大型高炉鼓风机扩容改造实践
2013-12-06魏英豪侯长波马金龙
魏英豪，侯长波,马金龙
（首钢迁钢有限公司动力作业部，河北迁安 064400）
1 概述
首钢迁钢公司现有三座高炉，分别是一号高炉（2560m3）二号高炉（2560m3）三号高炉（4000m3），动力作业部目前有四台高炉鼓风机，3#风机为公共备用机组，它是瑞士苏尔寿SULZER有限公司（以下简称苏尔寿）1980年生产的，至今已运行三十多年，机组老化，动静叶片磨损。3#风机概况:全静叶可调式轴流压缩机，电机拖动，变频启动，PLC控制，静叶角度调节范围是42～79°。
各机组性能参数如表1所示。
表1 各机组性能参数
2 风机改造方案的提出
2.1面临的问题
一是三号风机是上世纪八十年代瑞士苏尔寿设备，对其改造本身就是对国内鼓风机技术成熟程度的一次考验，没有成功的案例可以借鉴，存在失败的风险。二是现有的辅助设备、管路等需要同步的改进和完善。三是机械结构完成后，需要对电气及自动化系统同步升级改造，保证机组启动时并网成功。
2.2 改造方案的提出
由于三高炉的参数要求及当地气象条件对高炉鼓风机提出的参数要求见表2。
从表1、2中可以看出，迁钢动力作业部3#高炉鼓风机已经不能满足给三高炉正常生产的要求，且设备已经运行了近20年，设备严重老化，能耗高，运行不安全，为了保证高炉生产，迁钢公司决定与陕西鼓风机（集团）有限公司（以下简称陕鼓集团）合作，对3#高炉鼓风机进行扩容改造。
鉴于高炉在鼓风机改造过程中无备用机组，而且要求时间短、投资省，经过与鼓风机厂家认真研究与论证，提出了以下改造方案：
（1）鼓风机主体改造为AV100-17鼓风机，使出口压力增大5%～15%；
（2）原AV100-19鼓风机供油系统及电气、仪表系统进行升级改造；
（3）原AV100-19鼓风机基础不改动；
表23#高炉及当地气象条件对高炉鼓风机提出的参数要求
（4）原AV100-19鼓风机主电机36MW不改动；
（5）原AV100-19鼓风机进风、送风管道和阀门不改动。
3 风机改造方案的实施
3.1 主体设备的改造
全静叶可调轴流压缩机本体主要由机壳、进气室、叶片承缸、调节缸、转子、叶片、密封套、进口圈、扩压器、轴承及轴承箱等构成。本次扩容改造主要是对风机机械部分进行改型，更换了风机转子、静叶承缸、调节缸、进口圈和扩压器，转子由19级减少到17级，并在叶片长度上有所增长。本次改造所有叶片均采用进口材料X20Cr13锻件铣制而成，并采用三元流设计，前三级采用Ni-P防腐蚀镀层，前面2～3级采用50%或60%反动度叶片，最后两级采用90%反动度叶片，其余级采用80%反动度叶片。扩压器采用铸铁铸造，并选用新型的直线型结构型式，与原曲线型扩压器比较，可使轴流压缩机整机效率进一步提高。静叶启动角度由14°改为20°，释放角度由 42°改为 36°，最大角度由 79°改为 86°。
实践证明，3#风机改造后的风压可达 0.48 MPa，风量可以满足三高炉正常生产的需要。机组充分利用了全静叶可调机静叶可调的特点，最大限度的优化出一套合理的运转参数，满足了高炉对冷风的需要，实现了为三高炉正常生产供风的目的。
表33#风机节能改造后与4#风机运行参数比较
3#风机节能改造后与4#风机运行参数见表3。
如表3所示：改造后的三号风机与原四号机比较，效率提高，节能降耗作用明显。由理论计算验证得，在此工况下，给三高炉供风的风机有效功率为24134kW，鼓风机综合效率为85.2%，4#鼓风机综合效率为81.8%，综合效率提高3.4%。
3.2 系统配套设备的改造
在高炉鼓风机系统中，为了保证机组的安全可靠运行，系统的配套设备也起着非常重要的作用。其中，包括润滑系统和自控系统，以及其他重要的仪表及阀门，必须在技术和质量上给机组的安全运行提供保证。系统改造前后情况见表4。
防喘振调节系统是轴流鼓风机非常重要的一个机组安全保障系统。在高炉及风机的意外情况出现时（如气阻、逆流、超速等）有可能引起风机在小流量、背压高（即超出曲线之外）运转，会引起风机的强烈振动，风机发生喘振，因此，性能曲线的安全余量设定在7%左右，为风机提供了有效的防喘振保证。
表4 系统改造前后油压情况 MPa
备注：润滑油系统和动力油系统蓄能器压力分别为 5.5 MPa 和 4.5 MPa。
3.3 改造安装工期
从设备拆除至风机安装调试投运实际施工工期仅为一个月，试车成功后，安全稳定运行至今。
此方案大大缩短了设备的安装改造周期。
4 结论
本次改造有以下特点：
1）设计方案简单，施工方便，简单易行，施工工期短。
2)无需重复建设，降低投资费用。
3）投资少，见效快。
可见，这种针对生产需要进行的大型高炉鼓风机扩容改造不仅提高了综合利用效率，节能效果显著，而且在满足高炉生产的同时，为企业节约生产成本，也为冶金行业的大型鼓风机技术改造项目提供了宝贵的经验。
