機械真空泵系統(tǒng)在煉鋼行業(yè)的應(yīng)用

摘 要：在高質(zhì)量品種鋼煉制過程中，真空精煉技術(shù)在煉鋼過程中得到廣泛運用，其真空處理系統(tǒng)由于環(huán)保及生產(chǎn)成本等條件約束，由于機械真空泵系統(tǒng)具有運行成本低、控制溫度、效果優(yōu)良等特點，鋼鐵行業(yè)開始偏向于采用機械真空泵系統(tǒng)。因此，本文針對真空泵系統(tǒng)在煉鋼行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行研究，試圖為之提供行之有效的可行性建議。

關(guān)鍵詞：機械泵；煉鋼；蒸汽泵

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.051

1 精煉用真空泵

目前，煉鋼生產(chǎn)線上精煉爐用的真空泵，主要有蒸汽噴射泵和機械真空泵。蒸汽噴射泵是一種以蒸汽流體，作為抽氣介質(zhì)來獲得真空的裝置。當(dāng)蒸汽流通過拉瓦爾噴嘴時，壓力能轉(zhuǎn)化為動能，然后形成負(fù)壓區(qū)，被抽氣體吸進(jìn)混合室，工作蒸汽由壓力能轉(zhuǎn)變來的動能傳給了被抽氣體。蒸汽噴射泵系統(tǒng)以其抽氣量大、可靠性高和造價低廉等特點得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年來，國內(nèi)市場開始出現(xiàn)電價和蒸汽價格倒置的現(xiàn)象，機械真空泵系統(tǒng)逐漸進(jìn)入了煉鋼廠的視野。常見的機械真空泵有往復(fù)式機械泵、羅茨機械泵、渦輪式機械泵等。

目前，國內(nèi)已有多套全機械式真空泵系統(tǒng)應(yīng)用在VD/VOD/RH真空精煉爐上。如山東墨龍VD真空精煉爐、包鋼VD真空精煉爐、重鋼RH真空精煉爐、萊蕪鋼鐵VD真空精煉爐等。

2 機械泵簡介

煉鋼工藝中常用的機械泵以油封旋片泵、羅茨機械泵和螺桿機械泵為主，羅茨機械泵一般用作真空系統(tǒng)的主泵。它是利用一對8字型轉(zhuǎn)子，在泵殼中保持一定的間隙，作等速反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生吸氣和排氣的作用。兩個轉(zhuǎn)子被支承在泵殼內(nèi)的兩個側(cè)面端蓋的滾動軸承中，依靠一對可調(diào)節(jié)的同步齒輪，使兩個轉(zhuǎn)子在高速反向旋轉(zhuǎn)時，始終保持著一定的相互位置，從而完成吸排氣過程。

螺桿泵是利用泵腔容積的變化來實現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的變?nèi)菔秸婵毡?，泵體本身對被抽氣體的溫度敏感，需要在泵前配備高效的氣體冷卻器。同時，泵體對被抽氣體的潔凈度要求較高，需要在泵前配備高效的除塵系統(tǒng)。除塵系統(tǒng)的作用是將真空罐或真空槽內(nèi)鋼水產(chǎn)生的高溫含塵氣體的粉塵含量降低80%左右，使大顆粒粉塵得到有效去除，從而達(dá)到真空泵組對粉塵濃度的要求。一級泵可以實現(xiàn)常規(guī)大氣壓下啟動，完成預(yù)真空抽氣的功能，在達(dá)到一定真空度后二級泵三級泵分別啟動，逐步達(dá)到二級、三級真空度，從而實現(xiàn)抽真空的目的。

由于機械式真空泵對粉塵含量要求嚴(yán)格，除塵系統(tǒng)能否達(dá)到要求是設(shè)計中的重要組成部分，除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，可以有效延長泵組的使用壽命，并降低維護(hù)和管理費用。因此，設(shè)計上選用軸流式旋風(fēng)除塵器作為粗除塵器，以保證大顆粒粉塵能夠充分去除。如果系統(tǒng)為VOD爐或者RH爐，在旋風(fēng)除塵器前應(yīng)設(shè)置氣冷器以達(dá)到降低煙氣溫度的目的。

機械真空泵系統(tǒng)的設(shè)計通常采取模塊化設(shè)計，力求系統(tǒng)靈活性高，可靠性高，更換容易快速，保證高效的真空有效運行。

3 機械式真空泵與蒸汽式真空泵的特點

（1）機械式真空泵特點。機械泵具有能源消耗為蒸汽泵的10%、全過程可控制真空效果、環(huán)保清潔無污染、能夠達(dá)到更好的真空質(zhì)量、能夠取得更好的處理效果、自動化操作容易簡便等優(yōu)點。也具有泵體本身對粉塵敏感，要求使用除塵器、泵體對煙氣溫度有要求、需要使用氣體冷卻器的缺點。

（2）蒸汽式真空泵特點。蒸汽式真空泵具有設(shè)備堅固耐用、維修簡單方便的優(yōu)點。但是其蒸汽能源消耗高、產(chǎn)生粉塵、濁環(huán)水等二次污染、系統(tǒng)占地面積大、附屬系統(tǒng)投資大、運行參數(shù)沒有保證的缺點也很突出。

4 機械式真空泵與蒸汽式真空泵應(yīng)用比較

（1）機械泵真空系統(tǒng)的真空曲線比蒸汽泵真空系統(tǒng)的真空曲線平滑，系統(tǒng)壓力波動小。

（2）機械真空泵與蒸汽真空泵的冶金效果對比。

5 結(jié)論

在真空精煉系統(tǒng)實際使用過程中，機械真空泵相對于蒸汽泵的優(yōu)勢較為明顯。機械泵真空系統(tǒng)與蒸汽泵真空系統(tǒng)相比較，具有結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、耗水少、無需水處理設(shè)施、無二次污染等特點。此外，機械泵真空系統(tǒng)沒有高壓蒸汽以及鍋爐系統(tǒng)等危險源，且運行成本較低，節(jié)能效果顯著。同時，運行過程中性能曲線平滑、連續(xù)可控，冶金效果較好。

機械真空泵的動力源僅用電，不需要濁環(huán)水系統(tǒng)等附屬系統(tǒng)，通常進(jìn)口設(shè)備質(zhì)量較可靠，運行性能穩(wěn)定，設(shè)備機組運行成本低，環(huán)保節(jié)能優(yōu)勢明顯。綜上所述，在滿足VD真空處理裝置、RH真空處理裝置對真空泵系統(tǒng)抽氣能力要求的情況下，機械泵是降低成本、節(jié)能環(huán)保的選擇。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：陳龍（1985-），男，山東新泰人，工程師，從事冶金工程方向的研究。