第八章高炉鼓风机

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1、K(PjCj+PiCi+PaCa)-Ct(CO2+CO+CH4)Pj1222.4a第二篇 高炉送风与煤气除尘第八章 高炉鼓风机高炉鼓风机是高炉送风系统的组成部分（送风系统包括鼓风机、热风炉、冷风管道、热风管道、混风管道、煤气管道以及管道上的阀门等） 。高炉鼓风机分为轴流式和离心式两大类。目前，轴流式鼓风机的能力已达到：风量10000m3/min；风压 0.7MPa；功率 70000KW。离心式鼓风机风量已达 5000m3/min；风压 0.45MPa；功率 22000KW。第一节 炼铁生产对鼓风机的要求1、足够的送风能力高炉鼓风机出口风量包括高炉入炉风量及送风管路系统的漏风损失。qv=(1+k

2、)q0式中 qv高炉鼓风机出口处风量，m 3/mink送风管路系统的漏风损失系数，在正常情况下，大型高炉 k=0.1，中型高炉 k=0.15，小型高炉 k=0.2。q0高炉入炉风量，即在高炉风口处进入高炉内的标准状态下的鼓风流量，m 3/min。高炉入炉风量由下式计算：qo=V有 效 I1440式中 V 有效 高炉有效容积，m 3；I冶炼强度，t/m 3.d每吨干焦的耗风量，m 3/t每吨干焦的耗风量主要与焦炭灰分和鼓风湿度有关，一般在 24502800m3/t，它可根据炉料及生铁、煤气的成分计算。= 1000式中 K焦炭、石灰石及烧结矿损耗系数，采用 0.950.98Pj每吨生铁消耗的湿焦炭

3、量， t/t；Pt每吨生铁消耗的石灰石量，t/t；Pa每吨生铁消耗的烧结矿量，t/t；Cj焦炭的固定碳含量，% ；Ci石灰石的含碳量，%；Ca烧结矿的含碳量，%；Ct生铁的含碳量，%；氮气在空气中的含量与在煤气中的含量的而笔直，一般采用 1.351.40；CO2、CO、CH 4各种气体在高炉煤气中的体积含量，%。高炉鼓风机出口风量也可根据燃烧强度（要扣除富氧）计算燃烧所需要的最大风量，加上热风炉换炉时风机自动补风的要求，再加上漏风损失。常用的参数是风量系数，指每立方米炉容每分钟鼓入风的立方米数。风量不仅与炉容有关，而且与高炉的强化程度有关。一般小高炉的冶炼强度较高，单位炉容所需的风量比大高炉多

4、些，各类型高炉单位炉容需要的风机出口风量见：表 8-1。平 原 地 区 高 原 地 区大 型 50%烧 结 矿100%烧 结 矿 2.32.62.62.9 2.62.92.93.2中 型 100%天 然 矿100%烧 结 矿 2.83.23.23.5 3.23.53.53.8小 型 100%烧 结 矿 4.04.5 5.06.6炉 容 原 料 条 件风 机 出 口 风 量 （ m3/m3min)表 8-1 高 炉 单 位 炉 容 所 需 风 机 出 口 风 量鼓风机出口风压应能满足高炉炉顶压力，并克服炉内料柱阻力损失和送风系统阻力损失。鼓风机出口压力 P 可用下式表示：P=Pt+P BF+P

5、HS式中 Pt炉顶压力，P a；P BF高炉内料柱阻损，P a；P HS送风系统的阻损，一般为 0.11050.2105 Pa。炉内料柱阻力损失与炉容大小、炉型有关，还取决于原燃料条件、装料制度和冶炼强度。送风系统阻力损失，主要取决于送风管路布置形式，气流速度和热风炉型式。不同容积高炉的炉顶 ，料柱和送风系统的阻力损失，高炉所需风压见 表 8-2。2、送风均匀稳定又有良好的调节性能和一定的调节范围 当高炉要求固定风量操作时，风量不应受风压的影响，即当风压波动时，风量不受风压的影响。也有定风压操作的，如解决炉况不顺行，热风炉换炉时暂时性波动等的影响，它要求变动风量时保证风压的稳定。此外，高炉操作

6、常要加风或减风就，当采用不同的炉顶压力操作，炉内料柱透气性变化时，都需要风机出口风量和风压能在较大范围内变动。在不同的气象条件下，例如在夏季和冬季，由于大气温度、压力和湿度的变化，风机的实际出口风量和风压必然有相应的变化。因此要求风机应有良好的调节性能和一定的调节范围。炉 容m3 原 料 条 件 料 柱 阻 损 (Pa)送 风 系 数 阻损 (Pa)炉 顶 压 力(Pa) 风 机 出 口 压 力 (Pa)4000 自 熔 性 烧 结 矿 1.5105 1.7105 0.2105 2.5105 5.1105 5.51052500 自 熔 性 烧 结 矿 1.4105 1.6105 0.2105

7、1.5105 2.5105 3.1105 4.31052000 自 熔 性 烧 结 矿 1.4105 1.5105 0.2105 1.5105 2.0105 3.1105 3.71051500 自 熔 性 烧 结 矿 1.3105 1.4105 0.2105 1.0105 1.5105 2.5105 3.11051000 自 熔 性 烧 结 矿 1.1105 1.3105 0.2105 1.0105 1.5105 2.3105 3.0105620 自 熔 性 烧 结 矿 1.0105 1.1105 0.2105 0.6105 1.2105 1.8105 2.5105255 自 熔 性 烧 结

8、矿 0.65105 0.85105 0.15105 0.25105 0.8105 1.05105 1.8105100 30%烧 结 矿70%铁 矿 石 0.55105 0.15105 0.2105 0.25105 0.9105 0.9510550 30%烧 结 矿70%铁 矿 石 0.45105 0.10105 0.2105 0.25105 0.75105 0.80105表 8-2 不 同 容 积 高 炉 所 需 的 风 压 参 考 数 据3、应充分发挥鼓风机的能力 就高炉而言，要有合理的冶炼强度范围，就进风状态来说，有气温、气压、大气湿度和季节的不同，就鼓风机的运行来说， ，有安全运行范围和

9、高效率经济运转区的不同。所以，应该使风机对大气条件的变化所产生的影响尽量小些，风量大时要避免防风运转，风量小时要避免风机喘振；暂时需要最大风量时，不应要求最高的压力，否则使驱动机功率增大。总之，要避免风机出力不够或大马拉小车的现象。调节范围要适当，要使经常运行的范围处在高效率去。第二节 高炉鼓风机的原理和性能一般排气压力在（1.157.0）10 -1MPa 的风机称鼓风机。鼓风机是一种能量转换的工具，可分为叶轮式或透平式（离心式和轴流式）和容积式（活塞式和旋转式）两类。过去，小高炉（小于28m3）使用罗茨鼓风机。大、中型高炉使用轴流式和离心式鼓风机。1、罗茨鼓风机 罗茨鼓风机的结构原理如 图

10、8-1。在机壳内有两根平行轴 2，带动两个“8”字形转子 1 分别反向旋转。当转子旋转时，空气从进风口 5 吸入空腔 4，而空腔 6 和 7 的气体被逐出出风口。罗茨鼓风机的气体是在容积不变的情况下升高压强的，可称“等容压缩” 。这类风机叫“定容式”或“容积式”风机。调节风量只能采用高压空气部分防控或引流至低压管的办法。切忌不能用关闭进、出风口的方法调风量，否则可能发生机械故障。两转子间及其和机壳之间保持 0.40.5mm 的间隙，以避免引起接触摩擦，转子得以高速旋转而不需润滑。间隙过大会大量泄露影响效率。当进出口压差愈大，间隙漏风也愈严重。可见，这种风机的风压有一定限制，一般约在（1.22）

11、10 -1MPa 范围，送风量小于 400m3/min。理论排风量（即流量 qv）与转子外圈直径 D、转子长度 L 及其外轮廓形状有关。当转子外形呈渐开线时，流量最大，转子转一圈则 qv=0.8545D2L2。因有间隙泄露，实际流量 Q 为：Q=0.1592qv v式中 转子转速，r/s; v体积效率，随风压而变，一般罗茨风机为 0.93。由上式看出，转速一定时，罗茨风机送出的风量基本不受管路风压波动的影响。电动机轴瓦率（NKW）决定于送风系统的压力损失。N=KHQ60102 a m式中 H为初始和终了风压之差， MPa； a绝热效率，约为 0.75； m机械效率，约为 0.90；K 电动机功

12、率备用系数。运行中，一般转速不变，风量也不变，所以 N 取决于 H。2、离心式鼓风机 有效容积 55m3 以上高炉常用此种风机。利用旋转的叶轮，推动气体质点运动，产生离心力，从而提高气体的势能和动能，送出具有一定压力和容量的风。鼓风机叶轮的形状见 图 8-2。叶轮旋转时，气体沿轴向流入，当气体在叶片间流动时，气体的动能与势能都有增加，获得机械能的气体沿径向流出。为了使离心风机能产生较高的风压，往往将几个叶轮装在同一轴的机壳中串联使用，一般成“多级离心风机” ，又叫“透平鼓风机” 。每个叶轮就是鼓风机的一个级，一般经过 25 级叶轮就能将气体由低压变为高压（210 55105Pa） 。工作叶轮愈

13、多，获得的压力愈高。大型离心式鼓风机常为两边进气中间排气的结构，工作叶轮多达 810 级。离心式鼓风机叶轮的圆周速度为 250300m/s。风量与转速成正比，风压则和转速的平方成正比。平时风量随风压大小而变化，而风压又自动限制在某个限度内，无论设备系统的阻力情况怎样，风压都不能超越这一限度。如关闭出风口，这时气体随不能排出机外，也无气体吸入，风机内部的风压不会继续升高，只是机内的气体随着叶轮旋转而已。故又称它为“定压式风机” ，允许变动出风口或进风口开启程度来调节风量。图 8-3 为四级离心式高炉鼓风机的构造。空气自进风口 2 进入第一级的叶轮 3，在离心力的作用下，提高了速度和密度的空气从叶

14、轮顶端排出，进入环形空间扩散器 4，在扩散器内空气的部分动能转变为压力能，已压缩的空气在经固定的导向叶片 5，流向下一级叶轮，经过四级叶轮，将空气压力提高到出口需要的水平，在最后一级叶轮的导轮之后，装有蜗壳，以汇集及引导气流流向机壳的排气管口，排气管口为一圆锥形扩散段，以将气体的部分动能转变为压力能。在一定的吸气条件下，离心式鼓风机的风压、效率及功率随风量与转速而变化的关系曲线，叫做鼓风机的特性曲线。图 8-4 为用于 15002000m3 高炉的 K-4250-41-1 型离心式鼓风机的特性曲线。图 8-5 为用于 1000m3 高炉的 K-3250-41-1 型离心式鼓风机的特性曲线。离心

15、式鼓风机的特性曲线有以下特点：风机风量随外界阻力（要求的出口压力）增加而减少，反之风量会自动增加。当高炉炉况波动，炉顶压力或炉内料柱阻力变化时，风机出口压力的波动会引起风量的变化。为了保证高炉在所规定的风量下工作，鼓风机设有风量自动调节机构。图 83 四级离心式高炉鼓风机1机壳；2进气口；3工作叶轮；4扩散器；5固定导向叶片；6出气口图 84 K4250411 型离心式鼓风机特性曲线图 8-4 K-3250-41-1 型鼓风机特性曲线当风机的转速改变时，风量和风压也随之变化，故可以依靠自动控制风机的转速，来使风量保持在所规定的范围。风机风压过低时，风量达到最大区段，此时原动机功率也增加，故大量放风时会到导致原动机过载。风机风压过高时，风量迅速减小，超过飞动线（也叫喘振线）时，出现倒风现象，这时风机和管网系统内的气体，不断往复振荡，风机性能被破坏，出现周期性剧烈振动的噪音，风机处于飞动状态而损坏，这种现象叫喘振现象，必须防止。产生喘振现象的边界线，如图 8-4、8-5 上的点划线表示。鼓风机只能在喘振边界线右边的安全运行区范围内工作，一般为喘振边界线向右风量增加20%处，偏左运行危险，偏右运行不经济。风机转速愈高，风压风量曲线末尾的一部分线段越来越