1、焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)的選擇 張宴欣 劉維民（中冶焦耐工程技術(shù)有限公司，鞍山114002) 孫寶東（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司煉鐵新廠，南京210035) 煤氣鼓風(fēng)機(jī)是焦化廠輸送煤氣的重要設(shè)備。鼓風(fēng)機(jī)的操作是否穩(wěn)定，調(diào)節(jié)是否靈活，是否高效節(jié)能，是否能適合焦?fàn)t煤氣量的周期性波動，并可實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)前吸煤氣管道壓力自動調(diào)節(jié)，對于煤氣凈化系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)至關(guān)重要。煤氣鼓風(fēng)機(jī)的選擇應(yīng)遵循國家相關(guān)的節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策，選擇性價(jià)比高的技術(shù)和設(shè)備，以達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)的目的。 1 煤氣鼓風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)制造的特點(diǎn) 焦?fàn)t煤氣的特點(diǎn)是密度小、難壓縮、易燃、易爆、流量變動頻繁、含有焦油等雜質(zhì)，并有一定的腐蝕性。根據(jù)焦?fàn)t

2、煤氣的上述特點(diǎn)，煤氣鼓風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計(jì)采用了不同的氣體動力學(xué)方法與制造方式。1.1 常規(guī)葉輪風(fēng)機(jī) 主流機(jī)型為常規(guī)葉輪兩級壓縮，其設(shè)計(jì)的效率取值較低。制造方式為控制葉輪直徑以及轉(zhuǎn)速（線速度），葉片采用板材壓制單圓弧葉片，控制葉片進(jìn)口角度以及出口角度，與葉盤葉蓋組焊而成。優(yōu)點(diǎn)是制造簡單，成本比較低；缺點(diǎn)是技術(shù)落后，效率低，能耗高；制造精度難控制，造成能耗進(jìn)一步增大。葉輪流道內(nèi)存在較大的渦流損失，而且由于介質(zhì)流動不順暢，容易造成介質(zhì)中的焦油附著沉積在葉輪流道內(nèi)，容易造成葉輪失去平衡，需要蒸汽吹掃，使機(jī)組不能長時(shí)間連續(xù)工作，同時(shí)增加了工人勞動強(qiáng)度。 考慮到介質(zhì)具有腐蝕性，葉輪材質(zhì)一般選用不銹鋼；同時(shí)考慮

3、到大量的焊接，所以要求材料強(qiáng)度高、含碳量低。材料主要以2Cr13、X12Cr13、FV520(B）為主，近年多用FV520(B)超低碳沉淀硬化不銹鋼。1.2 直線元素三元葉輪風(fēng)機(jī) 德國KKK和日本荏原公司的主流機(jī)型為半開式直線元素三元葉輪單級高速。設(shè)計(jì)效率取值比較高，多變效率可以達(dá)到80%82%，制造方式多為鈦合金精密鑄造葉輪。優(yōu)點(diǎn)是單級壓縮結(jié)構(gòu)相對簡單，效率比較高，制造成本適中，加工制造比較精細(xì)。缺點(diǎn)是工作轉(zhuǎn)速比較高，葉輪線速度較高，要求材料強(qiáng)度高，售價(jià)昂貴。 綜合介質(zhì)的腐蝕性、線速度要求高的問題，葉輪材料多選用鈦合金材料。考慮到鈦合金材料昂貴和機(jī)械加工難度大，通常采用精密鑄造工藝，故只能采

4、用半開式葉輪，并采用模型級鑄造葉輪車削外圓和葉片高度來靠近氣體動力學(xué)計(jì)算的方法制造，對風(fēng)機(jī)的效率造成一定影響。1.3 “全可控渦”三元葉輪風(fēng)機(jī) 主流機(jī)型為“全可控渦”三元葉輪兩級壓縮。其設(shè)計(jì)的效率取值較高，多變效率可達(dá)到86%。制造方式為：按照氣體流動的最佳軌跡，采用整體鍛件在五坐標(biāo)加工中心上，將三元葉片直接銑制在葉輪輪盤上。優(yōu)點(diǎn)是葉輪加工精度高，效率高，節(jié)能，且風(fēng)機(jī)可靠性高。缺點(diǎn)是葉輪材料利用率低，加工成本高。葉輪材質(zhì)選用FV520 (B)超低碳沉淀硬化不銹鋼。 2 技術(shù)來源2.1 常規(guī)葉輪風(fēng)機(jī) 技術(shù)含量低，在設(shè)計(jì)上采用傳統(tǒng)的二元設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)制造均處于較低水平。主要制造廠商為沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠和陜西

5、鼓風(fēng)機(jī)廠。2.2 直線元素三元葉輪風(fēng)機(jī) 設(shè)計(jì)方式是采用NREC三元葉輪設(shè)計(jì)商務(wù)軟件，煤氣鼓風(fēng)機(jī)比較具有代表性的是德國KKK和日本荏原公司。2.3 “全可控渦”三元葉輪風(fēng)機(jī) 由上海賽爾機(jī)泵成套設(shè)備有限公司自主創(chuàng)新和集成，并擁有全部知識產(chǎn)權(quán)，其設(shè)計(jì)方法與加工方法都擁有國家專利，處于國際領(lǐng)先水平。主要制造廠商為上海賽爾機(jī)泵成套設(shè)備有限公司。 3 煤氣鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)方式及技術(shù)特性 為適應(yīng)煤氣流量的變化，并保持焦?fàn)t集氣管內(nèi)煤氣的壓力穩(wěn)定（其波動范圍為10Pa左右），應(yīng)根據(jù)煤氣鼓風(fēng)機(jī)特性曲線，對煤氣鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)，使煤氣鼓風(fēng)機(jī)處于穩(wěn)定工作區(qū)，以滿足生產(chǎn)正常的要求，以下為目前普遍采用的幾種形式。3.1

6、液力偶合器 液力偶合器是以液體為工作介質(zhì)來傳遞功率的傳動裝置，通過改變偶合器工作腔內(nèi)液體的充滿度來改變在輸入軸轉(zhuǎn)速不變時(shí)輸出軸的轉(zhuǎn)速。煤氣鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子與液力偶合器輸出軸相聯(lián)，在煤氣鼓風(fēng)機(jī)原動機(jī)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，通過液力偶合器來改變煤氣鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)煤氣鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)。液力偶合器屬耗能性調(diào)速方法，調(diào)速范圍窄、控制精度差、延遲性較明顯、存在機(jī)械損耗和轉(zhuǎn)差損耗、效率低，但一次性投資小，操作費(fèi)用低。3.2 前導(dǎo)向調(diào)節(jié) 前導(dǎo)向調(diào)節(jié)裝置是一種由若干個(gè)前導(dǎo)向葉片通過機(jī)械連桿相連，并置于煤氣鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口側(cè)，通過調(diào)節(jié)葉片角度來改變煤氣鼓風(fēng)機(jī)煤氣輸送量，其作用同進(jìn)口調(diào)節(jié)方法。3.3 調(diào)速電機(jī) 當(dāng)煤氣鼓風(fēng)機(jī)原動機(jī)為

7、電動機(jī)時(shí)，通過改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速，即調(diào)速電機(jī)，來改變煤氣鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)煤氣鼓風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)。表1 焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)比較項(xiàng)目 國內(nèi)常規(guī)葉輪 進(jìn)口直線元素三元葉輪 全可控渦三元葉輪 葉輪形式 焊接葉輪 半開式鑄造葉輪 整體銑制葉輪 風(fēng)機(jī)內(nèi)功率估算，kW 744 650 620 偶合器調(diào)速機(jī)組軸功率估算，kW 826 706 674 偶合器調(diào)速配置電機(jī)功率，kW 1000 800 800 變頻電機(jī)調(diào)速軸功率估算，kW 791 677 646 變頻電機(jī)功率，kW 900 800 710 兩種方式軸功率差，kW 35 29 28 鼓風(fēng)機(jī)本體估價(jià)，萬元臺 120 800 280 鼓風(fēng)機(jī)組成套估價(jià)，

8、萬元套 200（配套國內(nèi)設(shè)備） 800（配套進(jìn)口設(shè)備） 430（配套國內(nèi)一流設(shè)備） 年耗電量（偶合器調(diào)速機(jī)組軸功率估算變頻電機(jī)調(diào)速軸功率估算），萬kWh/萬kWh 723.6/692.9 618.5/593.1 590.4/565.9 年電費(fèi)，萬元（以0.6元/kWh計(jì)） 434.16/415.74 371.10/355.86 354.24/339.54 單臺年節(jié)約電費(fèi)，萬元 0 63.06/59.88 79.92/76.2 設(shè)備檢修周期(包括配套設(shè)備)，年 1 2 2 采用調(diào)速電機(jī)方法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)軟啟動，而且調(diào)速范圍寬、調(diào)速均勻，節(jié)能明顯，效率高。但電動機(jī)的調(diào)速裝置一次性投資大，操作費(fèi)用高

9、。 4 各種形式煤氣鼓風(fēng)機(jī)的比較 按單臺煤氣鼓風(fēng)機(jī)年工作時(shí)間8760 h計(jì)算，各種形式煤氣鼓風(fēng)機(jī)的比較結(jié)果見表1。流量5萬m3/h，進(jìn)口壓力5kPa，進(jìn)口溫度30，出口壓力30kPa。 5 各種調(diào)速形式節(jié)能分析 1) 采用變頻調(diào)速是最節(jié)能的方式，可以降低能耗2835kW，每年節(jié)電可達(dá)16.8萬元。但是高壓變頻器非常昂貴，單臺價(jià)格約200萬元，經(jīng)濟(jì)效益并不好。 2) 采用進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)工況，本身也是一個(gè)節(jié)能方式。但是介質(zhì)中含有焦油，容易粘附導(dǎo)葉以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，影響調(diào)節(jié)效果。德國KKK公司雖有導(dǎo)葉調(diào)整的焦?fàn)t煤氣鼓風(fēng)機(jī)機(jī)組，但其導(dǎo)葉機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離葉輪，實(shí)際只能起到截流調(diào)節(jié)效果。 3) 采用進(jìn)口閥截流調(diào)節(jié)的能耗很大。工況變動頻繁，回流的機(jī)會遠(yuǎn)大于變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方式，能耗大。 6 可靠性 對國內(nèi)焦化廠使用上述三種葉輪的風(fēng)機(jī)統(tǒng)計(jì)，常規(guī)葉輪風(fēng)機(jī)一般每年至少開蓋檢修1次；直線元素三元葉輪風(fēng)機(jī)一般為2年1次；“全可控渦”三元葉輪風(fēng)機(jī)在2年以上。南京鋼鐵聯(lián)合有限公司煉鐵新廠焦化分廠(255孔6m焦?fàn)t）采用的是上海賽爾機(jī)泵成套設(shè)備有限公司生產(chǎn)的“全可控渦”三元葉輪風(fēng)機(jī)（配套800kW的電機(jī)），從2004年4月28日投產(chǎn)運(yùn)行至今，鼓風(fēng)機(jī)本體尚未打開檢修過，這表明國內(nèi)設(shè)計(jì)和制造