应用三元流技术提高风机效率

张立冬

（山东莱钢股份有限公司炼铁厂，山东 莱芜 271104）

应用三元流技术提高风机效率

张立冬

（山东莱钢股份有限公司炼铁厂，山东 莱芜 271104）

主抽风机是烧结生产工艺中的关键设备，主要作用是为烧结机提供有效的风量进行抽风烧结，风量大小直接影响烧结矿的产量，此次将对风机定子和转子的构造进行改造，风机进气箱和叶轮进风口分别采用分流技术使其进气气流均匀分布，减小气流湍流回旋损失。同时通过叶轮内部的三元立体空间无限分割及对叶轮流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流体流动的数学模型，依据三元流动理论设计出来的叶片形状为不规则曲面形状，叶轮叶片的结构可适应流体的真实流态，提高了风机整机的运行效率和烧结矿产量。

烧结；风机；改造；三元流

老区105M2烧结机在2003年进行扩容改造后，与之匹配的主抽风机仍然沿用原来的，尤其在高炉经过扩容改造后，烧结矿的供应显得愈发紧张，烧结机满负荷生产仍然需要从型钢倒运烧结矿，其根本原因在于主抽风机风量不足，成为制约烧结矿产量增加的瓶颈。厂里技术部门曾提出重建计划，但是考虑到投资巨大，尤其现在公司处在困境时期，全部更新计划难以实施。利用先进技术对现有设备进行改造，是既经济又实惠的途径，三元流动理论就是把叶轮内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流体流动的数学模型，依据三元流动理论设计出来的叶片形状为不规则曲面形状，叶轮叶片的结构可适应流体的真实流态，能够控制叶轮内部全部流体质点的速度分布，因此，应用三元流动理论设计的风机，运行效率得以显著提高，具有明显的节能效果。

1 目标

由于风机电机额定电流360A，所以通过计算设计，对转子改造后风量可以提高到10500m3/min，较之前风量增加1000 m3/min。

2 现状诊断

（1）对整个烧结工艺进行诊断（问题树与相关性分析），如图1所示。

（2）对生产组织过程进行诊断（价值流分析），如图2所示。

（3）对烧结矿产量和风量的关系进行分析。风量在烧结生产中具有极其重要的意义, 以致在操作方针中有“ 以风为纲”或“ 以风保产”的字样, 甚至在科教书中也写明：“ 垂直烧结速度和产量与通过料层的风量近似成正比关系。”据资料介绍，烧结产量和有效风量有关，数据如表1 所示。

图1

图2

所以垂直烧结速度和产量与通过料层的风量近似成正比关系，风量每增加1%，产量增加1%。

3 改善措施及实施过程

表1 产量增长率与有效风量增长率的关系

表2 SJ9500-1.0/0.855改造SJ10500-1.0/0.855——改造前后数据对比表

（1）改造原理。三元流动理论就是把叶轮内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流体流动的数学模型，依据三元流动理论设计出来的叶片形状为不规则曲面形状，叶轮叶片的结构可适应流体的真实流态，能够控制叶轮内部全部流体质点的速度分布，因此，应用三元流动理论设计的风机，运行效率得以显著提高，具有明显的节能效果。

（2）改造内容。离心风机的改造包括二大部分内容，第一部分是定子的系统改造，第二部分是转子的系统改造。

改造内容：①离心风机定子的改造：在风机的整体设计上，风机进气箱和叶轮进风口分别采用分流技术使其进气气流均匀分布，减小气流湍流回旋损失，有效的提高了机壳进气室的流通效率，也提高了风机整机的运行效率。②离心风机转子的改造：叶轮改造主要通过叶轮内部的三元立体空间无限地分割，通过对叶轮流道内各工作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流体流动的数学模型，依据三元流动理论设计出来的叶片形状为不规则曲面形状，叶轮叶片的结构可适应流体的真实流态，能够有效控制叶轮内部流体质点的速度分布。

（3）改造结果及结论（表2）。

4 结论

通过表2中的数据对比分析，该烧结主抽风机改造后进气负压与原来基本相同，进气风量提高了11%，运行电流相比原来增加了约6.45%。其余各项性能参数满足现有生产条件，且风机目前运行良好。该风机安装完，前期运行出现短时间的转子振动主要与进气温度过高有关，再者转子与轴瓦也有个磨合期，截至目前该风机已经运行平稳。

5 效益计算

（1）增产效益。根据风量每增加1%，产量增加1%的结论，可以得出一台风机改造后，风量增加11%，产量增加11%，1#烧结机每天产量月3000吨，所以1#烧结机提高产量约300吨/天。（事实验证：当风机改造完成后，当天3台烧结机产量达到11000吨，其中因风机风量增加导致产量增加约300吨/天）。

（2）1台烧结机年效益为：300吨/天×50元/吨×365天=54.75万元。

（3）当风机改造后，烧结矿产量就可以满足高炉需求，就可以实现上述价值流分析中的未来状态，那么取消掉的浪费源可以带来的效益如下：倒运费：1500吨/天×5元/吨×365天=273.75万元。

（4）运行电流相比原来增加了约6.45%，原运行电流为310A。310A×6.45%×6000V×0.98× ×24h÷1000×0.75元×365天×1台=134万元。

（5）其他效益。①同时烧结矿粉化率减少，烧结矿料结构不再复杂，使高炉炉况稳定，生产效率提高，此处效益无法计算。②由于风量增加，废气温度上升，机头349㎡电除尘器效率增加（原来由于废气温度低，导致机头除尘器内部结露，极板极线损坏严重，大修时间短），对机头除尘器使用周期延长。每年约减少极板极线更换费用200万/年。

（6）烧结机年经济效益约共计：54.75+273.75-134+200=394.5万元。

TQ221.21

A

1671-0711（2016）12（下）-0055-02