高炉鼓风机喘振控制与优化设计研究.pdf

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1、2010年第38卷第12期流体机械13文章编号：1005—0329(2010)12—0013—05高炉鼓风机喘振控制与优化设计研究赵洪雷，董学智，张华良，徐立民，谭春青(1．中船重工七。三研究所，黑龙江哈尔滨150036；2．中国科学院，北京100190)摘要：钢铁冶炼受季节影响较大，冬季工况鼓风机流量远低于夏季工况，喘振是该工况设计中所需主要考虑的问题之一。针对一台13级高炉鼓风机设计中出现的冬季工况喘振裕度过低问题，采用了多种优化设计手段，其中包括S。叶型优化、叶片稠度优化、子午流道型线优化等。设计结果表明，合理应用各种技术，可有效提高喘振裕度，同时确保具有

2、较高的设计性能。关键词：高炉鼓风机；喘振；叶型优化；稠度；子午型线中图分类号：TH453文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2010．12．004SurgeControlandOptimizationDesignonBlastFurnaceBlowerZHAOHong．1ei，，DONGXue．zhi，ZHANGHua—liang，XULi．min，TANChun-qing(1．No．703ResearchInstituteofCSIC，Harbin150036，China；2．ChineseAcademyofSciences

3、，Beijing100190，China)Abstract：Seasonhasagreatinflueneeonthesmeltingoftheironandstee1．Theflowrateofablastfumaceblowerinwinterisfarlowerthanthatinsummer．Surgeoccurringinwinterconditionisoneofthemainproblemstobeconsideredinthedesignofblastfurnaceblower．Tosolvetheproblemoflowsurgemargini

4、nwintercondition，inthedesignofa13一stageblastfurnaceblo—wer，manyoptimizationdesignmethodswereadopted，includingSlbladeprofileoptimization，bladesolidityoptimization，meridio—nalchanneloptimizationandSOO13．Thedesignresultsprovethatreasonablyapplyingallsortsoftechniquesinthedesigncanef-fec

5、tivelyincreasesurgemarginandatthesametime，insurehighdesignperformanceoftheblastfurnaceblower．Keywords：blastfurnaceblower；surge；bladeprofileoptimization；solidity；meridionalchannel1前言化设计手段确保了鼓风机在冬季工况具有较高的喘振裕度和良好的性能。在高炉鼓风机的运行中，用户往往根据炉况需要或由于季节的变化调节鼓风机，以适应系统2初始设计对压力、流量的要求。由于高炉产量受季节影响较大，冬季

6、供风量小，夏季供风量大，鼓风机运根据设计要求，此l3级高炉鼓风机的年平均行的风量全年变化大。在冬季工况，由于风量较工况流量为1448Nm／min(即31．1kg／s)，夏季工小，喘振是鼓风机设计所需要解决的重要问题，要况最大流量为1640Nm／min(即35．2kg／s)，冬季确保在冬季工况不喘振，不需要放气j。工况最小流量为1251Nm／min(即26．9ks)。针对用户提供的参考机组经过模化设计后的同时要求在3种工况下出口工作压力均保持为总13级鼓风机在冬季工况下流动发生喘振的问题，压0．4MPa(即压比均达到4．0)。可以看到设计采用了多种优化设计手段，其

7、中包括s1叶型优中要求流量变化范围较大，年平均流量较冬季工化、叶片稠度优化、子午型线优化等。通过多种优况流量高了15．7％，夏季工况相比冬季工况高了收稿日期：2010—04—06修稿日期：2010—08—3014FLUIDMACHINERYVo1．38，No．12，201031．1％(通常的设计，一般要求流量变化在10％～20％)。尽管采用全部静叶可调设计，但由于3改型设计方案流量变化较大，同时要求压比不变，很难避免冬季工况不发生喘振。图2(a)～8(a)为第一级静叶在冬季工况下另外，在设计中考虑到加工和维护的需求，对设计点的原型(优化前)流线分布及壁面极限鼓风

8、机结构提出了一些特殊的要