助燃风机的配置数量

早期的热风炉系统大多采用分散送风,即每座热风炉单独由1 台助燃风机送风。随着高炉向大型化方向发展,配套的助燃风机设备能力也相应增大,分散送风方式随之出现大容量电机频繁启动及噪音等问题。为便于生产管理及设备安全运行,现代设计的热风炉系统普遍采用集中送风方式。

集中送风方式一般配置2 台助燃风机,采用一用一备的方式生产,助燃风机出口输出的经过加压的空气先经助燃空气总管送至各热风炉跟前,再通过助燃空气支管与各热风炉燃烧器连通。对于特大型高炉的热风炉系统,如5000 m3级高炉,助燃空气使用量可达到220 000 nm3 /h,如采用2 台助燃风机一用一备方式,则一方面单体设备体型大,设备制造维护难度高,另一方面造成备用风机极大的设备能力闲置,投资成本高,间接形成浪费。根据此种情况,特大型高炉的热风炉系统可以配置3 台助燃风机,采用两用一备方式生产。对于某些改造型项目,新增的助燃空气用量超出了原助燃风机系统能力,在现场布置允许的情况下,也可以采取新增1 台助燃风机以满足用量需求,从而形成两用一备的格局。集中送风方式下,按两用一备配置风机时,两台工作风机并联送风。

3 助燃风机设备选型

热风炉生产所需的助燃空气压力通常在15 kpa以下,介质常温,按照风机分类方法,助燃风机属于离心式通风机。助燃风机设备选型的参照有性能曲线、风机出口风量和风机出口压力。

3.1 性能曲线

⑴ 风机性能曲线。

常见的风机性能曲线有q-h( 流量-压力) 曲线,q-η( 流量-效率) 曲线,如图1 所示。其中q-h 曲线上k 点处表示流量很大的工况点,称为临界工况。当风机工况点在曲线上k 点左侧时,随着风机出口流量增大,风机出口压力提高,此时风机处于不稳定的工作状态; 当风机工况点在曲线上k 点的右侧时,随着风机出口流量增大,风机出口压力下降,此时风机处于稳定的工作状态。q-η曲线上a 点是风机的很率点,当风机运行在该点附近时,风机则处于很的运行状态。通常运行( 使用) 效率大于80%的称为节能风机[3]。一般而言,前向叶片风机容易获得高压力、大流量,结构紧凑,但效率相应较低; 后向叶片风机不易得到高压力,体积较大,但效率相对较高,可达80~90%。


在确定风机工况运行时的风量和风压后,对于目标风机而言,由工况流量和工况压力所确定的点必须落在其q-h 曲线上临界点k 的右侧,并且与工况流量对应的风机效率应在q-η曲线的很率点附近,不得低于很率90%,由此选定的风机才能在实际工况下稳定地运行。

⑵ 管道系统性能曲线。

风机在工作中的实际状态除与风机本身特性有关外,还与其所连接的管道系统特性有关。风机在系统中的作用就是将旋转的机械能转换为气体的压力能和动能,从而克服气体流动时的管道阻力。从能量守恒的角度看,输送流量为q 的气体所需的能量等于风机做功传给气体的能量。

以图2 为例,图中的管网系统曲线表示在一定的管网条件下,输送一定流量的气体而要克服管道阻力所对应的压力。当风机在性能曲线上b 点运行时,对应的风机流量为qb,风机出口压力为pb;此时,在管网系统中输送流量为qb的气体需要克服管道阻力而要求的气体压力为pc。由于pc>pb,风机的出口流量将不断减小直至qa,此时pc= pb=pa,风机传递给气体的能量与管道阻力达到平衡,通过自调节的平衡过程,风机将在a 点稳定运行。

风机参数换算

按照风机样本选择风机时,经常会出现风机使用地的气压、温度、气体密度与风机设计条件不一致,此时需要对风量、风压及轴功率参数进行换算,以得到风机使用地实际工况条件下的性能参数。参数换算如下:

⑴ 实际风量q1。

式中: q0-标准状态下所需的风量,m3 /h; p0-标准状态定义的气体压力,1.01×105 pa; p -风机使用地的大气压力,pa; t-风机使用地的空气温度,℃。

⑵ 风机出口的实际全压pt1。

式中: pt0-风机样本性能表给出的风机出口全风压,pa; ρ1 -风机工业的标准气体密度,1. 20 kg /m3 ; ρ0-风机样本给出的测试条件下的大气压力,kg /m3。

⑶ 实际轴功率n1。

式中: n0-风机样本性能表给出的风机轴功率,kw; ρ1-风机使用地的空气密度,kg /m ; ρ0-风机工业的标准气体密度,1.20 kg /m3。