機(jī)械泵真空脫氣技術(shù)
2018-04-12 17:37:29
近幾年來，隨著市場對優(yōu)質(zhì)鋼需求的不斷提升，鋼液真空處理成為了鋼鐵冶煉中不可或缺的一個步驟。對鋼液進(jìn)行真空處理有如下好處：
◆ 降低鋼液中的氣體成分(H，N)含量;
◆ 凈化提純鋼液;
◆ 降低碳包含比重。
鋼液真空處理所需的真空度根據(jù)真空處理形式的不同而各不相同，最常見的不外乎要求真空度達(dá)到0.5mbar的 ;深真空脫氣 ;或 ;深真空自動脫碳 ；或是要求真空度控制在80-150mbar之間的吹氧脫碳處理。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動機(jī)的 機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括 水、油、酸堿液、 乳化液、懸乳液和 液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。
現(xiàn)階段廣為人知并且在鋼廠中一般應(yīng)用的傳統(tǒng)的抽真空方式是使用蒸汽噴射泵進(jìn)行抽真空。但是，蒸汽噴射泵的耗能巨大，維護(hù)困難，并且在非常多情況下難以進(jìn)行自動化控制（control)。
雖然人們在最初也考慮過使用機(jī)械泵進(jìn)行真空脫氣，但是由于早年間并沒有大功率（指物體在單位時間內(nèi)所做的功的多少）的機(jī)械泵，也就是說如果想要使用機(jī)械泵進(jìn)行真空脫氣就必須使用大量的泵，這意味著投資（意義：是未來收益的累積）成本的大幅度提升以及所需空間的增大，再加上過去的機(jī)械泵耐用性不是很強(qiáng)，所以在很長的一段時間內(nèi)，機(jī)械泵都沒有被納入工業(yè)真空處理的考慮范疇。但是到了近代，市場上出現(xiàn)了抽氣能力可達(dá)到100000m3/h的機(jī)械真空泵（行業(yè)：機(jī)械制造業(yè)）。
于是在1998年，Adrem Invest公司在世界范圍(fàn wéi)內(nèi)第一個將機(jī)械泵抽氣技術(shù)應(yīng)用在了鋼液真空脫氣處理(chǔ lǐ)當(dāng)中。這套最早的設(shè)備由分3級的干式機(jī)械真空泵系統(tǒng)外加一個吹氧階段使用的 ;濕式 ;水環(huán)泵組成，應(yīng)用于一個12t VD/VOD的真空脫氣系統(tǒng)。在吹氧條件下使用大型水環(huán)泵與干式機(jī)械泵系統(tǒng)一同工作這一方案(fāng àn)是我們通過多年開發(fā)經(jīng)驗所得出的結(jié)果。事實證明這樣的一個混合系統(tǒng)更加符合處理的實際需要并且可靠性更強(qiáng)。
2 機(jī)械泵系統(tǒng)的能源消耗
現(xiàn)以一個實際運(yùn)行的150t VD真空脫氣系統(tǒng)(system)的實例來進(jìn)行說明。
這一系統(tǒng)(system)由分4級的干式泵組成，包括：
◆ 4臺作為主泵的干式螺桿壓縮機(jī);
◆ 4臺帶有預(yù)進(jìn)氣功能的排污泵;
◆ 4臺個體抽氣能力為26000m3/h的排污泵;
◆ 4臺個體抽氣能力為61000m3/h的大型排污泵。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司是輸送液體或使液體增壓的機(jī)械。它將原動機(jī)的 機(jī)械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加，主要用來輸送液體包括 水、油、酸堿液、 乳化液、懸乳液和 液態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。
為了使抽到深真空的時間更短，這一抽氣系統(tǒng)(system)對在高壓下(1000–200mbar)的抽氣速度進(jìn)行了優(yōu)化。這一目標(biāo)是通過(tōng guò)重新配置真空泵（行業(yè)：機(jī)械制造業(yè)），以一種不同的配置來安排抽氣操作控制而完成的。
真空度在1mbar左右時抽氣速度的峰值（peak）約為230000m3/h(即300kg/h);大型排污泵的運(yùn)作效率為94%。而這一系統(tǒng)在500mbar左右的抽氣速度約為20000m3/h。這一高抽氣速度即是重新配置VPS優(yōu)化到達(dá)深真空速度的結(jié)果。
這一系統(tǒng)的功能通過能預(yù)測以下信息的建模軟件進(jìn)行了實時VD處理條件的計算：
◆ VPS的實際抽氣速度;
◆ 處理氣體負(fù)荷;
◆ 由于除塵過濾設(shè)備以及管道所產(chǎn)生的壓降;
◆ 處理(chǔ lǐ)真空度;
◆ 能源消耗。
對于150t鋼包大小的處理(chǔ lǐ)來說，所處理鋼液噸鋼的能源消耗為0.6kWh/t。
而相同條件下一個同等的抽氣能力為300kg/h的新型5級抽蒸汽噴射泵則需消耗12-15t/h的蒸汽。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司性能的技術(shù)參數(shù)有流量、吸程、 揚(yáng)程、軸功率、水功率、效率等；根據(jù)不同的工作原理可分為 容積水泵、葉片泵等類型。 容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量； 葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來傳遞能量，有 離心泵、 軸流泵和 混流泵等類型。也就相當(dāng)于每輪VD處理(chǔ lǐ)要消耗掉將近3mWh的能源。由此可見，使用蒸汽噴射泵的能耗為使用機(jī)械泵能耗的數(shù)十倍。
3 機(jī)械泵系統(tǒng)最近的使用情況(Condition)
自1998年第一套系統(tǒng)問世以來，Adrem Invest公司為很多鋼廠設(shè)計和安裝了使用機(jī)械泵真空處理(chǔ lǐ)技術(shù)的鋼液真空脫氣系統(tǒng)。尤其是最近幾年，公司的成果尤為豐碩。自2007年起，Adrem Invest公司開始為世界各地的工廠提供大包項目(xiàng mù)，并參與了從12t到250t不同種類的真空脫氣設(shè)備(V
D、VO
D、RH)的調(diào)試工作。上海凱泉泵業(yè)集團(tuán)有限公司性能的技術(shù)參數(shù)有流量、吸程、 揚(yáng)程、軸功率、水功率、效率等；根據(jù)不同的工作原理可分為 容積水泵、葉片泵等類型。 容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量； 葉片泵是利用回轉(zhuǎn)葉片與水的相互作用來傳遞能量，有 離心泵、 軸流泵和 混流泵等類型。從2007年至今，Adrem Invest公司所建造的項目中只有一個100t VD項目中使用的一個泵出現(xiàn)了故障;而且由于泵系統(tǒng)本身的設(shè)計使系統(tǒng)在維修階段也可以正常運(yùn)行，所以這也沒有對最終用戶的生產(chǎn)產(chǎn)生任何的影響(influence)。
4 結(jié)論
在二次冶金流程(liú chéng)中使用機(jī)械泵進(jìn)行真空處理(chǔ lǐ)在鋼鐵行業(yè)中正漸漸成為一種潮流。凱泉泵業(yè)開動前，先將泵和進(jìn)水管灌滿水，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)后，在 葉輪高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力的作用下，葉輪流道里的水被甩向四周，壓入蝸殼，葉輪入口形成真空，水池的水在外界大氣壓力下沿吸水管被吸入補(bǔ)充了這個空間。繼而吸入的水又被葉輪甩出經(jīng)蝸殼而進(jìn)入出水管。相比于傳統(tǒng)的使用蒸汽噴射泵的技術(shù)來說，這一新技術(shù)的優(yōu)勢是毫無爭議的。除了大幅度降低能源消耗之外，其優(yōu)勢還包括：
◆ 靈活性——新型真空設(shè)備可以通過(tōng guò)一鍵式的操作來進(jìn)行啟動或停止;
◆ 減少對環(huán)境的影響——進(jìn)行真空處理(chǔ lǐ)時幾乎不排放任何有害物質(zhì);
◆ 占地面積更小，節(jié)約空間;
◆ 低維護(hù)，高穩(wěn)定(wěn dìng)性。