大型高爐鼓風機擴容改造實踐

魏英豪，侯長波,馬金龍

（首鋼遷鋼有限公司動力作業(yè)部，河北遷安 064400）

1 概述

首鋼遷鋼公司現(xiàn)有三座高爐，分別是一號高爐（2560m3）二號高爐（2560m3）三號高爐（4000m3），動力作業(yè)部目前有四臺高爐鼓風機，3#風機為公共備用機組，它是瑞士蘇爾壽SULZER有限公司（以下簡稱蘇爾壽）1980年生產(chǎn)的，至今已運行三十多年，機組老化，動靜葉片磨損。3#風機概況:全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機，電機拖動，變頻啟動，PLC控制，靜葉角度調(diào)節(jié)范圍是42～79°。

各機組性能參數(shù)如表1所示。

表1 各機組性能參數(shù)

2 風機改造方案的提出

2.1面臨的問題

一是三號風機是上世紀八十年代瑞士蘇爾壽設備，對其改造本身就是對國內(nèi)鼓風機技術成熟程度的一次考驗，沒有成功的案例可以借鑒，存在失敗的風險。二是現(xiàn)有的輔助設備、管路等需要同步的改進和完善。三是機械結(jié)構(gòu)完成后，需要對電氣及自動化系統(tǒng)同步升級改造，保證機組啟動時并網(wǎng)成功。

2.2 改造方案的提出

由于三高爐的參數(shù)要求及當?shù)貧庀髼l件對高爐鼓風機提出的參數(shù)要求見表2。

從表1、2中可以看出，遷鋼動力作業(yè)部3#高爐鼓風機已經(jīng)不能滿足給三高爐正常生產(chǎn)的要求，且設備已經(jīng)運行了近20年，設備嚴重老化，能耗高，運行不安全，為了保證高爐生產(chǎn)，遷鋼公司決定與陜西鼓風機（集團）有限公司（以下簡稱陜鼓集團）合作，對3#高爐鼓風機進行擴容改造。

鑒于高爐在鼓風機改造過程中無備用機組，而且要求時間短、投資省，經(jīng)過與鼓風機廠家認真研究與論證，提出了以下改造方案：

（1）鼓風機主體改造為AV100-17鼓風機，使出口壓力增大5%～15%；

（2）原AV100-19鼓風機供油系統(tǒng)及電氣、儀表系統(tǒng)進行升級改造；

（3）原AV100-19鼓風機基礎不改動；

表23#高爐及當?shù)貧庀髼l件對高爐鼓風機提出的參數(shù)要求

（4）原AV100-19鼓風機主電機36MW不改動；

（5）原AV100-19鼓風機進風、送風管道和閥門不改動。

3 風機改造方案的實施

3.1 主體設備的改造

全靜葉可調(diào)軸流壓縮機本體主要由機殼、進氣室、葉片承缸、調(diào)節(jié)缸、轉(zhuǎn)子、葉片、密封套、進口圈、擴壓器、軸承及軸承箱等構(gòu)成。本次擴容改造主要是對風機機械部分進行改型，更換了風機轉(zhuǎn)子、靜葉承缸、調(diào)節(jié)缸、進口圈和擴壓器，轉(zhuǎn)子由19級減少到17級，并在葉片長度上有所增長。本次改造所有葉片均采用進口材料X20Cr13鍛件銑制而成，并采用三元流設計，前三級采用Ni-P防腐蝕鍍層，前面2～3級采用50%或60%反動度葉片，最后兩級采用90%反動度葉片，其余級采用80%反動度葉片。擴壓器采用鑄鐵鑄造，并選用新型的直線型結(jié)構(gòu)型式，與原曲線型擴壓器比較，可使軸流壓縮機整機效率進一步提高。靜葉啟動角度由14°改為20°，釋放角度由 42°改為 36°，最大角度由 79°改為 86°。

實踐證明，3#風機改造后的風壓可達 0.48 MPa，風量可以滿足三高爐正常生產(chǎn)的需要。機組充分利用了全靜葉可調(diào)機靜葉可調(diào)的特點，最大限度的優(yōu)化出一套合理的運轉(zhuǎn)參數(shù)，滿足了高爐對冷風的需要，實現(xiàn)了為三高爐正常生產(chǎn)供風的目的。

表33#風機節(jié)能改造后與4#風機運行參數(shù)比較

3#風機節(jié)能改造后與4#風機運行參數(shù)見表3。

如表3所示：改造后的三號風機與原四號機比較，效率提高，節(jié)能降耗作用明顯。由理論計算驗證得，在此工況下，給三高爐供風的風機有效功率為24134kW，鼓風機綜合效率為85.2%，4#鼓風機綜合效率為81.8%，綜合效率提高3.4%。

3.2 系統(tǒng)配套設備的改造

在高爐鼓風機系統(tǒng)中，為了保證機組的安全可靠運行，系統(tǒng)的配套設備也起著非常重要的作用。其中，包括潤滑系統(tǒng)和自控系統(tǒng)，以及其他重要的儀表及閥門，必須在技術和質(zhì)量上給機組的安全運行提供保證。系統(tǒng)改造前后情況見表4。

防喘振調(diào)節(jié)系統(tǒng)是軸流鼓風機非常重要的一個機組安全保障系統(tǒng)。在高爐及風機的意外情況出現(xiàn)時（如氣阻、逆流、超速等）有可能引起風機在小流量、背壓高（即超出曲線之外）運轉(zhuǎn)，會引起風機的強烈振動，風機發(fā)生喘振，因此，性能曲線的安全余量設定在7%左右，為風機提供了有效的防喘振保證。

表4 系統(tǒng)改造前后油壓情況 MPa

備注：潤滑油系統(tǒng)和動力油系統(tǒng)蓄能器壓力分別為 5.5 MPa 和 4.5 MPa。

3.3 改造安裝工期

從設備拆除至風機安裝調(diào)試投運實際施工工期僅為一個月，試車成功后，安全穩(wěn)定運行至今。

此方案大大縮短了設備的安裝改造周期。

4 結(jié)論

本次改造有以下特點：

1）設計方案簡單，施工方便，簡單易行，施工工期短。

2)無需重復建設，降低投資費用。

3）投資少，見效快。

可見，這種針對生產(chǎn)需要進行的大型高爐鼓風機擴容改造不僅提高了綜合利用效率，節(jié)能效果顯著，而且在滿足高爐生產(chǎn)的同時，為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本，也為冶金行業(yè)的大型鼓風機技術改造項目提供了寶貴的經(jīng)驗。