国产汽动鼓风机组在大高炉上的应用实践 - 图文 

国产汽动鼓风机组在大高炉上的应用实践

研制报告

1.项目背景

公司三步走以后，安钢钢铁联合生产系统中的铁水供应面临不足，5座300m3级高炉同时面临国家产业政策的淘汰，根据产能和结构调整需要，公司在2009年决定启动铁前配套系列工程，作为大高炉配套的鼓风站经过考察、开会研究等全面论证，综合2200m3和2800m3汽动鼓风机组的应用情况，新建3#高炉热电鼓风站，采用两炉两机模式，站内配置两台240t/h高温高压全燃高炉煤气锅炉及一台60MW汽轮发电机组，一台汽轮机驱动的静叶可调AV100-18鼓风机组。AV100-18鼓风机组鼓风机组采用国产设备，高温高压蒸汽驱动。

2.工艺技术实施的可行性研究

2.1、针对安钢新上3#大高炉鼓风系统设备配置和选型，到兄弟单位实地考察,主要考察大高炉鼓风系统的配置和使用，国产、高温高压汽动鼓风机组在大高炉上的应用情况。 2.1.1、2009年9月1日—2009年9月5日，动力厂到唐山钢铁公司、鞍山钢铁公司进行实地考察，考察交流情况：

1）唐山钢铁公司

唐钢南区现有1座3200m3高炉，配1座鼓风机站，2007年9月投产。主设备为电动鼓风机，电机为Siemens电机，功率46000kW，轴流压缩机为陕鼓AV100-17系列，E点工况压力0.57MPa(G)，风量7160Nm3/min，功率34000kW左右；A点工况压力0.57MPa(G)，风量8130Nm3/min，功率43000kW左右。现况：供应风压0.37MPa(G)，风量6000Nm3/min左右，运行良好。备机采用从北区拆移过来的汽动鼓风机，汽机：广汽斯柯达。风机：德国GHH，风量供应能力4000-5000Nm3/min，风压0.33MPa(G)，风机采用布袋空气过滤器。 唐钢北区现有2座2000m3高炉，配1座鼓风机站，2台AV71系列风机；现有1座3200m3高炉，配1座鼓风机站，2008年3月投产。主设备为中温中压汽动鼓风机NK63/90，功率47557kW左右，轴流压缩机为陕鼓AV90-15系列，转速3720rpm，E点工况压力0.57MPa(A)，吸入风量7241m3/min，现运行稳定。站内设备用AV80-14风机1台，为三座高炉备用。风机采用负压、内滤、大气反吹机械振动清灰式布袋空气过滤器。

2）鞍山钢铁公司

鞍山钢铁公司本部现有5座2580m3高炉，配1座汽动鼓风机站，站内设7台风机，GHH风机1台，供应风量7000m3/min，风压0.49MPa(G)，Sulzer风机AV90-18系列3台，供

16

应风量6000m3/min，风压0.45MPa(G)，陕鼓风机AV80-15系列3台，供应风量6500m3/min，风压0.47MPa(G)，5开2备。现有3座3200m3高炉，配3台电动鼓风机，配置相同，1#风机2004年投产，2#3#2005年底投产。我们参观了1#电动鼓风机站，主设备电机为Siemens电机，轴流压缩机为 Man公司AV100-17产品，E点工况压力0.56MPa(G)，风量7710Nm3/min。风机采用自洁式空气过滤器。现况：电机有功25.4MW，静叶开度54°，供应风压0.38MPa，进口风量5800m3/min左右，排气温度219℃，机组轴振最大54μ，运行良好。鲅鱼圈厂区现有2座4000m3高炉，配2台电动鼓风机，配置与3200m3高炉基本相同，据Man公司介绍E点工况压力0.56MPa(G)，风量7700Nm3/min左右。

2.1.2、2010年4月22日—2010年4月27日，动力厂到首钢迁安钢铁公司进行实地考察，考察交流情况：迁钢现有2座2650m3高炉，1座4000m3高炉，配1座电动鼓风机站，站内设4台机组，开3备1。4000m3高炉鼓风机驱动方式为两极、同步电动机驱动，调节方式为全静叶可调式，额定转速3000r／min。轴流压缩机为陕鼓AV100-18产品，E点工况进气温度11.1℃，送风压力0.58135MPa(A)，进口风量8000Nm3/min，功率37669kW左右；轴流压缩机电机为Siemens电机，功率50MW。现况：电机有功功率31.6MW，静叶角度47.8°，送风压力405kPa，风量6421Nm3/min左右，轴流压缩机轴振最大24.2μm，轴承温度最大89.5℃；电机轴振最大36.5μm，轴承温度最大64.2℃。风机采用布袋式空气过滤器。虽为电动鼓风，但风机运行处于良好状态。

2.1.3、汽轮机—国内杭汽工业汽轮机较为出色，国内3200m3高炉汽动鼓风站用工业汽轮机做过3台，功率最大做到48942kW，并且在可以满足使用要求。业绩表见下表：

额定功率 用户 唐钢3200 m高炉风机 韶钢3200 m高炉风机 兴澄特钢3200 m高炉风机 333额定转速 进汽压力 进汽温度 制造时间 r/min 3719 3719 3719 MPa（a） 3.43 8.83 8.83 ℃ 435 535 535 2007.01 2007.07 08.10/11 汽轮机型号 kW NK63/90 HNK63/90 HNK63/90 47557 47300 48942 为此在2010年5月到江苏兴澄特钢考察大功率国产工业汽轮机的使用情况，考察交流情况：兴澄特钢1座3200m3高炉，汽轮机（杭汽）HNK63/90+风机（陕鼓） AV90-15，1开1备， E点工况进气温度15.2℃，送风压力0.58MPa(A)，进口风量7365Nm3/min，功率33115kW。现况：蒸汽流量121.4t/h，静叶角度49°，送风压力427kPa，风量5540Nm3/min左右，轴流压缩机轴振最大19.8μm，汽轮机轴振最大77.52μm。（安装问题）

综合分析，大高炉上国产陕鼓AV100系列轴流压缩机在用，运行良好。国产大功率

17

工业汽轮机制造和使用情况均良好，虽然组合在一起在4000m3以上大高炉上采用高温高压汽动鼓风机组国产机组目前没有，但单台机械设备制造和使用技术上是成熟可靠的。 2.2、安钢目前技术基础和实际情况分析

安钢目前2200 m3和2800 m3高炉鼓风站现有配置：

蒸汽压力：（正常/最大） 3.53/3.63MPa，蒸汽汽温度：（正常/最大） 435/460℃。 2套汽轮机（杭汽）NK63/80+风机（陕鼓） AV80-14机组，工作转速4100rpm，平均功率:19385kW，最大功率：28700kW。排气压力：3.99bar（G），E点输出流量：4400m3/min。2005年投运。

1套汽轮机（西门子）NK63/90+风机（陕鼓） AV90-15机组，工作转速3720rpm，平均功率:27693kW，最大功率：34217kW。排气压力：4.5bar（G），E点输出流量：5880m3/min。2008年投运。

平时开二备一，AV90-15机组主供2800 m3高炉，1套AV80-14机组主供2200 m3高炉，1套AV80-14机组备用。经过8年以来的运行观察， 动力厂在生产、设备和技术上积累了管理大型汽动鼓风机组的经验，结合安钢场地紧张的情况，若上电动鼓风，多余煤气须再上发电机组，一次性投资大，占地大，能量转换效率低。从这个角度分析，虽然要付出更多的努力和探索，但是总的来看，3#高炉上马汽动鼓风机组是符合安钢的实际情况的并且是切实可行的。

综合以上分析， 3#高炉鼓风机组采用国产设备，高温高压蒸汽驱动，工艺技术是可行的，有保障的。

3.项目的技术关键和技术难点 3.1、工艺形式和设备配置选择

电拖鼓风机优点：系统简单，故障率低，故障点少，启动时间短；缺点：投资大，运行成本高，富余煤气需要发电或其它形式回收利用。汽拖鼓风机优点：占地小，投资少，运行成本低；缺点：启动和恢复时间长，系统复杂，故障点多，管理要求高。结合安钢资金紧张、位置紧张的实际情况，总结我们以前2200 m3和2800 m3高炉汽动鼓风积累的经验，我们计划在大高炉上选择国产汽动鼓风机组，该机组是目前国内高炉功率最大的汽动鼓风机组。钢铁企业4000 m3以上高炉鼓风多数采用电动鼓风，采用汽动鼓风的机组只有1套，为梅山钢铁全套进口MAN公司的DK100/220R＋AV90-15中温中压汽动鼓风机组，E点平均风量7100Nm3/min，轴功率为35799kW，目前安钢计划采用的3#高炉鼓风机组是国内最大的HNK63/90/120＋AV100-18高温高压汽动鼓风机组，E点平均风量7615Nm3/min，轴功率

18

为36958kW，A点平均风量8777Nm/min，轴功率为46081kW。前面可行性研究对机组制造进行了充分考察和论证，现在从经济性来分析，机组采用高温高压蒸汽驱动的必要性，蒸汽循环热效率比中温中压机组循环热效率高13.6%左右，以目前安钢能源介质定价计算，成本降低率为10.24%。具体分析计算见下面叙述。

3.1.1、蒸汽循环热效率的提高具有很大的经济意义。首先，它能节约大量的燃料，热效率提高1%，每小时即可节约标准煤200～250kg,同时汽耗率也随之减少，致使设备尺寸和重量减小，金属消耗量减少，制造成本降低。

3.1.2、热效率的公式ηt=h1-h2/h1-h2′热效率ηt由h1 h2和h2′三个数据决定。新蒸汽的焓h1由其压力P1和温度t1决定，饱和水的焓h2′由膨胀终了的压力P2(即凝汽器中的压力)决定，参数P1、t1、P2又决定着绝热膨胀终了的焓h2，因此热效率ηt完全由参数P1、t1、P2来决定。

3.1.3、在进汽压力P1和排汽压力P2保持不变的情况下，提高蒸汽初温t1可以提高循环热效率。

T3

115T1T14T =T2230图1x2x2226t1t1s

如图1所示朗肯循环1-2-3-4-5-6-1，其进汽温度为t1（即循环的上限温度），平均放热温度T2,平均吸热温度为T1。若进汽温度由t1提高到t1′，则形成另一朗肯循环1′-2′-3-4-5-6-1′，该循环的进汽温度为t1′，平均放热温度T2?,平均吸热温度为T1?。由于吸热的上限温度提高（t1′﹥t1），平均吸热温度提高（T1?﹥T1），平均放热温度又未改变（T2=T2?），故新循环比原循环具有更高的热效率。由此可见，提高进汽温度，可以提高朗肯循环的热效率。同时从图中看出，提高进汽温度，还可以提高排汽的干度，这对汽轮机的工作极为有利。

3.1.4、在进汽温度t1和排汽压力P2保持不变的情况下，提高进汽压力P1也可以提高循环

19

热效率。

T161t15T1T144T =T22305P1P16x22x22s 如图2所示朗肯循环1-2-3-4-5-6-1，其进汽压力为P1，平均吸热温度为T1,平均放热温度T2。若将该循环的进汽压力由P1提高到P1′，则形成另一朗肯循环1′-2′-3-4′-5′-6′-1′。进汽压力提高后的循环的进汽压力为P1′，平均放热温度T2?,平均吸热温度为

T1?。提高后进汽压力，循环的上限温度t1和下限温度T2未改变，主要是蒸发段5-6的蒸

汽温度（即饱和温度）提高了，平均吸热温度由T1提高到T1?（T1?﹥T1）。因而循环热效率提高。

3.1.5、由此得出，在排汽压力P2保持不变的情况下，提高蒸汽的初参数P1、t1可以大幅度地提高朗肯循环热效率。

3.1.6、高温高压蒸汽拖动风机工艺流程：根据朗肯循环定律，高炉煤气在锅炉炉膛内燃烧将燃料的化学能转换成热能，使水加热变为过热蒸汽；在汽轮机中蒸汽的热能转换成机械能，拖动汽轮机旋转；并带动风机旋转产生具有一定压力能的压缩空气向高炉送风。

过热蒸汽在汽轮机内膨胀作功后变成湿蒸汽，湿蒸汽向循环冷却水放热，凝结成凝结水（饱和水），并经凝结水泵升压进入除氧器除氧，经高压给水泵升压送至锅炉进行热交换，从而形成汽水的密闭循环。具体流程见图3。

20