朱紅兵，邸連波
（上海寶鋼節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司，上海 ２０１９９９）
摘要：轉(zhuǎn)底爐已經(jīng)成為冶金固廢尤其是含鐵含鋅塵泥處置的優(yōu)選工藝設(shè)備。 針對(duì)該工藝系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)配置及存在的問題做了介紹，對(duì)比分析了污泥干燥除塵系統(tǒng)、生球烘干除塵系統(tǒng)和轉(zhuǎn)底爐燃燒系統(tǒng)等幾個(gè)典型子系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)節(jié)能改造對(duì)策，詳細(xì)闡述節(jié)能改造實(shí)踐中的關(guān)鍵點(diǎn)和節(jié)能技術(shù)的適用性，為冶金行業(yè)轉(zhuǎn)底爐風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能指明了方向。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)底爐； 風(fēng)機(jī)節(jié)能； 污泥烘干； 生球干燥； 轉(zhuǎn)底爐助燃
轉(zhuǎn)底爐技術(shù)已經(jīng)成為鋼鐵企業(yè)固廢尤其是含鐵含鋅塵泥處置的優(yōu)選工藝，在寶武集團(tuán)、山鋼集團(tuán)、河鋼集團(tuán)均建有投產(chǎn)的轉(zhuǎn)底爐。 轉(zhuǎn)底爐替代能耗高的回轉(zhuǎn)窯已是大勢(shì)所趨，但能耗占運(yùn)行成本的比例仍然較大，在“雙碳” 背景下，如何降低轉(zhuǎn)底爐能耗是其發(fā)展的研究方向［1］。 本文根據(jù)轉(zhuǎn)底爐的常規(guī)工藝流程，結(jié)合已經(jīng)實(shí)施的典型節(jié)能案例，重點(diǎn)分析風(fēng)機(jī)系統(tǒng)配置中存在的問題，為轉(zhuǎn)底爐工藝系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)節(jié)能降耗指明方向。
１ 存在問題溯源及對(duì)策分析
轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)系統(tǒng)典型工藝流程圖見圖１。
從圖１可以看出，各類含鐵塵泥經(jīng)過預(yù)處理后送入配料間相應(yīng)料倉存儲(chǔ)，經(jīng)過配料、混合、壓球及篩分、生球干燥后送至轉(zhuǎn)底爐振動(dòng)布料器，均勻布到轉(zhuǎn)底爐環(huán)形爐床。 進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐內(nèi)的生球利用爐內(nèi)1250～ 1300 ℃ 高溫發(fā)生還原反應(yīng)，其中的 ZnO粉末在余熱回收及袋式除塵中逐級(jí)回收；還原后的金屬化產(chǎn)品經(jīng)冷卻和篩分后，篩上金屬化產(chǎn)品球供高爐、轉(zhuǎn)爐使用，篩下金屬化產(chǎn)品粉料供燒結(jié)使用。
該工藝過程中風(fēng)機(jī)配置覆蓋了預(yù)處理污泥烘干、配料混合、生球烘干、轉(zhuǎn)底爐燃燒、成品冷卻和篩分及轉(zhuǎn)底爐煙氣處理等6大系統(tǒng)，以下重點(diǎn)對(duì)預(yù)處理污泥烘干系統(tǒng)、生球烘干系統(tǒng)及轉(zhuǎn)底爐燃燒等3個(gè)典型子系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)配置和存在的問題作具體介紹和分析。
1.1 預(yù)處理污泥烘干系統(tǒng)
預(yù)處理污泥烘干系統(tǒng)用于含水污泥的烘干處理，烘干過程中將產(chǎn)生110 ℃ 左右的含塵煙氣，每臺(tái)污泥烘干機(jī)各設(shè)1套除塵系統(tǒng)，將煙氣凈化后排放。 以A基地為例進(jìn)行分析，單套烘干除塵風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)為風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)量 Q＝95000ｍ3／h，全壓升pt＝5kPa，風(fēng)機(jī)進(jìn)口煙氣溫度t＝150 ℃，配套電動(dòng)機(jī)額定電流為342A。 當(dāng)風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)節(jié)門最大開度（48％）時(shí)，風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)量實(shí)測(cè)值為Q＝105204m3／h， 靜壓升ps ＝1.950kPa，全壓升pt ＝ 2.327kPa，進(jìn)口煙氣溫度為105 ℃，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流306.1A。
將原設(shè)計(jì)性能折算到實(shí)際煙氣溫度105 ℃時(shí)，則進(jìn)口風(fēng)量Q＝95000m3／h，全壓升pt＝5.595kPa。 將設(shè)計(jì)性能和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪于同一張圖中，見圖2，可見風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行在偏大流量、低壓力區(qū)域，偏離原設(shè)計(jì)點(diǎn)。
1.1.1 問題溯源分析
風(fēng)機(jī)管網(wǎng)特性曲線（流量—壓力） 是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的二次拋物線。 在管網(wǎng)各部件幾何尺寸、管網(wǎng)材料、氣體密度（溫度） 及流動(dòng)狀態(tài)不變的前提下，管網(wǎng)總阻力與流經(jīng)管網(wǎng)的流量平方成正比。 風(fēng)機(jī)的全壓特性曲線與管道特性曲線的交點(diǎn)即是風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)。 由此可見，風(fēng)機(jī)與管網(wǎng)要產(chǎn)生良好的匹配關(guān)系，必須符合以下兩個(gè)條件：
①通過風(fēng)機(jī)和管網(wǎng)的風(fēng)量要完全相等；②風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的靜壓升要等于管網(wǎng)的總阻力。 換言之，風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的靜壓升應(yīng)能在克服管網(wǎng)總阻力的前提下滿足風(fēng)量的需要。
而實(shí)際情況是，原風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)全壓折算到實(shí)際煙氣溫度t ＝105 ℃時(shí)的全壓升為 pt ＝ 5.595kPa， 靜壓升ps ＝ 5.40kPa；風(fēng)機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)時(shí)的全壓升pt ＝2.327kPa，靜壓升ps＝ 1.950kPa。
實(shí)際的管網(wǎng)阻力只有計(jì)算阻力值的36.1％ ，可見風(fēng)機(jī)靜壓升與管網(wǎng)阻力是不匹配的，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率偏低。 根據(jù)測(cè)試報(bào)告，該風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率只有40.56％ ，風(fēng)機(jī)運(yùn)行內(nèi)效率為42.7％ ，遠(yuǎn)低于原設(shè)計(jì)內(nèi)效率81％ ，同時(shí)風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)節(jié)門無法進(jìn)一步 打開，給運(yùn)行操作帶來了很多麻煩。造成管網(wǎng)設(shè)計(jì)阻力與實(shí)際阻力差異較大的主要原因在于：因?yàn)榫植孔枇υ诠芫W(wǎng)總阻力中占比很大，而用于計(jì)算局部阻力的阻力系數(shù)值一般通過試驗(yàn)方法獲取，由于各異形部件的形狀和特征不盡相同，阻力系數(shù)和理論的試驗(yàn)條件存在差異，又由于在確定最終的設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，按設(shè)計(jì)規(guī)程必須留有備用系數(shù)，各種余量系數(shù)疊加，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓余量會(huì)高達(dá)48％ 左右［2］。
1.1.2 對(duì)策分析
對(duì)照?qǐng)D2可以看出，該風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)偏離了設(shè)計(jì)點(diǎn)所在的管網(wǎng)曲線，處于大流量區(qū)，葉輪內(nèi)部沖擊損失較大；如果采用變頻調(diào)速進(jìn)行改造，風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)節(jié)門全部打開，此時(shí)電動(dòng)機(jī)屬于超電流運(yùn)行狀態(tài)，必須將電動(dòng)機(jī)頻率調(diào)整到36.5Hz（715r／min）左右，風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)與測(cè)試數(shù)據(jù)基本相同，風(fēng)機(jī)運(yùn)行內(nèi)效率略低于74％ ，和原設(shè)計(jì)內(nèi)效率81％ 存在差距。 綜合比較后優(yōu)選風(fēng)機(jī)設(shè)備改造方案。
考慮到后續(xù)除塵系統(tǒng)阻力會(huì)有緩慢上升的趨勢(shì)［3］，選擇了壓力系數(shù)0.5的樣條曲線葉型高效風(fēng)機(jī)。 改造后相關(guān)數(shù)據(jù)描繪于圖3中，在風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)節(jié)門全開時(shí)，風(fēng)機(jī)流量達(dá)到104500 m3／h，風(fēng)機(jī)全壓3.5kPa，與新設(shè)計(jì)點(diǎn)稍有差異，這是由于改造后測(cè)試期間的烘干溫度89℃ 低于改造前的煙氣溫度105℃導(dǎo)致的。
改造前電動(dòng)機(jī)平均輸入功率為136kW，進(jìn)口調(diào)節(jié)門開度在26％～33％ 之間調(diào)整。 測(cè)試期間生產(chǎn)操作人員出于保守心理，將開度調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)電流能承受的最大開度時(shí)進(jìn)行測(cè)試（約48％ ，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)基本不會(huì)用到），這也是導(dǎo)致改造后開度在48％ 左右就能夠滿足生產(chǎn)運(yùn)行的主要原因。
即使如此，由于設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化和高效機(jī)型的應(yīng)用，經(jīng)過兩個(gè)多月的運(yùn)行測(cè)試，改造后平均小時(shí)電耗為73.6kWh，節(jié)電率仍然達(dá)到45.8％ 。 同時(shí)也解決了除塵風(fēng)機(jī)易超電流運(yùn)行的問題。
1.2 生球烘干系統(tǒng)
生球烘干是物料進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行還原之前的一道關(guān)鍵工序。 烘干機(jī)有鏈篦機(jī)和網(wǎng)帶烘干機(jī)兩種方式。 生球干燥后產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過布袋除塵器凈化后，通過生球干燥除塵風(fēng)機(jī)強(qiáng)制排出。 烘干機(jī)內(nèi)部（針對(duì)鏈篦機(jī)）又增設(shè)了煙氣循環(huán)系統(tǒng)，將鏈篦機(jī)高溫段出來的煙氣粗除塵后，通過內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)送至低溫段使用，用于烘干煙氣的內(nèi)部循環(huán)。這樣需分成 ３ 個(gè)子系統(tǒng)來分析。
1.2.1 生球烘干熱風(fēng)爐系統(tǒng)
圖4為生球烘干熱風(fēng)爐系統(tǒng)。 該系統(tǒng)通過燃燒煤氣在熱風(fēng)爐內(nèi)產(chǎn)生 1000 ℃ 左右的高溫?zé)煔猓c熱風(fēng)爐低溫?zé)煔庖L(fēng)機(jī)引來的轉(zhuǎn)底爐煙氣混風(fēng)后，將熱風(fēng)爐出口煙溫降低到600～650 ℃ ，煙氣經(jīng)過空氣預(yù)熱器預(yù)熱轉(zhuǎn)底爐助燃空氣和混合煤氣后，降低到350 ℃ 左右，再通過熱風(fēng)爐高溫?zé)煔庖L(fēng)機(jī)送至生球烘干機(jī)用于生球干燥。
該系統(tǒng)中配有熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)爐低溫?zé)煔庖L(fēng)機(jī)和熱風(fēng)爐高溫?zé)煔庖L(fēng)機(jī)各 １ 臺(tái)。盡管各基地燃燒的煤氣種類和熱值有所不同，熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)基本一致。 根據(jù)實(shí)際測(cè)試結(jié)果，風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)節(jié)門最大開度在45％～ 60％ 之間，風(fēng)機(jī)設(shè)備在對(duì)應(yīng)流量區(qū)間的設(shè)計(jì)內(nèi)效率為72％ ～75％ ，新開發(fā)的高效風(fēng)機(jī)在同等條件下的設(shè)計(jì)內(nèi)效率可達(dá)到 84％ ～88％ ，并配置低壓變頻器，根據(jù)煤氣量變化調(diào)節(jié)助燃風(fēng)量，平均節(jié)電率16.1％～24.9％ 。
低溫?zé)煔庖L(fēng)機(jī)的混風(fēng)量會(huì)根據(jù)熱風(fēng)爐去往高溫?zé)煔庖L(fēng)機(jī)的溫度值（350 ℃左右）來進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 需要注意的是，在拆除舊風(fēng)機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)舊葉輪的流道積垢相當(dāng)嚴(yán)重，見圖5。 出現(xiàn)這種現(xiàn)象的根本原因在于固廢成分復(fù)雜，存在多種堿金屬（K、Na、Pb、Zn） 液態(tài)或熔融態(tài)物質(zhì)，在直接還原過程中會(huì)出現(xiàn)多種晶體相性變化，極易生成黏堵現(xiàn)象。 因?yàn)橛?0％ 左右的轉(zhuǎn)底爐煙氣通過這臺(tái)風(fēng)機(jī)回用到熱風(fēng)爐中，長期運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)在葉輪流道中出現(xiàn)比較明顯的積垢現(xiàn)象。 如果積垢出現(xiàn)不均勻脫落，葉輪將失衡，同時(shí)氣動(dòng)性能也會(huì)受到影響。 因此該風(fēng)機(jī)在選型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮積垢的影響因素，氣動(dòng)性能應(yīng)留有充分的余量，并配置變頻器調(diào)節(jié)回風(fēng)量，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率不會(huì)受太大影響。
根據(jù)設(shè)計(jì)資料可知，生球烘干段煙氣熱風(fēng)爐 的煙氣發(fā)生量設(shè)計(jì)值分別為：90000m3／ h（25萬t ／a）、80000m3／h（20萬t ／a），折算到工況狀態(tài)下， 高溫引風(fēng)機(jī)風(fēng)量處理能力分別為 205384m3／h、 182564m3／h，風(fēng)機(jī)全壓在2000 ～3000 Pa 之間， 屬于中壓風(fēng)機(jī)偏低壓力的范疇。 實(shí)際運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)實(shí)際全壓為設(shè)計(jì)值的52％～64％ 即可以滿足系統(tǒng)需求。 采用變頻調(diào)速替代進(jìn)口調(diào)節(jié)門，節(jié)電率基本為11％～13％ ，變頻運(yùn)行性能曲線見圖6。 就單套系統(tǒng)而言，投資回報(bào)率并不理想。 采用基于Clark-Y翼型開發(fā)的高比轉(zhuǎn)速離心風(fēng)機(jī)替代目前的雙凸面非對(duì)稱翼型，風(fēng)機(jī)內(nèi)效率可以在81％～87％ 之間，實(shí)際節(jié)電率優(yōu)于變頻改造效果。
可以看出，對(duì)于工況變化較小或基本恒定的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，采用風(fēng)機(jī)設(shè)備改造方案更為經(jīng)濟(jì)［4］。
1.2.2 生球烘干煙氣內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)
設(shè)計(jì)資料中將內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)氣煙氣溫度定義為 ２５０ ℃ ，或給出范圍 ２００ ～ ３００ ℃ ，但根據(jù)實(shí)際進(jìn)氣溫度來看，最高沒有超過 １８５ ℃ ，最低在１５０ ℃左右。 溫度值與設(shè)計(jì)給定值差異較大，風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速由 ４２ 變化到 ４９ 左右，葉輪型式發(fā)生變化；另外考慮到這臺(tái)風(fēng)機(jī)必須根據(jù)進(jìn)料量調(diào)整內(nèi)循環(huán)風(fēng)量，控制鏈篦機(jī)內(nèi)高溫段和低溫段的溫度場(chǎng)分布，因此采取高效風(fēng)機(jī)改造 ＋ 變頻調(diào)速的組合節(jié)能措施對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造，節(jié)電效果比較顯著。
1.2.3 生球烘干除塵系統(tǒng)
（1） 風(fēng)量平衡分析。
生球烘干除塵風(fēng)機(jī)處理的是鏈篦機(jī)內(nèi)生球烘干經(jīng)過除塵器凈化后的煙氣，煙溫一般在 90～120 ℃ 間，A基地初步設(shè)計(jì)文件注明為約95 ～110℃ ，實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與此吻合。 B基地設(shè)備技術(shù)規(guī)格書中標(biāo)明該風(fēng)機(jī)的進(jìn)口煙氣溫度為160℃ ，這也是造成該風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)、能耗偏高的一個(gè)重要因素。
工藝流程上該風(fēng)機(jī)屬于常規(guī)的工藝除塵系統(tǒng)末端裝置，但由于該除塵風(fēng)機(jī)與上述的熱風(fēng)爐高溫?zé)煔庖L(fēng)機(jī)為串聯(lián)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)在鏈篦機(jī)內(nèi)部又接入了內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，這樣在高溫引風(fēng)機(jī)、內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)、烘干機(jī)和烘干除塵風(fēng)機(jī)之間形成了一個(gè)串并聯(lián)系統(tǒng)，見圖7。 如何保證鏈篦機(jī)內(nèi)部的風(fēng)量平衡、溫度場(chǎng)分布和壓力控制，這是烘干除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行控制和節(jié)能改造時(shí)必須考慮的一個(gè)重要因素。
由于內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的引入，生球烘干除塵系統(tǒng)的實(shí)際有效風(fēng)量應(yīng)小于熱風(fēng)爐高溫?zé)煔怙L(fēng)機(jī)引引入的煙氣量，考慮鏈篦機(jī)和生球烘干除塵器的漏風(fēng)量，風(fēng)量平衡關(guān)系式見式（1）：
式中：Q1N為熱風(fēng)爐高溫?zé)煔庖L(fēng)機(jī)輸出的標(biāo)況流量，m3／h；Q1N為鏈篦機(jī)內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)輸出的標(biāo)況流量，m3／ｈ；Q2N為生球烘干除塵風(fēng)機(jī)輸出的標(biāo)況流量，m3／h；ΔαL為鏈篦機(jī)漏風(fēng)系數(shù)，一般取0.30 ～0.40；ΔαZ為多管除塵器漏風(fēng)系數(shù)，一般取0.07； ΔαB為布袋除塵器漏風(fēng)系數(shù)，一般取0.05；ΔαP為煙道漏風(fēng)系數(shù)，一般取0.03。
根據(jù)A基地的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)式（1）進(jìn)行平衡計(jì)算可知，整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)量基本平衡，但系統(tǒng)的實(shí)際漏風(fēng)率比取值偏高。 因此在實(shí)際操作運(yùn)行中，可以考慮適當(dāng)加大內(nèi)循環(huán)的風(fēng)量，降低烘干除塵風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或進(jìn)口調(diào)節(jié)門的開度，在保證生球干燥指標(biāo)的前提下，既能充分利用內(nèi)部煙氣熱量，又能降低烘干除塵風(fēng)機(jī)電耗，整個(gè)系統(tǒng)的漏風(fēng)率也會(huì)得到有效控制。
（2） 風(fēng)機(jī)改造方式對(duì)比。
變頻改造方式：將B基地生球烘干除塵風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)測(cè)性能描繪于同一張性能曲線圖中，見圖８。 實(shí)測(cè)性能完全偏離了設(shè)計(jì)點(diǎn)的性能， 改造前采用進(jìn)口調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)烘干風(fēng)量。開度只能調(diào)節(jié)到20％ 左右，鏈篦機(jī)內(nèi)負(fù)壓在許可的微負(fù)壓范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)運(yùn)行效率只有24％ 左右。 由于烘干風(fēng)量變化有限，優(yōu)先考慮采用與系統(tǒng)匹配的 風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造最為合適，但由于改造后的新風(fēng)機(jī)與舊風(fēng)機(jī)的地腳安裝基礎(chǔ)相差過大，砼基礎(chǔ)需要較大變化，而轉(zhuǎn)底爐年修時(shí)間不允許長時(shí)間停機(jī)，只能采用變頻調(diào)速方式進(jìn)行節(jié)能改造，改造 后風(fēng)機(jī)基本處于30～35Ｈz區(qū)間內(nèi)運(yùn)行。由于原風(fēng)機(jī)設(shè)備能力與實(shí)際需求偏差較大，變頻改造后的實(shí)際節(jié)電率仍然高達(dá)60％。 根據(jù)實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)，該風(fēng)機(jī)機(jī)組的運(yùn)行效率只有55.1％ ，風(fēng)機(jī)本體內(nèi)效率只有65.7％ ，與該風(fēng)機(jī)本體的最高效率點(diǎn)83.1％ 相差甚遠(yuǎn)。 以此案例說明變頻改造方式的局限性［4］。
風(fēng)機(jī)設(shè)備改造方式：將A基地生球烘干除塵風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)測(cè)性能描繪于同一張性能曲線圖中，見圖9。 由圖9可見，設(shè)計(jì)點(diǎn)與實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)全壓相差50％ 左右，如果采用變頻調(diào)速進(jìn)行改造，實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)同樣落在效率偏低的區(qū)間。 根據(jù)測(cè)試參數(shù)重新確定設(shè)計(jì)參數(shù)，研發(fā)一種與系統(tǒng)匹配的高效風(fēng)機(jī)，并對(duì)葉輪進(jìn)行改型設(shè)計(jì)，盡量提高設(shè)計(jì)點(diǎn)的內(nèi)效率。 從圖9可以看出，運(yùn)行點(diǎn)的內(nèi)效率從改造前的48％ 提高到改造后的74％ 左右，節(jié)電效率比較明顯，實(shí)測(cè)節(jié)電率≥38％。 通過以上兩個(gè)案例的剖析，可以看出，對(duì)于運(yùn)行工況相對(duì)穩(wěn)定的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的前提下，盡可能采用風(fēng)機(jī)設(shè)備更新升級(jí)的方式。
1.3 轉(zhuǎn)底爐燃燒系統(tǒng)
轉(zhuǎn)底爐助燃空氣系統(tǒng)由助燃風(fēng)機(jī)、空氣預(yù)熱器、空氣管道系統(tǒng)等組成。 每個(gè)基地轉(zhuǎn)底爐區(qū)域所用煤氣有所不同，A基地和B基地為轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的混合煤氣，C基地和 Ｄ 基地則為轉(zhuǎn)爐煤氣。 轉(zhuǎn)爐煤氣中的可燃成分主要為一氧化碳，轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t煤氣組成的混合煤氣中可燃成分主要為一氧化碳和氫氣，所以單獨(dú)燃燒轉(zhuǎn)爐煤氣時(shí)的空燃比一般為（1.21 ～ 1.44） ∶1，燃燒轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t煤氣組成的混合煤氣時(shí)的空燃比一般為（2 ～ 2.5） ∶1。 對(duì)比上述幾個(gè)基地的煤氣消耗量和助燃風(fēng)機(jī)風(fēng)量，風(fēng)量設(shè)計(jì)富余量還是很大的。
以A基地為例，將設(shè)計(jì)性能（Q ＝ 46000ｍ3／h， p ＝12.0kPa，t＝20℃）與實(shí)測(cè)性能（Q ＝24010m3／h p＝ 9.213 kPa，t≈27℃ ）描繪于同一張性能曲線圖中，見圖10。
考慮到轉(zhuǎn)底爐燃燒時(shí)的各種影響因素，改造后新風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)留有一定的冗余量，實(shí)際投運(yùn)后風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)節(jié)門開度60％ 即可以滿足要求。經(jīng)測(cè)試，風(fēng)機(jī)運(yùn)行內(nèi)效率由改造前的52％ 提高到改造后的71％ 左右，節(jié)電率約18％～20％ 。
2 節(jié)能改造實(shí)踐中的體會(huì)
2.1 風(fēng)機(jī)設(shè)備選型和設(shè)計(jì)參數(shù)偏差
2.1.1 系統(tǒng)阻力偏差
從上述幾套系統(tǒng)實(shí)際情況來看，管網(wǎng)系統(tǒng)阻力與實(shí)際值偏差過大是導(dǎo)致風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率偏低的一個(gè)主要因素。 存在差異的主要原因歸結(jié)為阻力系數(shù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)（或稱“經(jīng)驗(yàn)公式法”）所依賴的條件與實(shí)際情況有偏差造成，其對(duì)于邊界復(fù)雜和回路較多的流動(dòng)，存在一定的局限性。
文獻(xiàn)［5］指出，采用計(jì)算流體力學(xué)的方法更適用于管網(wǎng)形狀復(fù)雜、流動(dòng)變化的情況，可以更好地模擬管網(wǎng)內(nèi)的三維流動(dòng)；同時(shí)指出經(jīng)驗(yàn)公式法計(jì)算管網(wǎng)系統(tǒng)的整體阻力時(shí)為所有沿程阻力和局部阻力的線性疊加，而計(jì)算流體力學(xué)的方法則可以較好地反映各管件之間的相互影響，計(jì)算精度更高更準(zhǔn)確。
文獻(xiàn)［6］更進(jìn)一步指出，管網(wǎng)阻力計(jì)算的粗疏也是造成阻力計(jì)算額定值不準(zhǔn)確的重要原因。很多設(shè)備技術(shù)規(guī)格書中給出風(fēng)機(jī)全壓要求普遍為“5.0kPa”、“5.5kPa”、“6.5kPa”乃至“7.5kPa”、 “12.0kPa”，但如果是按照計(jì)算的結(jié)果再考慮一定的富余量，并不會(huì)出現(xiàn)如此高頻率的重復(fù)數(shù)據(jù)，必須引起相關(guān)單位的足夠重視，避免出現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的怪圈。
2.1.2 進(jìn)氣條件偏差
風(fēng)機(jī)進(jìn)氣條件一般包括：當(dāng)?shù)卮髿鈮夯蚝０胃叨取⑦M(jìn)氣端相對(duì)壓力、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣介質(zhì)成分和含量或進(jìn)氣介質(zhì)密度、進(jìn)氣介質(zhì)含塵量。在此要特別強(qiáng)調(diào)的是，很多設(shè)備技術(shù)規(guī)格書中進(jìn)氣負(fù)壓都沒有特別注明，并且進(jìn)氣溫度也和實(shí)際監(jiān)測(cè)的溫度存在一定的差距，這兩個(gè)數(shù)值的大小對(duì)進(jìn)氣介質(zhì)密度的計(jì)算影響很大，也會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)選型產(chǎn)生偏差，運(yùn)行點(diǎn)偏離原設(shè)計(jì)點(diǎn)，尤其是進(jìn)氣溫度的差異影響更明顯，需要在編制設(shè)備技術(shù)規(guī)格書時(shí)引起足夠重視。
2.1.3 模型機(jī)風(fēng)機(jī)性能真實(shí)性的論證
首要前提是原始數(shù)據(jù)庫中風(fēng)機(jī)模型的性能必須真實(shí)可靠，并且考慮到尺寸效應(yīng)的影響，在數(shù)據(jù)庫中將性能分別列出。 尤其是涉及模型機(jī)的效率確定，必須用扭矩儀實(shí)測(cè)軸功率。 如果用電測(cè)法，得出的效率是不可靠的。 模型機(jī)測(cè)試過程中的所有數(shù)據(jù)信號(hào)不能落地，必須采用記錄儀與測(cè)試系統(tǒng)直接傳輸信號(hào)，采樣周期和數(shù)據(jù)算法應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)中的條款要求。
2.2 負(fù)載下降導(dǎo)致配套電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)下降問題
在進(jìn)行節(jié)能改造前的能耗值統(tǒng)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)根據(jù)計(jì)量表統(tǒng)計(jì)出的有功電耗會(huì)低于根據(jù)電流、電壓和功率因數(shù)相乘的計(jì)算方法得出的值。排除了電壓影響和工況調(diào)整的因素（包括管網(wǎng)自調(diào)整和人工調(diào)節(jié)） 外，主要在于電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的差距造成的影響。 由于實(shí)際電動(dòng)機(jī)負(fù)載率很多在30％ ～50％ 之間，電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)比電動(dòng)機(jī)銘牌上給出的額定功率因數(shù)下降較多，所以在進(jìn)行節(jié)能測(cè)算時(shí)必須充分考慮這一因素的影響，尤其在目前普遍應(yīng)用的高效電動(dòng)機(jī)上表現(xiàn)更為明顯。因此功率因數(shù)的獲取應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)廠家提供的功率因數(shù)曲線表查得，如圖11（目前廠家很少提供），或根據(jù)配電柜上的多功能表計(jì)讀出（這個(gè)數(shù)據(jù)在前期做測(cè)算時(shí)很難得到），或根據(jù)電動(dòng)機(jī)功 率因數(shù)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式和圖表查得（這個(gè)得出的結(jié)果與實(shí)際情況也會(huì)存在差距，工程上應(yīng)用時(shí)可以作為參考）。
還有一點(diǎn)需要注意，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)因無功功線路中增加的有功損耗，在GB／T 12497《三 相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》中引入了電動(dòng)機(jī)的無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量和系統(tǒng)綜合功率損耗，在目前的節(jié)能計(jì)算中并沒有涉及，但因?yàn)楣β室驍?shù)的下降而增加的有功損耗則無疑是存在的。
2.3 變頻方式的適用性討論
從第1章節(jié)中可以看出，大多數(shù)的風(fēng)機(jī)節(jié)能改造采用了設(shè)備本體優(yōu)化更新的方式。 在初始改造方案論證評(píng)審時(shí)，大多數(shù)意見是對(duì)上述所有風(fēng)機(jī)采用變頻改造的方式，認(rèn)為可以一勞永逸，只不過因?yàn)闆]有足夠的電氣室空間或新建電氣室的位置，方才沒有實(shí)施。 從 1.2.3章節(jié)中就可以看出，雖然基地B生球烘干除塵風(fēng)機(jī)本身最高效率也可以達(dá)到83.1％ ，但在實(shí)際的管網(wǎng)特性系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，采用變頻調(diào)速改造后，其效率遠(yuǎn)偏離高效區(qū)域。
因此必須明確變頻在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中的地位，變頻調(diào)速只是一種調(diào)節(jié)手段，決定節(jié)能效果優(yōu)劣首先是主體設(shè)備———風(fēng)機(jī)。 在方案確定初期，必須從工藝需求方面確認(rèn)是否有必要進(jìn)行變頻設(shè)計(jì)。
３ 結(jié)語
轉(zhuǎn)底爐工藝為近幾年發(fā)展起來的固廢處置新工藝，其中的風(fēng)機(jī)配置和技術(shù)參數(shù)的確定需要摸索和積累。 幾條生產(chǎn)線風(fēng)機(jī)節(jié)能項(xiàng)目的實(shí)施效果顯示，平均節(jié)電率達(dá)到30％ 以上。 能耗臺(tái)賬表明，轉(zhuǎn)底爐作業(yè)區(qū)每班的電耗比改造前下降6000kWh左右，作業(yè)率保持在80％ ，25 萬t／a單條生產(chǎn)線年節(jié)電量可達(dá)到500萬kWh以上，對(duì)降低轉(zhuǎn)底爐噸原料電耗貢獻(xiàn)度比較明顯。 項(xiàng)目成果也引起了相關(guān)單位的關(guān)注和重視，在后續(xù)新生產(chǎn)線的建設(shè)過程中，對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定和配套設(shè)施開始了優(yōu)化工作。 隨著節(jié)能工作的深度推進(jìn)和其他節(jié)能新技術(shù)的綜合應(yīng)用，轉(zhuǎn)底爐產(chǎn)線的整體能耗有望得到進(jìn)一步降低。
參考文獻(xiàn)
［1］ 劉長正． 轉(zhuǎn)底爐處理冶金固廢的節(jié)能研究與應(yīng)用［J］.中國資源綜合利用，2020，40（6）：180 －184．
［2］ 吳民強(qiáng)． 泵與風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)問答［M］．北京：中國電力出版社，1998：267－271．
［3］ 劉志玲． 大型除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及有關(guān)問題探討［J］．有色金屬設(shè)計(jì)，2001，28（3）：27－30．
［4］ 徐甫榮． 高壓變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐［M］．北京：中國電力出版社，2007：109－116．
［5］ 王梟，饒杰，王弼． 管道阻力計(jì)算［J］．壓縮機(jī)技術(shù)，2018 （6）：26 －29．
［6］ ２ 張?jiān)铺铮?通風(fēng)機(jī)應(yīng)用中不節(jié)能的若干問題［J］．風(fēng)機(jī)技術(shù)，2010（1）：54－ 61．