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1、设 计 与 研 究收稿日期: 2010- 09- 20 联系人: 周志安( 410007)湖南省长沙市劳动中路 1 号汽轮机替代电机拖动烧结主抽风机的探讨周志安1 谭克强1 肖业俭1 曲光明2( 11 中冶长天国际工程有限责任公司 21 青岛捷能汽轮机集团股份有限公司)摘 要 阐述了用汽轮机替代电机拖动烧结主抽风机降低成本的可行性、 可靠性, 介绍了汽轮机拖动烧结主抽风机系统、 汽轮机设计的特殊考虑及其优缺点, 分析比较了汽轮机替代电机拖动烧结主抽风机的经济性。采用汽轮机替代电机拖动烧结主抽风机技术成熟, 可实现节能降耗的目的。关键词 汽轮机 电机 烧结主抽风机 节能降耗1 前 言随着我国经济
2、平稳较快发展和经济社会环境的持续改善, 建设资源节约型和环境友好型社会的要求越来越迫切, 钢铁工业发展所面临的/ 节能减排0任务也愈加紧迫。烧结主抽风机是钢铁企业的能耗大户, 其驱动方式对钢铁厂的耗电量有较大影响, 中冶长天国际工程有限公司在唐山长城钢铁集团燕山钢铁有限公司 2 300 m2烧结机工程设计中尝试了采用汽轮机替代电动机拖动烧结主抽风机。采用汽轮机替代电机拖动烧结主抽风机,是一种能耗低且安全可靠的运行方式。 该运行方式目前在国内部分烧结厂已取得了良好的运行业绩, 也有运行实例。2 汽轮机拖动烧结主抽风机系统按照汽轮机的热力特征分类, 主要有凝汽式汽轮机、 抽汽凝汽式汽轮机、 背压式
3、汽轮机和抽汽背压式汽轮机。燕山钢铁公司 2 300 m2烧结机工程采用的是凝汽式汽轮机。211 汽轮机拖动烧结主抽风机系统的构成汽轮机拖动烧结主抽风机系统由汽轮机、电动盘车装置、 高速联轴器、 齿轮减速箱、 低速联轴器、 主抽风机等组成, 其系统构成见图 1。图 1 汽轮机拖动烧结主抽风机系统1) 汽轮机; 2) 电动盘车装置; 3) 高速联轴器; 4) 齿轮减速箱; 5) 低速联轴器; 6) 主抽风机燕山钢铁公司 2 300 m2烧结机工程主抽风系统主要性能参数如下:( 1) 烧结主抽风机1第 35 卷 第 5 期 2010 年 10 月烧结球团 Sintering and Pelletiz
4、ing型号: SJ15000双吸入后弯式风量: 15 000 m3/ min( 工况)静压升: 17 500 Pa转速: 1 000 r/ min( 2) 汽轮机型号: N6105- 3143 多级凝汽式功率: 6 050 kW转速: 3 000 r/ min进汽压力: 3143 ? 011 MPa进汽温度: 435? 10 e排汽压力: 0101 MPa进汽流量: 2615 t/ h凝汽器换热面积: 560 m2212 汽轮机拖动烧结主抽风机的主要特点烧结生产过程中, 由于料层厚度、 透气性等因素的变化, 使系统阻力发生变化, 造成烧结烟气波动。而随着烧结烟气的波动, 汽轮机驱动必须适应不同
5、烧结工况下的交变型载荷, 这就提高了对驱动机的抗冲击要求, 特别是当烟气波动较大时, 对变速器传动的冲击很大。为消除这些危害, 在汽轮机驱动烧结主抽风机的系统中, 必须设置消除不均匀载荷的缓冲装置。设计中, 在汽轮机、 齿轮减速箱和主抽风机所构成的传动链中, 采用低速弹性吸震式联轴器, 将冲击载荷消除在齿轮减速箱之外。主抽风机在运行过程中会遇到紧急停机的情况。如果主抽风机处于故障状态, 系统要像电动机拖动时一样快速停机, 以便对主抽风机进行故障检修。同时, 由于汽轮机的特殊运行要求, 停机后必须马上进行停机盘车的均匀降温, 以防止汽轮机转子发生热弯曲。为了满足汽轮机的这一要求, 必须在汽轮机与
6、齿轮减速箱的传动链中设置可快速离合的高速联轴器,使汽轮机与变速箱实施快速脱开, 以便于汽轮机独立盘车; 当主抽风机故障排除后, 又可使汽轮机与变速箱快速联轴投入, 以便机组恢复运行。该机组的高速联轴器采用了可离合操作的齿套式联轴器。通过安装在汽轮机转子后轴头上的齿套式联轴器的离合操作装置, 可将汽轮机转子与齿轮减速箱的高速轴脱离, 以便汽轮机停机后单独盘车。同时, 齿套式联轴器还可补偿汽轮机与减速器之间的不同轴度及轴向热膨胀。213 汽轮机结构本汽轮机为凝汽式, 单侧进汽, 单层布置,采用向下进汽和向上排汽的结构。汽轮机上装有疏水阀, 所有的疏水口最后都集中到疏水膨胀箱。其本身带有表面式冷凝器
7、和热井液位调节装置, 并配有起动抽气器和两级射汽抽气器以保证冷凝器能正常工作。21311 汽 缸前汽缸为铸钢件, 排汽缸为钢板焊接结构,二者通过垂直中分面相接, 上下缸用法兰面和螺栓连接。后汽缸与后轴承座采用分离结构,可消除机组热膨胀带来的转子中心误差。21312 轴 承汽轮机径向轴承采用椭圆瓦轴承。止推轴承装在前轴承座内, 其形式为弧段瓦式( 米契尔式) , 有主、 副推力瓦块, 可承受两个方向的推力, 瓦块上浇有巴氏合金。21313 转子和叶片汽轮机转子为叶轮套装结构, 调节级是带反动度的双列冲动级, 末两级为扭叶片, 整个通流部分采用全三维设计, 所有叶片均为不调频叶片。21314 汽
8、封汽轮机设有前汽封、 后汽封、 隔板汽封, 汽封结构为级间迷宫式。转子和汽缸之间需要密封的地方, 装有汽封环。汽封环固定在汽缸上,允许径向退让。在起动时, 为了保持必要的真空, 需向前、 后汽封送入密封蒸汽。21315 调节系统悬挂式自动主汽门位于汽缸前部, 新蒸汽通过其进入蒸汽室。当机组正常运行时, 主汽门中的油压克服弹簧力顶开阀门; 停机时, 油路中压力下降, 阀门立即快速关闭。调节汽阀用来调节进汽量, 而进汽量决定着汽轮机的转速和功率。调节汽阀是用油压操纵的, 各个阀碟挂在横梁上, 横梁通过两根拉杆和一套杠杆机构被装在进汽室前的油动机所带动。所有控制2烧结球团第 35卷 第 5期调节系统
9、的信号变换机构都集中装在前轴承座旁边。汽轮机采用 Woodward 505 调速器。3 汽轮机设计中的特殊考虑311 齿轮减速箱本项目中主抽风机的转速为 1 000 r/ min,而汽轮机的转速为 3 000 r/ min, 这就要求在汽轮机和主抽风机之间配备大功率、 高减速比的高精度减速器。312 汽轮机与减速器的同轴度控制汽轮机的工作温度一般都很高, 冷态与热态间温差可达 400 e 以上, 这会使汽轮机的热态轴心比冷态时高出一些。为了补偿这些位移, 汽轮机安装时要将中心压低, 以保证高温工作时的同轴度。313 高速联轴器及其离合操作在汽轮机与减速箱之间设有带离合的高速联轴节, 该联轴节在
10、静态时, 有脱开与合上功能。采用手动脱开, 便于汽轮机和压缩机启动时各自分开盘车, 冲转前合上高速联轴节, 再整机启动。当有故障出现时, 可在停机后脱开离合装置, 使汽轮机重新进入缓慢盘车状态, 确保其各部位均匀降温。314 综合考虑对于由汽轮机转子、 减速箱齿轮轴和烧结主抽风机转子组成的轴系必须进行扭矩计算,根据转子的转动惯量, 确定低速弹性联轴器和高速联轴器的选型。4 汽轮机与电机驱动烧结主抽风 机的经济性对比汽轮机拖动烧结主抽风机与电机拖动烧结主抽风机的投资对比列于表 1。按每年运行时间8000 小时, 电价015 元/ kWh, 蒸汽价格 70 元/ t 计算, 两种拖动方式下烧结主抽
11、风机的运行费用对比列于表 2。从表 1、 表 2 可看出, 虽然总投资上汽轮机拖动比电机拖动多了 780 万元, 但汽轮机拖动时能耗低很多, 每年可减少运行费用 1 870 多万元, 一年即可回收成本。且表 2 中汽耗取值较高, 生产运行较好时, 经济效益会更明显些。表 1 两种驱动方式的投资对比拖动形式配套设备名称规格型号数量投资/ 万元电机拖动主抽风机, 电机SJ150002560汽轮机拖动主抽风机 汽轮机SJ15000 N6105 -314321340注: 投资比较中仅考虑主抽风机、 电机、 汽轮机的费用, 系统投资互有增减, 未做考虑。表 2 两种拖动方式下烧结主抽风机的运行费用对比拖
12、动形式配套设备名称功率( 汽耗)运行费用/ 万元电机拖动主抽风机, 电机6 050 kW4 840汽轮机拖动 主抽风机, 汽轮机2615 t/ h2 9685 汽轮机拖动烧结主抽风机的优 缺点511 优 点1) 节能。一台 6 050 kW 的汽轮机投入使用后, 每年可节约成本 900 万元以上。2) 环保、 安全。汽轮机的动力是蒸汽, 高品位蒸汽在推动汽轮机后, 其冷凝产生的凝结水可再回到锅炉循环使用, 不会产生有害气体, 且蒸汽损耗较小。3) 汽轮机转速可调, 可根据实时工况对汽轮机进行调速, 以达到最佳经济运行。4) 汽轮机可根据烧结风机的运行工况对轴系转速及输出功率进行自动调整, 从而
13、达到节能降耗的目的。512 缺 点1) 对蒸汽供应要求较高。企业内用蒸汽要平衡, 锅炉供蒸汽要平稳, 蒸汽压力波动范围不允许超过 ? 012 MPa, 否则会影响汽轮机的运行稳定性及使用寿命。2) 相对电机驱动而言, 汽轮机升速和加负荷时间较长, 开停机较复杂。3) 检修运行费用较电机高, 操作复杂, 对操作人员的要求更高。4) 因汽轮机操作和介质的特殊性, 对主抽风机的设计、 配置、 运行、 检修要求高, 尤其是气阀的运行寿命对整个系统的安全运行及节能降耗起着非常重要的作用。32010 年第 5 期周志安 等 汽轮机替代电机拖动烧结主抽风机的探讨收稿日期: 2010- 07- 12 联系人:
14、 李军( 056015)河北邯郸钢铁集团公司贮运中心球团车间邯钢 期氧化球团生产线的设计特点及生产梁合敏 李 军 曾才兵( 河北钢铁集团邯钢公司贮运中心)摘 要 介绍了邯钢期 200万 t/ a 链篦机- 回转窑氧化球团生产线的设计特点及投产一年多来的生产情况。一年多来, 通过加强管理, 完善设备, 改进操作, 实现了长周期稳定运行, 各项经济技术指标均达到较好水平。关键词 链篦机- 回转窑 氧化球团 设计特点 生产1 前 言邯钢 期 200 万 t/ a 链篦机- 回转窑氧化球团生产线于 2009 年 6 月 1 日顺利建成投产。生产线的设计和建设, 充分总结、 汲取了邯钢 期球团和国内兄弟
15、单位的成功经验, 在 期的基础上, 对制约生产的难点问题进行了大量改进和完善, 使工艺配置、 生产流程更为完善、 先进。期球团生产线投产便实现了达产达效。运行一年多来, 通过加强生产组织管理, 不断进行操作技术改进和设备完善, 提高设备维护保障水平, 努力提高生产水平, 取得了明显效果。生产线实现了长周期稳定均衡生产, 各项经济技术指标均达到较好水平, 通过推行/ 6S0精益管理, 现场作业环境也得到了极大改善。2 设计特点211 流程设计特点期球团在工艺流程选择上基本与 期相同, 其主要流程设置为: 精矿配料 y 精矿干燥( 旁路) y辊筛( 精矿杂物筛除) y精矿高压辊磨y二次配料( 膨润
16、土、 除尘灰配入) y 混合 y造球y生球筛分 y布料 y生球干燥预热y氧化焙烧y成品球冷却y成品球储存y成品球输出。212 工艺设计特点期球团在工艺设计上较 期具有以下特点:6 结 语用汽轮机替代电动机拖动烧结主抽风机是烧结厂节能降耗的有效途径之一, 以热代电是一项值得重视和推广的技术。汽轮机拖动烧结主抽风机, 技术上成熟可行, 投资回收期短, 节能效果非常明显, 效益显著, 为钢铁行业节能降耗、 降低成本开拓了新思路。Discussion on Using Steam Turbine Instead of Electric Motorto Drive Sintering Main Sintering FanZhou Zhian et al1Abstract T he steam turbine was used instead of motor to drive main sintering fan and reduce cost, its feasibility andreliability were
