浅谈除尘器叶轮的设计改进

　　炼铁厂2号高炉出铁场除尘是正压大布袋除尘系统，原风机采用传统的机翼型结构，风量风压达到设计要求，由于系统中含尘浓度大，粉尘硬度高，风机实际运行时，叶轮磨损严重，粉尘进入磨穿的叶片中，造成风机运行的振动大，使风机叶轮使用寿命缩短。据统计，从2004 04 2005 03的时间里，共更换了7只叶轮，平均每只叶轮的使用寿命仅为52 d；风机叶轮的频繁更换，既不利于计划检修的控制，又浪费了大量的人力和财力，为此，决定采取措施，改造除尘风机叶轮。

　　1问题分析通过对原正压除尘系统设计参数和风机结构的分析，发现原机翼形风机叶轮存在以下缺陷：（ 1）风机叶片形式为机翼型结构，材料厚度为6 mm，抗耐磨性能低；（ 2）机翼形中空叶片磨穿后，粉尘进入叶片后附加不平衡力增加，导致风机运行振动增大；（3）叶轮进气端沿叶片靠轮盘处未作耐磨措施，叶轮耐磨性差。

　　2方案选择针对风机叶轮存在的上述情况，通过讨论、模拟比较，在不影响风机各项工艺指标的前提下决定采取以下措施，以改进风机抗磨损性，提高风机性能和延长叶轮使用寿命。

　　（ 1）将风机叶轮叶片由中空机翼型改为后向板型叶片，而叶轮外形尺寸保持不变，以确保叶轮与原风机的互换性；（ 2）风机叶片头部磨损严重处增加耐磨鼻，并采用耐磨堆焊加以保护，叶片磨损区域增加耐磨条和耐磨堆焊结构；（ 3）考虑到粉尘对叶轮根部焊缝的冲刷磨损，在叶轮叶片根部增加耐磨护板，确保焊缝的可靠性；（ 4）考虑到叶轮宽度大，从安全角度出发，为加强叶片刚性，将副前盘变短改为加强圈，从而能提高部分叶轮内效率；（ 5）主要材质及工艺选择。

　　3具体措施根据选定的改造方案，可以看出制约叶轮使用寿命的主要因素是叶轮的防磨问题，通过查阅材料手册及材料焊接书籍，最终决定采取以下材料及工艺来解决叶轮的磨损问题。

　　（ 1）设计采用优化气流流道的措施，改善粉尘冲刷叶片和叶轮中盘的角度，从而减轻冲击磨损。

　　选用后弯板式叶片的叶轮，通过调整叶道长度，减少叶片出口角度，减少叶片入口气流攻角，叶轮前盘采用锥弧形等得以实现。可以预计，在保证风机性能的前提下，通过对叶轮几何参数的调整，能大大减轻磨损。

　　（ 2）因风机叶轮直径大，转速高，介质含尘量很大，且为提高叶轮的耐磨性，增加了耐磨复合钢板，离心力也相应增大，对制作叶轮的材料强度、耐温性能、耐磨性能要求也相应较高。叶轮采用进口高强度钢板WELDOX - 700E制作叶轮。

　　该材料是经过淬火与回火的钢板，常温屈服极限为700 M Pa，硬度为HB275.

　　（ 3）在叶片上设计制造有耐磨鼻。叶片进气边是磨损最严重的部位，将单板叶片由两种不同厚度的钢板焊接起来（较厚的一段叶片为耐磨鼻，其厚度为叶片其余厚度的2倍，长度为叶片总长的20% ） ，并在耐磨鼻上用进口耐磨焊条作堆焊处理，并保证堆焊层厚度4 mm，硬度不小于HRC60.

　　（ 4）为提高叶片和中盘的耐磨能力，在叶片工作面和中盘侧面加焊进口耐磨护板加板式堆焊，表面硬度为HRC56 61.叶片靠前盘部分磨损较小且为方便更换，减小叶轮重量，采用护板加耐磨堆焊。

　　4运行效果新工艺制造的风机叶轮于2005 11 02投入使用，在2006 01 18高炉休风检查风机，叶轮表面没有磨损迹象。

　　5效益分析5. 1环境效益改造后，叶轮使用寿命延长，可避免叶轮检修与高炉检修的不同步，因除尘停运出铁场烟气得不到有效控制，给高炉出铁增加了困难和安全的隐患，此次改造，很好地解决了这一问题；同时也减少了因风机叶轮检修时高炉粉尘对环境的污染。

　　除尘系统风量为264 299 Nm 3 / h，除尘器进口约2 g/ Nm 3，出口7 mg/ Nm 3；改造前，叶轮每年检修约7次，每次检修约10 h，改造后，叶轮每两年检修一次，检修时间相同；改造后每年可向大气少排放粉尘量约为： 264 299 （ 2 000 - 7）（ 7 10- 5） / 1 000 000 000= 34. 2 t.

　　5. 2经济效益（ 1）原机翼形叶轮平均使用寿命为52 d，每年需更换叶轮7只，每只叶轮修复周期约为2 a，叶轮年维修费用约为14万元；改造叶轮设计使用寿命为2 a，改造后可节约叶轮维修费用为28万元。

　　（ 2）原叶轮每次检修需要10 h，检修工人10人，两年共可节约检修工时700人h.

　　（ 3）改造后，每年可多回收粉尘约34. 2 t，回用到烧结配料。

　　6结语（ 1）空心机翼形叶片不适宜使用在含尘浓度大的场合，风机常因叶片磨穿平衡破坏而振动，采用实心单板叶片并在其表面焊接耐磨结构则能很好的解决这种问题。

　　（ 2）在其它正压除尘系统或粉尘浓度高的场合，单板实心叶轮+表面焊接耐磨结构是值得推荐的一种选择。