在机壳内有两根平行轴2,带动两个“8”字形转子1分别反向旋转。当转子旋转时，空气从进风口5吸入空腔4，而空腔6和7的气体被逐出出风口。罗茨鼓风机的气体是在容积不变的情况下升高压强的，可称“等容压缩”。这类风机叫“定容式”或“容积式”风机。调节风量只能采用高压空气部分防控或引流至低压管的办法。切忌不能用关闭进、出风口的方法调风量，否则可能发生机械故障。两转子间及其和机壳之间保持0.4〜0.5mm的间隙，以避免引起接触摩擦，转子得以高速旋转而不需润滑。间隙过大会大量泄露影响效率。当进出口压差愈大，间隙漏风也愈严重。可见，这种风机的风压有一定限制，一般约在（1.2〜2）X10-1MPa范围，送风量小于400m3/min。理论排风量（即流量qv）与转子外圈直径。、转子长度L及其外轮廓形状有关。当转子外形呈渐开线时，流量最大，转子转一圈则qv=0.8545O2L2。因有间隙泄露，实际流量Q为：Q=0.1592qvw•nv式中W转子转速，r/s;nv体积效率，随风压而变，一般罗茨风机为0.93。由上式看出，转速一定时，罗茨风机送出的风量基本不受管路风压波动的影响。电动机轴瓦率（N・KW）决定于送风系统的压力损失。HQN=K、k60•102nanm式中H——为初始和终了风压之差，MPa；na——绝热效率，约为0.75；nm——机械效率，约为0.90；K——电动机功率备用系数。运行中，一般转速不变，风量也不变，所以N取决于H。2、离心式鼓风机有效容积55m3以上高炉常用此种风机。利用旋转的叶轮，推动气体质点运动，产生离心力，从而提高气体的势能和动能，送出具有一定压力和容量的风。鼓风机叶轮的形状见图8-2。叶轮旋转时，气体沿轴向流入，当气体在叶片间流动时，气体的动能与势能都有增加，获得机械能的气体沿径向流出。为了使离心风机能产生较高的风压，往往将几个叶轮装在同一轴的机壳中串联使用，一般成“多级离心风机”，又叫“透平鼓风机'。每个叶轮就是鼓风机的一个级，一般经过2~5级叶轮就能将气体由低压变为高压（2X105〜5X105Pa）°H作叶轮愈多，获得的压力愈高。大型离心式鼓风机常为两边进气中间排气的结构，工作叶轮多达8~10级。离心式鼓风机叶轮的圆周速度为250〜300m/s。风量与转速成正比，风压则和转速的平方成正比。平时风量随风压大小而变化，而风压又自动限制在某个限度内，无论设备系统的阻力情况怎样，风压都不能超越这一限度。如关闭出风口，这时气体随不能排出机外，也无气体吸入，风机内部的风压不会继续升高，只是机内的气体随着叶轮旋转而已。故又称它为“定压式风机”，允许变动出风口或进风口开启程度来调节风量。图8-3为四级离心式高炉鼓风机的构造。空气自进风口2进入第一级的叶轮3,在离心力的作用下，提高了速度和密度的空气从叶轮顶端排出，进入环形空间扩散器4,在扩散器内空气的部分动能转变为压力能，已压缩的空气在经固定的导向叶片5,流向下一级叶轮，经过四级叶轮，将空气压力提高到出口需要的水平，在最后一级叶轮的导轮之后，装有蜗壳，以汇集及引导气流流向机壳的排气管口，排气管口为一圆锥形扩散段，以将气体的部分动能转变为压力能。在一定的吸气条件下，离心式鼓风机的风压、效率及功率随风量与转速而变化的关系曲线，叫做鼓风机的特性曲线。图8-4为用于1500〜2000m3高炉的K-4250-41-1型离心式鼓风机的特性曲线。图8-5为用于1000m3高炉的K-3250-41-1型离心式鼓风机的特性曲线。离心式鼓风机的特性曲线有以下特点：⑴风机风量随外界阻力（要求的出口压力）增加而减少，反之风量会自动增加。当高炉炉况波动，炉顶压力或炉内料柱阻力变化时，风机出口压力的波动会引起风量的变化。为了保证高炉在所规定的风量下工作，鼓风机设有风量自动调节机构。图8—3四级离心式高炉鼓风机1一机壳；2一进气口；3一工作叶轮；4一扩散器；5一固定导向叶片；6一出气口16000114000(12000[16000114000(12000[10000800060004000风:ft,m3/min图8—4K—4250—41—1型离心式鼓风机特性曲线图8-4K-3250-41-1型鼓风机特性曲线当风机的转速改变时，风量和风压也随之变化，故可以依靠自动控制风机的转速，来使风量保持在所规定的范围。⑵风机风压过低时，风量达到最大区段，此时原动机功率也增加，故大量放风时会到导致原动机过载。⑶风机风压过高时，风量迅速减小，超过飞动线（也叫喘振线）时，出现倒风现象，这时风机和管网系统内的气体，不断往复振荡，风机性能被破坏，出现周期性剧烈振动的噪音，风机处于飞动状态而损坏，这种现象叫喘振现象，必须防止。产生喘振现象的边界线，如图8-4、8-5上的点划线表示。鼓风机只能在喘振边界线右边的安全运行区范围内工作，一般为喘振边界线向右风量增加20%处，偏左运行危险，偏右运行不经济。⑷风机转速愈高，风压一风量曲线末尾的一部分线段越来越陡。因此，当风量过大时，压力降低很多，中等风量时，曲线较平坦，效率也较高，这一个较宽的高效率区间，称为经济运转区。⑸风机的特性曲线是随吸气装填的不同而变的。图8-4、8-5的特性曲线是在特定的吸气条件下测得的。由于大气温度、压力和湿度等气象条件的变化和各地区海拔高度的不同，其风量（风的质量流量）的变化是很大的。同一风机同一转速在夏季的出口风压往往要比冬季出口风压低20%〜25%。因此，当应用风机特性曲线时，必须根据高炉所在地区和不同季节的气象条件，作风量和风压的折算。3、轴流式鼓风机随着高炉有效容积的扩大，要求鼓风机设备体积小、效率高。离心式鼓风机体积庞大、制造困难，功率消耗多。而且离心式鼓风机气体方向和在叶轮内的方向成垂直，使其效率降低。为减少气体转向，使之沿着轴向吸入和排出，出现了轴流式鼓风机。轴流式鼓风机是利用装有叶片的叶轮将能量传递给气体。图8-6为多级轴流式鼓风机简图。静叶系统（导流叶系列）固定在机壳上，和机壳一起构成定子。工作也系统，即动叶系列固定在转子上，转子支撑在轴承上，轴承既承受整个转子的径向载荷，又承受风机工作时所产生的轴向力。一个工作叶片和它后面的一片导流静叶的组合叫做轴流式风机的一个级，轴流式鼓风机均为多级的，一般为5~10级。其工作原理：当原动机带动转子高速旋转时（圆周速度可达200〜300m/s），气体从轴向吸入，经过进口导流器，依次流过轴流式风机的各个级。在叶片连续旋转推动下，使之加速并沿轴向排出，从而获得动能和势能，气体离开最后一级后，经出口导流器和出口扩压器流向排气管口。图8-6多级轴流式鼓风机简图每一级导流静叶片用来使气体流入下一集时具有必须的速度与方向，同时还由于其能的减小而使气体得到压缩。进气管口的作用是使气体能均匀进入环形收敛器，收敛器是为了使进入进口导流器前的气体加速，并具有较均匀的速度场和压力场。出口导流器是为了使气流在出口处具有轴向速度，一级为了压缩气体。在出口扩散器中，由于气体动能的减小气体继续增压。轴流式鼓风机的构造见图8-7。由于气体在轴流式鼓风机中被片螺旋推进，沿着轴向流动而没有转折，加之各种叶片装置、扩散器、吸气与排气管口等通流部件都比离心式鼓风机更合理，即风机叶片具有最佳翼型，且其静叶片角度又可调。所以和能力等同的离心式鼓风机相比，尺寸小，效率高（提高效率10%以上）；同时由于调节静叶片角度，可以扩大风量的变动范围，提高风机的稳定性，适于为大型高炉鼓风，广泛应用于大型高炉。我国新建1000m3以上的高炉，均采用轴流式鼓风机。国产固定叶片的Z-3250-46风机早已在梅山厂和攀钢等高炉上正常运转。宝钢1号高炉为全静叶可调轴流式鼓风机，并采用同步电动机驱动，最大风量时8800m3/min，最大风压为0.61MPa。图8—7轴流式鼓风机1一机壳；2一转子；3一工作动叶；4一导流静叶；5一吸气口；6一排气口多级轴流式风机的使用范围受4条接线的限制（见图8-8所示）。曲线1为喘振线即飞动线，曲线2为旋转失速线，曲线4为第一级阻塞线，3为末级阻塞线。对静叶可调型风机，静叶动叶各有一条末级阻塞线。当风机工作在喘振区时，风机中的某一级就会出现正失速而导致的现象，一般来说大量区的喘振又末级叶栅的正失速所引起，小流量区的喘振由第一级叶栅的正失速引起。一般在特性曲线图上设计一条防喘振线，叫放风线。工况点到该线时就放风，以降压增量的方法避免喘振，喘振线与放风线的距离间隔，应按风量留约10%余量。旋转失速的影响：当风机在小流量区运行时，气流流入叶栅的正冲角增大，使叶片背面气流脱落，并逐渐向背弧方向传播，从而形成旋转失速，在小流量区域旋转失速形成一个区，成为旋转失速区。旋转失速区运转使叶片产生并应力而导致疲劳破坏，从外部不易发现不正常现象，它是逐渐产生破坏的迹象仅当风机运行至某一天，因叶片经受长期疲劳达到极限后，才出现严重破坏，此破坏是很危险的。第一级阻塞线是在大流量区，风机在第一级阻塞线为运行，由于流速增加，超过一定值时，叶片上出现负失速，使流过该叶片处的流量减少，而两边流道的流量则增加，最后导致整个叶轮的负失速。但是流过鼓风机的流量不可能无限增加，在给定吸气条件下，若通过第一级叶栅上的气流速度达到音速（马赫数等于1）时，即使在提高转速或改变静叶角度，流量也不会增大，这就是鼓风机的第一级阻塞界限，鼓风机的最大风量也取决于它。它只造成阻气现象，而不产生对叶片的周期性交变应力，故对叶片危害不大。图8-8轴流鼓风机工况范围末级阻塞线是在低压区，当风机出口压力降低时，鼓风机内的气体将膨胀而加快流速，并在末级叶栅上达到音速，这是即使再降低出口风压，也不会影响鼓风机的工作状况，者就是末级阻塞现象。由此会导致末级叶栅前（按气流方向）的气压升高，末级叶栅后的气压降低，使其前后压差加大，显然在此线以下运行时不利的。可见，鼓风机安全运行有一个范围，一般称此为安全运行区或稳定工作区，不同形式的鼓风机这个区域的边线也不完全一样。如果鼓风机在安全运行区以外工作，就会发生事故，甚至会把鼓风机毁掉。鼓风机正常运行范围应是其稳定工作区加上各种安全措施（如防喘振放风线、防阻塞线和压力限制线等）之后的区域，可称此范围为鼓风机的有效使用区。图8-9为转速和静叶角均可调的轴流式鼓风机特性曲线，它反映出鼓风机的有效使用区。横坐标是鼓风机出口风见谅，以吸入状态下的体积流量为单位（m3/min）；纵坐标是风机压力比，即排气绝对压力与吸气压力之比。从轴流式鼓风机特性曲线可以看出：⑴风机流量随外界阻力（即要求的出口压力）增加而减少得不多，越是大流量区，几乎成了与风压坐标相平衡的直线，这样有利于高炉稳定风量操作。但根据高炉鼓风量来判断炉况时，必须注意到当风压波动时，风量的变化反映迟钝，甚至不动。这与建立在离心式鼓风机特性曲线上传统的风量关系观念是不同的。⑵与离心式鼓风机比较，其特性曲线较陡，允许风量变化范围窄，即稳定运转区较窄，可见轴流式风机效率高的优越性只有在高炉稳定风量操作时才能真正地发挥出来，如果原料条件差，风量调节贫乏，风机的工作效率必然降低，当其效率与理论效率的比值降到0.9时，轴流式风机的高效率的特点就发挥不出来了。所以在考虑是否选用轴流式风机时机要考虑建厂的具体条件又要考虑可能达到的精料水平。轴流式鼓风机的自动控制系统主要有定风量、定风压、防喘振、防阻塞控制器及逆流保护器等。轴流式风机对灰尘很敏感，吸入空气要过滤，常用的油浸过滤器是使空气通过图8-9轴流鼓风特性曲线吸入状态气压：752mmHg（752X133.322Pa）；气温20°C；相对湿度：72%；N=21800KW；n=3860r/min，E=1含油的移动金属网板而除尘的，但鼓风中含油会污染叶片使性能降低。另一种是干式的，以化学纤维制的布膜为滤材，这种尼纶布是连续卷取式的，通过一定时间以后，布膜前后压差达到一定值时，就自动卷起，后续的布膜再起过滤作用，效果较高的是化学纤维布制的布袋除尘器。为了解决轴流式鼓风机的噪音（比离心式鼓风机大10dB左右），要设消音器和隔音罩。目前我国不少高炉采用离心式鼓风机，在新的通用设计中，推荐255m3以下的高炉采用离心式鼓风机，620m3以上的高炉均采用轴流式鼓风机。第三节鼓风机的驱动与调节高炉鼓风机主要采用蒸汽透平驱动，其次是电动机驱动。风机系统设置风量自动控制装置，在高炉操作变化时，自动保持风量为所规定的值。离心式鼓风机是通过调节鼓风机转速来调节风量，因此，现有大中型高炉的离心式鼓风机多采用蒸汽透平驱动，依靠自动控制蒸汽透平的转速来调节风机的风量。轴流式鼓风机的静叶片栅角度多为可调的，利用静叶可变机构，可以在轴流式鼓风机转速一定的情况下，实现风机特性的大幅度变化，使大容量的轴流式鼓风机也可以采用电动机驱动。电动机驱动与蒸汽透平相比较，建设费用少，设备比较紧凑，能在10〜20min内起动（蒸汽透平机要2〜4h），操作人员较少。为了防止鼓风机的喘振现象，保证鼓风机的安全，必须设置喘振自动防止装置。即在风机排气管上安装放风阀，当风机风量减小或风压增加到临近喘振边界线时，自动打开放风阀，使一部分风量经由放风阀排入大气或排入风机吸风管内，使风机的风量仍较喘振边界线的风量为大，以避免可能产生的喘振现象。如图8-10所示，风机在A点以定风量运转时，如高炉内的租损增大，风压达到B点，则立即打开放风阀，风机沿BC线运行到C点处，这是风压保持C点的值，而由于BC间的风量经放风阀放掉，入炉风量仍为Q0，高炉内的阻损减少时，风机又自动沿BC线逆向返回到B点，放风阀完全关闭。图8-10防止风机喘振原理第四节高炉与鼓风机配合高炉有合适的风压风量要求，鼓风机有它的名牌（或额定的）风量风压，二者并不是一回事，高炉要求的运行于调节范围和鼓风机提供的安全运行范围，特别是高效率的经济区范围，也不是一回事。所以炉机配合时很重要的，它不仅影响高炉生产水平和效率，还影响基建投资的合理和运行中能源利用的程度。在一定的冶炼条件下，炉机选配得当，使二者的生产能力都能得到充分的发挥。即不会因炉容过大受制于风机能力不足，也不会因风机能力过大而让风机经常处在不经济区运行或放风操作，浪费大量能源。选择风机时应给高炉留有一定的强化余地时合理的，一般为10%〜20%左右。大风量，虽然高炉可以强化，利用系数提高，但每天的实际产铁量却比应得的少。如4250m3/min风机，在原燃料和操作条件相近时，若是配到1719m3高炉可比配到1513m3高炉每天多生产100t生铁。马钢高炉在其它条件基本不变的情况下，只将炉容有250m3扩大到300m3，就使日产量提高50t。较比降低30〜60Kg/t。所以不宜片面追求高炉强化指标，要注意单位产量的俄投资，这是衡量设计的高炉与风机配合的指标。为充分发挥风机能力，在可能范围内应扩大炉容。鼓风机运行工况点必须在鼓风机有效使用区内。工况点的确定，首先要考虑气象修正系数，这是因为高炉所需风量是按标准状态下计算的，但是大气的温度、压力和湿度则因地因时而异，鼓风机的吸气条件并不是标准状态，因此必须用气象修正系数来修正。例如，按西南某地设计的Z-3250-46风机，在沿海某厂试车时，风量增加了13.8%，夏季运行时还增加了7.7%。说明吸气条件不同时鼓风机的特性曲线不同。考虑大气状况影响的换算公式为：qv=^XQ或Q=qv/K式中qv鼓风机出口风量，m3/min；Q一鼓风机特性曲线上工况点的容积流量，m3/min；K——风量修正系数。P=K’XP’式中P——某地区鼓风机实际出口风压，MPa；P’——鼓风机特性曲线上工况点的风压，MPa；K——风压修正系数。我国各类地区风量修正系数K值及风压修正系数K’值见表8-3。风量修正系数K值可按PV/T=P,V,/T,的理想气体状态方程式计算，在扣除大气中湿分所占区的体积。表8—3我国各类地区风量修正系数K和风压修正系数K'一类地区二类地区三类地区四类地区五类地区KK'KKKKKK'KK'夏季0.550.620.70.790.750.850,80.90.940.95冬季0.680.770.790.890.900.960.961.080.991.12全年平均0.630.710.730.830.830.910,88L00.921.04注：地区分类按海拔标高划分：高原地区：一类一一海拔约3000m以上地区，如：昌都、拉萨等；二类一一海拔1500〜2300m地区，如：昆明、兰州、西宁等；三类一一海拔800〜1000m地区，如：贵阳、包头、太原等；平原地区：四类一一海拔高度在400m以下地区，如。重庆、武汉、湘潭等；五类一一海拔高度在100m以下地区，如鞍山、上海、广州等。确定鼓风机的工况点时还要考虑管网特性曲线，见图8-11.风机在一定转速下的特性曲线A8,随着外界阻力增大，工况点自然是由A向B移动，即风压上升风量减小，直到最高点B，产生倒风现象，风机严重振动，此即飞动点。至于工况点时在AB线上的哪一点，这就看管网特性，即在气体流动的管网中的压量关系。一般随风量增加风压也相应增加，如图中OC（常压操作时）、OD（高压操作时）。显然管网特性曲线是要通过O点的，具体确定的工况点则是管网特性曲线与风机特性曲线的交点E和尸，当高炉采用常压操作，需要的压力低、风量小，要在经济工况区运行，高压操作时，能使压力有一个提高的可能。如高炉难行憋风时，管网特性曲线将变陡，工况点也随之而上升。鼓风机最大送风能力应能满足高炉在夏季达到最高冶炼强度时的需要，如图8-12；AB风量Q图8-12高压高炉鼓风机工况区示意图两点，以免在夏季风机能力不足而影响高炉生产。其次在冬季，风机出力较大时，要求它能保证高炉在最低冶炼强度下操作而不放风或不进入飞动区，如上图中CD两点。图中ABCD范围就是运行工况区。第五节提高风机的出力和风机串、并联对于已建成的高炉，由于生产条件改变，感到风机能力不足，或者新建高炉缺少配套风机，都要求采取采取措施，满足高炉生产的要求。提高风机出力的措施主要有：改造现有鼓风机本身的性能。如改变驱动力，增大其功率，使风量、风压增加；提高转子的转速使风量风压增加；还可以改变风机叶片尺寸，叶片加宽和改变其角度均可改变风量。改变吸风参数，改变吸风口的温度和压力，如喷水降温，设置前后加压机，均可提高风机的的出力。通常的办法是同性能的风机串联或并联。风机串联即在主风机吸风口前置一加压机，使主风机吸入的空气密度增加，由于主风机的容积流量是不变的，因而通过主风机的空气量增大，不仅提高了压缩比，而且提高了风量，提高了风机出力。串联用的加压风机，其风量可比主风机稍大，而风压较低。两个风机串联时，风机的特性曲线低于二者叠加的，两风机串联距离、管网的影响。同时，在加压风机后设冷却装置，否则主风机温度过高。一般串联时为了提高风压。如果高炉管网阻力很大，高炉透气性差，而不需大风量，串联后可获得好的效果。风机并联一般选用同性能的风机并联，把两台鼓风机的出口管道顺着风的流动方向合并成一条管道送往高炉。并联的效果，原则上时风压不变，风量叠加。当管网阻力小，需风量大的，可采用风机并联送风。为了保证风机并联效果，除两台风机应尽量采用同型号或性能相同外，每台鼓风机

的出口，都应设置逆止阀和调节阀。逆止阀用来防止风的倒灌，调节阀是用来在并联时两机调到相同的风压，同时，因为并联后风量增加，其送风管道直径也要相应扩大，使管线阻力损失不致增加。串联、并联送风的方法只是在充分利用现有设备的情况下采用，但它提高鼓风机的出力程度是有限的，虽然能够提高高炉产量，但风机的动力消耗增加，则是不经济的。表39-4为不同溶剂高炉所配用的风机系列表39-4不同容积高炉所配用的风机系列炉容(m3)风机型号风压(Pa)风量(m/min)转速(r/min)功率(kW)传动方式备注13罗茨式SD60X480.5X1058475590电动罗茨式SD60X480.6X105120960185电动28罗茨式SD60X780.6X105200960280电动200-4-1离心式0.5X1052002950350电动P260-41-1离心式0.8X105260500电动35300-21-1离心式0.9X105300800电动100D400-41-1离心式1.0X105400800电动250〜多级离心式日4级1.6X1051000<5000<3000电动300700-2为离心式1.0X1057005500/48001300/1180或汽动620AK-15001.5X1051500调速汽轮<6000汽动轴流式2.5X1052000机直接传动10003250离心式2.8X10532502500/325012000汽动3250轴流式3.5X10527003000/4850D-2700-11.6X1052500/4000500轴流式3.0X1053000调速汽轮机直接传动14000K-4250-41离心式3.0X10542502500/3250轴流式3.0X1054250调速汽轮机直接传动2000K-4250-41离心式3.0X10542502500/325014000汽动轴流式3.5X105〜4.5X1056000调速汽轮机直接传动第六节加湿、脱湿和富氧鼓风加湿鼓风大气中含有一定水分，自然湿度一般为1%〜3%，湿度因时因地而异，并随气候变化而波动。鼓风湿度的波动必然引起炉况的波动。为了稳定炉况，必须稳定鼓风湿度。有效方法是采用加入蒸汽调节的方法，使鼓风湿度稳定在一定水平。加湿鼓风的意义不仅在于稳定炉况，而且具有强化作用，它是本世纪50~60年代强化高炉冶炼的有效措施之一。随鼓风进入高炉的蒸汽，在风口前炉缸中同碳发生分解反应：H2o+c==co+h2由反应H2O-H2+2O2可知，鼓风中带入1molH2O，相当于带入1/2molO2，也就是提高了鼓风含氧量，同时富化了煤气，增加了还原性气体H2和CO(相当于富氧)。这就是加湿强化的实质。H2O分解血药吸热。这一热量若用风温来补偿，则可保持原来的炉缸温度，否则将引起炉温波动。因此，在某种意义上加湿相当于降低了风温。鼓风中含H2O量每增加1g/m3，相当于降低风温6°C。若提高氢气还原率，则可能相当于4C〜5C。例如，鼓风含3%H2O,计示风温为1144C，其补偿后的“干风温度”是多少？此时的鼓风湿度为3X8=24g/m3，故干风温=1144-6X24=1000C，即相当于降低了风温144C。正是由于加湿对炉温的这一调节作用，可以同高风温和高压操作相配合，充分发挥热风炉的潜力，使高炉接受尽可能高的风温而不破坏顺行。因此在不喷吹燃料的高炉上，加湿鼓风仍不失为方便而有力的调节手段。脱湿鼓风本世纪70年代以来，由于喷出燃料技术的应用和发展，在喷吹燃料的高炉上都不加湿了。这是因为喷吹燃料加热分解所消耗的热量，同加湿水分分解一样需要提高风温来补偿。在这种情况下，就不一定采取加湿手段。但不必完全取消加湿设施，保留该设备，以便在停喷燃料时可及时加湿，发挥其调节作用。然而鼓风中的自然湿度仍然存在于变化，是炉况不稳定降低炉温和喷吹效果的因素。为杜绝这种影响，脱去鼓风水分，使其绝对含H2O量稳定在很低的水平，这就是所谓脱湿（干燥）鼓风新技术。鼓风脱湿可减少其水分分解消耗热，相应提高了干风温度。鼓风脱湿装置按原理分主要有几种型式：⑴氯化锂脱湿法。用氯化锂（LiCl）作脱湿剂吸收空气水分。吸水后的氯化锂可加热再生，循环使用。但再生需要消耗许多热量，而且吸附脱湿过程会使湿风潜热变成显热，使鼓风机吸入空气温度升高，导致其功率消耗增加。这种方法又有干式、湿式之分。湿式氯化锂脱湿对鼓风机叶片还有腐蚀作用；干式氯化锂脱湿装置的管理比较复杂。⑵冷却脱湿法。特点是不需脱湿剂，技术比较成熟，但电耗较大。此法又有鼓风机吸入侧冷却法和出口侧冷却法之分。前者需要大型冷冻机，但只需在吸风管道上设置，易于安装、调节，尤以节能和增加鼓风机风量为最大优点。后者不需要冷冻机，但是会导致冷风的热量损失以及鼓风出口压力的损失。⑶冷却加氯化锂联合脱湿法。可将鼓风湿度降到很低的程度，但能耗大，运行维护管理均较复杂。上海宝钢1号高炉采用鼓风机吸入侧冷却脱湿法。其流程和脱湿装置的主要参数见图39-13和表39-5.富氧鼓风为了强化高炉冶炼，提高冶炼强度，同时降低焦比（燃料比），采用富氧鼓风是个有效方法。富氧鼓风是在风中加入工业氧，使鼓风含氧量超过大气含氧量（21%）。常用的富氧方式是将制氧机出来的氧气，用单独的管道送到高炉鼓风机的吸入侧加入，以便均匀混合，富氧流量的控制采用比率控制，根据比率设定器设定的比率，在氧气流量调节计中调节供氧量。随着制氧成本的降低，高炉富氧鼓风作为强化手段得到了普遍应用，富氧率达到4%或更高。图39-13宝钢高炉鼓风机冷却脱湿流程表39-5宝钢1号高炉脱湿装置主要参数入口出口项目空气量（m/min）温度（°C）相对湿度（%）含氧量（g/m3）温度（C）含湿度（%）工|况夏季平均最高（设计条件）年平均790079003216838012.92.59.06.0需要能量（负热量），（kJ/h）脱除水分（Kg/h）4310000016600000111403270第七节《全可控涡》节能型离心鼓风机三元叶轮转子技术三元叶轮国内外发展情况目前国内外三元叶轮设计可划分成两大类：正命题设计方法；逆命题设计方法。前者是先有叶轮的几何形状和尺寸在进行叶轮内流场分析，根据分析结果判断叶轮设计的好坏，再去修改所设计叶轮的形状和尺寸知道满意为止。不难想象，这类设计方法，不仅要求设计人员具有很丰富的判断和修改设计经验，而且设计周期也较长；后者是先有所希望的流场，后有可得到这一流场的叶轮几何形状和尺寸。它可克服了前类设计方法的不足，为工业界所广泛欢迎。这一类设计方法首先是由美国北方研究与工程公司（NREC）所创立，并很快为美国CLARCK公司、DELAVEL公司、日本日立公司、三菱重工及意大利新比隆公司等多家世界著名透平压缩机制造厂家所采用。我国沈阳鼓风机厂引进的意大利新比隆公司及日本日立公司的离心压缩技术，即为该技术的七十年代末和八十年代初的产品。该方法的特点是利用三元流动正命题公式，通过输入叶轮内两或三根流线上的叶片压力面与吸力面速度差沿流线的分布，通过一系列假定，实现了用一种流场求得叶轮几何形状和尺寸的反命题目的。由于它未能解决叶轮内全部流场控制与叶片光滑可加工之间的矛盾，只能控制叶顶和叶根两条流线上的流动状态，当叶片较宽或叶轮由轴向转径向曲率半径（轴向尺寸）较小时，叶片高度上流场变化剧烈，则叶轮的流动效率将会下降甚至使计算机设计计算发散。《全可控涡》三元叶轮设计方法，解决了叶轮内全部流动状态控制与叶片光滑可加工之间的矛盾，在设计时采用独特的三元流动逆命题公式，输入叶轮内全部流体质点的“涡”（速度环量Rcu）分布，通过计算机数值计算直接得到三元叶片的型面，从而达到控制叶轮内部全部流体质点的速度分布。这种设计方法不仅大大缩短了用于叶轮设计的计算机时（仅为NREC的1/15〜1/20），而且可确保宽叶片或小轴向尺寸条件下设计计算收敛。效率可比NREC型三元叶轮提高2%以上，较常规（二元）设计叶轮提高效率8〜10%，流量范围扩大10〜30%，整机效率可达82〜87%，节能2〜10%，《全可控涡》技术的特点按《全可控涡》技术设计制造的节能型离心式鼓风机的整体特性曲线平坦，流量调节范围为：75〜105%。单级喘振流量最小可达正常设计点流量的30%，通常值为50〜70%，而按常规设计制造的离心式鼓风机整体喘振流量一般为设计点流量的75%左右。《全可控涡》节能型转子的这一特点为机器的安全运行和操作带来了极大地方便。正是由于《全可控涡》设计方法可确保宽叶片或小轴向尺寸条件下设计计算收敛这一特点，将它用于对现有机器增产节能改造工程可保持原有机组轴向尺寸不变、机壳不变、基础不变、转子动力学特性不变，仅对转子及隔板组件重新设计和制造，可使老机组提高压力10〜75%、增大流量10〜30%（视原动机的能力而定）。用于新机设计，可在减少转子轴向尺寸，减小机组占地面积的同时，保证转子动力学的稳定性，即提高了机器的可运行可靠性。D系列高炉鼓风机性能对比见表39-6第八节鼓风机的操作一、机组启动前的准备工作按电机操作规程，做好电机启动前的准备工作，并通知35KV变电站，取得35KV变电站同意后，准备好开机必要的工具。检查机组所有螺栓是否拧紧，并确认一切正常。检查油箱中的油位应比最高油位线高出30〜40mm，并准备一定量的润滑油。检查冷却水管路是否通畅无阻，无泄漏现象。检查所有仪表的配置及其灵敏度（风压表、油压表、水压表、电流表、电压表等）。检查气体管道上的所有阀门的手动、电动部分，是否灵活好用，进风阀门应调整在5〜10度的位置，出气管道中的阀门应关闭，并打开放风闸门。对机组进行盘车，无磨刮现象。检查并调整机组的所有连锁装置。1）主电机与电动油泵的连锁。主电机只有在电动油泵启动后，才能全面启动，主电机拉闸停机时，电动油泵即启动运行。2）轴承温度N65°C时，发出声光预告信号。轴承温度N75C时发出声光紧急信号主电机连锁启动停机。3）润滑系统主进油管油压W0.07MPa，发出声光预告信号，连锁自动启动油泵，润滑系统，主进油压＜0.05MPa,发出声光紧急信号，主电机联锁自动停机。4）鼓风机转子的轴向位移+0.5mm时，发出声光预告信号，轴向位移+0.8mm时，发出声光紧急信号，主电机联锁自动停机。5）电动机前后轴承温超过65°C时，发出声音预告信号，超过75°C时，发出声音紧急报警信号，主电机联锁自动停车。二、机组的启动及运行启动电动油泵，检查润滑系统是否畅通无阻，油箱中油位是否正常。调整润滑系统高低压油路的油压，高压油为0.6MPa，低压油为0.1MPa。检查进入各轴承的润滑油温度保持在25C〜35C，否则应对润滑油进行冷却或加热。风机工、电工一起启动风机（启动前通知动力厂）。机组在启动过程中，要仔细用听诊器听测机组各机体内部的声响，注意各轴承齿轮啮合，主油泵和密封等工作情况，如发现不正常振动和声响时，应立即采取措施，直至停机，检查或排除引起不正常现象的原因。主电机达到额定转速时，主油泵开始正常工作。此时油压应高于0.1MPa，各轴承温度应低于65C，进风阀门应开到20。。冷却器出口油温达到40C时，打开冷却水保持轴承进口处油温在30〜40C之间，要求冷却器内的水压应低于油压。观察鼓风机的机壳在温度上升时的膨胀是否正常。风机不可连续两次启动，间隔时间应在15分钟以上。在给高炉送风，各阀门的开启过程中，必须做到风量风压稳定上升，不可操之过急。三、停机

表39-6序号参数名称符号单位4000KW电机驱动的鼓风机3200KW电机驱动的鼓风机“全可控涡”三元流产品同类产品“全可控涡”三元流产品同类产1风机型号D1300-300/96D1200D1100-280/96D100(2工作介质空气空气空气空气3吸入介质密度Pinkg/m3281.1661.1111.12S4进气温度tinC962028205进气压力PinKpa(A)130098.196956进气容积流量（进气态）Q.inm3/min11171200110010007进气容积流量（0°C标态）Q.innNm3/min30010839468748排气压力PoutKpa(A)3.125194280274.9进排气压力比g862.99692.91672.88810多变效率npoi%57007984.776.711工作转速RPMr/min400048936121612112原动机效率NmotKW450.065940003200320013供风品质流量能耗水平kW・h/万m3450.0659506.1648452.9377502.811415用电话通知高炉工长，准备停机。打开放风阀门，同时关闭送风阀门。将进风阀门管道90%〜95%。按停机按钮。注意停机时，电动油泵应自动启动，停机后20分钟停泵或轴承箱流出的油温低于45^停泵。电动油泵停转后，方可停冷却水，并排除冷