干式真空泵裝置

1、（自主）研究開發(fā)項目計劃書項目名稱 VD爐上的干式真空泵組裝置 企業(yè)名稱 無錫東雄重型電爐有限公司 企業(yè)法人（簽名） 項目負責人 高建華 電話目聯(lián)系人 謝立民 電話目起止時間 2014 年3月 至 2014 年8 月 填報日期 2014年 10月20日一、 立項依據1. 國內外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢：真空脫氣處理工藝，作為爐外精煉的一種，在冶金工業(yè)得到廣泛使用。其原理利用對真空室進行抽真空，在真空狀態(tài)下對鋼水進行脫氣，降低鋼水中的H、N，同時利用鋼渣界面反應進行脫硫處理。在大型現(xiàn)代化冶金生產中，VD鋼包真空精煉已成為現(xiàn)代二次冶金的基本手

2、段。在世界鋼鐵冶煉技術中，VD鋼包真空精煉爐作為鋼鐵企業(yè)生產高潔凈度鋼水的必備精煉裝置，其應用可直接影響產品結構和鋼材品質的優(yōu)化提升；而在全球VD精煉工藝100多年的發(fā)展應用中，尤其是國內的近二十年，全部采用的是成熟的濕法（以蒸汽為動力的蒸汽噴射泵）抽真空技術。鋼水真空脫氣（VD）及真空氧脫碳（VOD）是兩個主要二次煉鋼法。處理時鋼水中會逸出大量溶解雜質氣體并產生金屬細粉及氧化物粉塵，因而需采用堅固、抽力極大的真空抽吸設備。目前面世的最新干式機械真空抽吸設備之所以比先前所用同類用途設備優(yōu)越，就在于新設備能更有效地排除粉塵、提高抽吸速度、降低生產成本及維護費用。干式（機械）真空泵與蒸汽噴射泵的最

3、大區(qū)別在于驅動能源，前者采用電能，而后者則采用蒸汽。然而，煉鋼生產本身就是鋼鐵流程中最為復雜的工序之一，其中精煉又是煉鋼工序中技術最密集的環(huán)節(jié)，從工藝到技術結構上都有巨大的挑戰(zhàn)。2. 項目開發(fā)的目的、意義目前，無論是新建設備，還是已有設備的升級，對真空脫氣處理的項目投資都在繼續(xù)增加，其原因是廠家們看準了這種投資帶來的機遇：提高產品質量，推出獨具特色的鋼就能使鋼升值。傳統(tǒng)技術-蒸汽噴射泵有功率大且耐用和氣體流量大的優(yōu)點，但是，缺點也很多：維護繁冗、耗能高、破壞環(huán)境并產生排放大量CO2；占地面積大；運行參數(shù)會隨著時間推移下降；高度依賴于所用蒸汽的質量。本項目研發(fā)的干式機械泵組具備如下優(yōu)點：能源消耗

4、為蒸汽泵的10%以下；可控制的真空效果；環(huán)保清潔的解決方案；減少CO2的排放；更好的真空質量；更好的處理結果參數(shù)（尤其在脫氫上）；操作簡便，完全自動；出于經濟原因，通常廠家都用很大設備進行大量鋼水的脫氣，因而一般都需具備真空抽吸能力極大的設備。由于產生大量金屬細粉及氧化物粉塵，這些設備操作起來可能很臟。油密封真空泵，隨著煉鋼廠家承受的能耗開支及設備維護負擔越來越重，他們希望采用干式機械真空抽吸系統(tǒng)上，指望靠這種新設備更好的處理粉塵，節(jié)省大量資金。與以前所用裝置相比，干式機械真空抽吸系統(tǒng)能明顯節(jié)省生產和維護費用以及安裝場地，同時還可提高抽吸速度、操作機動性及總產量。大型羅茨式預抽真空泵結構上粉塵

5、容限極高，是機械式真空抽吸系統(tǒng)的主力設備。3. 本項目達到的技術水平及市場前景本項目在現(xiàn)有的設計理念上，通過更合理的結構形式、關鍵元器件的選用、優(yōu)化自動控制等方面創(chuàng)新設計，冶煉過程中無需人工干預，運行維護費用低，在LF精煉爐吹氬系統(tǒng)領域，深受用戶歡迎，有著廣泛的市場前景。二、 開發(fā)內容及目標1. 項目主要內容：鋼水真空脫氣是二次煉鋼關鍵作業(yè)，能迅速有效清除鋼水中溶解的雜質氣體（主要是氫及一氧化碳）及減少鋼水中溶解碳含量，從而使鋼質量更好，提高其價值及擴大其適應性。真空脫氣（VD）及真空氧脫碳（VOD）是兩種基本脫氣處理法。真空脫氣（VD）法 VD的基本操作一般用15-20min，是在0.67m

6、bar的壓力下進行的。在此條件下鋼水中溶解的氫及一氧化碳氣體被吸入鋼水上方大氣排除。這種處理法還有助于清理易揮發(fā)的金屬元素（Pb、Sn、As、Sb、Bi等）。處理后鋼水中殘存氣體含量一般極低，例如氫減少到百萬分之一。在處理結束時用氬軟吹還可使氧含量低于百萬分之15。進行VD處理時必需在0.67mbar的壓力下排掉幾十kg/h的當量空氣。這樣至少要有幾萬m3/h的抽吸速度及采用羅茨式預抽真空泵為主的龐大多級泵組。當滿足高速真空抽吸條件，系統(tǒng)應采用相當數(shù)量的大型羅茨高真空抽吸泵，并需將這些泵正確地分級排列才能保持每級兩端適當壓力比率及達到足夠的抽吸速度。同時只有采用能力充足的初級泵才能達到這兩項指

7、標。預抽級所用初級泵的選擇，取決于一系列因素，例如脫氣方式及規(guī)模，現(xiàn)場可用設施及用戶習慣等，可作如下選擇。預抽泵的選擇方案 VD對預抽的一般要求是在10-15mbar范圍保證穩(wěn)定的抽吸速度。VOD對預抽的要求則是在200-400mbar范圍保證穩(wěn)定的高速抽吸速度及能承受較重的粉塵及夾雜物負荷。干式泵組 羅茨預抽真空泵及干式螺桿泵屬于干式泵組，它們可為VD各級高真空抽吸系統(tǒng)保證令人滿意的預抽速度（即10-15mbar范圍的最佳抽吸速度）。即便VOD處理中產生大量磨蝕性粉塵，這類泵也能極好地解決粉塵磨蝕問題。而在鋼水脫氣設備產生粉塵嚴重條件下，使用螺桿泵方面已積累很多行之有效操作經驗。事實證明，這

8、種泵操作簡便、極其可靠。然而對于較大規(guī)模脫氣設備，顯然需用更大規(guī)格的干式預抽泵組。同時，從經濟角度來看，可能需要考慮其它預抽方案。用大型水環(huán)泵預抽是一種能為高真空抽吸系統(tǒng)創(chuàng)造極大初抽能力的方法，而且極為經濟、可靠，因為這樣能使高真空抽吸系統(tǒng)得到快速起抽及極強的預抽。對于進展急促、壓力較高的處理作業(yè)（例如VOD），這種泵簡便可靠，因而在煉鋼業(yè)被廣泛采納，多年來已成為蒸汽噴射器的通常替代設備。這種泵對處理中發(fā)生的粉塵及其它雜質有相當大的耐受力，因為大部分粉塵及雜質可被密封水吸收而徹底清除。鋼水脫氣處理中采用水環(huán)泵有兩個主要缺點：水用量大在采用標準操作方式時（50%水循環(huán)），一臺典型4200m3/h

9、液環(huán)泵的耗水量可高達10m3/h，而采用非連續(xù)操作方式時（即水不循環(huán)）可達20m3/h，同時要將水直接排往廢水處理廠。密封水上一定很潔凈，而排水由于脫氣中受到嚴重污染，可能導致很壞的環(huán)境后果。為將泵內受到的磨蝕及損耗減至最小，制造廠家很可能推薦VOD采用非連續(xù)操作。密封水溫度限制著本可達到的真空度密封水溫度對環(huán)泵性能起關鍵作用。VD預抽當中水環(huán)泵需達到令人滿意的真空極限才可避免VD預抽系統(tǒng)三臺預抽泵這一級負擔過重（即過大的壓力比率）。對此需格外留神。液環(huán)泵制造商所列技術性能是以15的密封水溫度為基礎。這一溫度可能很不實際，必需按具體場合實際水溫度來確定預期性能。密封水溫度升高，水蒸汽溫度也升高

10、。這樣真空抽吸速度便會下降并在入口壓力降向極限時泵內產生氣穴（氣泡“爆炸”）。雖然許多制造商裝有防氣穴裝置，但最后還是抽吸速度損失很大，發(fā)生氣穴振動及噪音，特別是使極限壓力變差。凡是這種狀況可能對VD產生不允許的致命影響，都應采取下列一項或多項補救措施：1）采用一次用水（無論怎樣，可能都需如此）；2）對密封水進行過冷處理（設備成本及能耗費用很高，可能極不經濟）；3）在液環(huán)泵前面增設空氣噴射器級（從排氣供給空氣，但有些經營者不太愿意這樣做）；4）在液環(huán)泵前面增設小型羅茨預抽泵級（成本增高，設備變得復雜）。大型干式抽氣機用大型干式抽氣機也能比用其它干式泵更便宜地保證很高的初抽能力。這種抽氣機是羅茨

11、式風機，是為向大氣排氣專門設計的，能可靠地保證非常大的壓差。作為單機，這種抽氣機的真空極限要比水環(huán)泵差（一般限于200mbar），需用兩級氣機進行鋼水脫氣。這樣排氣達到的真空極限就會比水環(huán)泵更令人滿意。干式抽氣機比水環(huán)泵有某些明顯的優(yōu)點：水消耗最少（僅需少量冷卻用水），無大廢水處理問題，操作性能不受水溫影響，有可靠的適當壓力。但大型干式抽氣機價格比水環(huán)泵高（一次投資可能高一倍），同時要有較大安裝場地。大型抽氣機組噪音等級也可能極高（例如，不消音可高達100分貝）。2. 項目主要目標 為緩解蒸汽資源緊張局面，減少蒸汽消耗，降低煉鋼工藝能耗，研發(fā)先進真空技術，用干式真空泵泵組替代傳統(tǒng)多級蒸氣噴射泵

12、進行真空脫氣應用于VD鋼包真空精煉爐設備。干式真空系統(tǒng)過濾器采用旋風+布袋的除塵方式對廢氣進行過濾，以滿足真空泵對被抽介質的需求, 同時預防了煙塵向大氣排放。3. 技術創(chuàng)新之處由于干式真空泵對粉塵非常敏感，需要使用過濾器，將粉塵從流動的氣流中分離出來的過濾技術是使用機械式干式泵鋼水真空脫氣裝置的關鍵點。本項目開發(fā)出了一種具有操作運行效益的高效過濾系統(tǒng)，好的過濾技術必須能完成至少三個任務： 在壓降極小的情況下也能夠充分分離粉塵 能夠承受極其嚴酷的工作條件，不會因溫度和粉塵燃燒而出現(xiàn)損毀 擁有自動化的集成過濾監(jiān)測系統(tǒng)，因為過濾器的損壞可能導致泵的損壞本項創(chuàng)新的過濾設備主要特點是兩階段的過濾設備包括

13、安裝在同一外殼內的一個旋風分離部分和一個布袋除塵部分。過濾器的主要特性:99%的氣體負荷效率低于5 mg/m3壓降：0.1-0.2 mbar 壓降作業(yè)溫度范圍：（20 -1000）攝氏度。4. 主要技術指標或經濟指標由于干式真空泵系統(tǒng)以電能作為能源，運行不受蒸氣溫度、壓力的制約，不存在因蒸汽溫度或壓力波動造成的VD故障停機問題，因而設備運行穩(wěn)定，基本上免維護。除塵系統(tǒng)采用干法除塵，不產生污泥，生產間歇只需15min 左右清除過濾器除塵灰, 方便快捷。 由于系統(tǒng)相對獨立，不受外界條件影響，可根據實際情況隨時起停泵，生產組織方便。干式泵對水敏感，系統(tǒng)中不允許有大量水或水蒸氣存在，因而對新砌VD罐及

14、罐蓋的烘烤質量要求較高，另外也增加了VD清渣作業(yè)的難度。本項目是以長強特鋼45噸干式VD爐為研發(fā)對象，研制配套的干式真空泵組主要消耗能源為電力，泵組的耗電設備共有24臺電機，一級泵4臺、二級泵2臺、三級泵6臺，全部采用先進的變頻調速技術控制。因為所有電機都是變頻調速控制，其頻率、電流和功率是根據現(xiàn)場負載的情況實時改變的，不適合采用傳統(tǒng)的檢測方法計算耗能，故采用現(xiàn)場實時監(jiān)測功率、時間數(shù)據來計算干式VD耗電量。根據干式VD實時檢測結果，計算得出干式VD爐噸鋼能源費用為0.48元/t。抽氣能力：真空壓力達到100Pa時間；平均4分30秒；極限真空度：10pa。冶金效果：深真空（小于0.01Kpa）處

15、理13min，脫氫率平均48.6%，最高67.8%；脫氧率平均40.6%，最高66.7%；脫氮率平均24.3%，最高52.8%。同噸位的45tVD裝置的蒸汽噴射泵組，主要消耗能源為蒸汽和電力，主要耗電設備為10臺泵。根據煉鋼廠實際生產數(shù)據，VD生產即抽真空時一次蒸汽流量消耗平均為12t/h，減溫除鹽水消耗為平均4t/h。計算噸鋼能源費用為6.5元/t。綜上所述，干式VD運行費用噸鋼0.48元，蒸汽VD運行費用噸鋼6.5元，干式VD噸鋼運行費用較蒸汽VD減少6.02元，按年處理量100萬噸計算，可降低能源費用600余萬元，節(jié)能效果明顯。3個多月200多爐鋼的生產實踐表明，干式VD系統(tǒng)運行穩(wěn)定正常

16、，VD處理采用干式真空泵系統(tǒng)可以滿足工藝要求，因而可以顯著緩解蒸汽供應壓力。具有很大的推廣應用價值，另外，干式VD較蒸汽VD更加環(huán)保, 生產組織靈活，設備維護量少。三、 開發(fā)試驗方法及技術路線（工藝路線）羅茨式真空泵的工作原理：羅茨泵是一種雙轉子的容積式真空泵，其抽氣過程如下圖所示。在泵腔內有兩個形狀對稱的轉子，彼此朝相反方向旋轉，由軸端齒輪驅動同步轉動。轉子彼此無接觸，轉子與泵腔壁也無接觸，其間通常有0.151.0mm的間隙，泵腔靠間隙來密封。由于轉子的不斷旋轉，被抽氣體從吸氣口進入泵腔，被封閉在吸氣腔內，再經排氣口排出泵外。兩個轉子的不斷運轉，即實現(xiàn)了羅茨泵的抽氣過程。羅茨泵的特點：1）在

17、一定的壓力范圍內有較大的抽速；2）轉子之間、轉子與泵腔壁之間有間隙，泵內運動件無摩擦，不必潤滑，泵腔內無油；3）轉子形狀對稱，動平衡性能良好，運轉平穩(wěn)；4）結構緊湊，占地面積小，通常選臥式結構，泵腔內氣體垂直流動，有利于被抽的灰塵或冷凝物的排除；5）運轉維護費用低；6）在羅茨泵壓縮過程中產生的熱量被傳到轉子和泵體上，泵體的熱量很容易被散失到周圍大氣中，而轉子很難將熱量傳至泵外，因而轉子與泵體之間就出現(xiàn)了溫差。公司依靠現(xiàn)有技術力量，通過對目前國內、外相關設備的運行數(shù)據分析，設備機修人員的意見和建議，對本項目進行立項，由公司設計院進行設計開發(fā)、試驗，公司生產部負責調集骨干人員實施安裝和調試。工藝路

18、線：設計-出圖-制作（下料-焊接-拼裝）-外購設備采購-安裝-調試-驗收-交付使用。四、研究開發(fā)工作組織和分工情況總負責人（公司總經理） 羅 涌項目負責人（總設計師）高 建 華設計院組長: 楊明淵負責項目工程設計、協(xié)調開發(fā)部組長:黃華負責項目工程研制、安裝、協(xié)調技術中心組長：殷洪根負責新技術的收集、研發(fā)五、 現(xiàn)有開發(fā)條件和工作基礎1. 承擔單位開展本項目的優(yōu)勢 東雄公司東雄公司通過十幾年的辛勤耕耘，成功研制并成熟生產多個系列的東雄（DX）系列產品：如DX系列半密閉集煙罩式除塵系統(tǒng)成套設備；DX高爐煤氣干法除塵凈化系統(tǒng)成套設備；DX多級除塵水汽組合式真空VD/VOD精煉爐系統(tǒng)成套設備；DX電爐用

19、水冷式爐前助熔碳氧奔槍系統(tǒng)成套設備等高科技術含量的產品.十幾年來，東雄公司為東方汽輪機集團公司、寶鋼集團、鞍鋼集團、沙鋼集團、中國一重集團、二重集團、江陰興澄特鋼、越南越意、越南同進、越南高平等等國內外大型國有、民營企業(yè)配套的數(shù)百套冶金成套設備均已達到或超過了國家的有關技術標準要求，獲得用戶廣泛好評的同時獲江蘇、四川、遼寧、河北等省區(qū)的全優(yōu)工程證書。2009年東雄公司在越南總承包的幾個工程獲得了越南國總理的高度評價。2. 已有的工作基礎，如預試及小試成果等本項目從2014年3月立項以來，經過前期的調研、論證、備和開發(fā)，在2014年8月份成功研制出第一套DXJX干式真空泵組裝置，各項研發(fā)工作進展

20、順利。各項指標均達到設計要求，準備申報專利。六、計劃進度（包括總的研究期限、年度計劃進度）項目進展計劃一覽表階段時間項目進度2014年3月5日2014年4月15日確定研發(fā)小組人員，進行項目調研、可行性分析，明確分工，落實職責。2014年4月15日2014年5月25日實施研發(fā)所需設備的選型、采購和制造。2014年5月25日2014年7月10日完成技術資料的收集及技術調查與討論。完成設計方案的策劃。完成工藝技術文件、圖紙、檢驗檢測器具及材料等方面的策劃和準備。2014年7月10日2014年8月10日完成樣品試制、測試及送檢。送樣至客戶驗收，收集驗收信息，不斷完善產品，取得客戶確認。2014年8月1

21、0日2014年10月送樣至客戶驗收，收集驗收信息，不斷完善產品，取得客戶確認。同時內部在確保產品技術要求的基礎上不斷改進工藝技術，以提高生產效率和產品質量。2014年10月完成小批量生產，供應部分客戶，跟蹤客戶信息。在確認產品質量和過程能力能持續(xù)保持穩(wěn)定后，修訂并固定所有工藝文件，為量產提供依據和保證，準備進入量產階段。七、經費預算項目預計總經費100萬。研究開發(fā)費預算報告一、預算說明（預算編制依據，主要開支科目的說明）：（1）預算依據為：1、公司年度開發(fā)預算2、設備采購合同3、企業(yè)稅法規(guī)定設備折舊年限內容4、國家產品標準5、公司開發(fā)流程規(guī)定費用6、公司技術人員工資費用（2）主要開支科目設置如

22、下：已設置“管理費用”一級科目，下設“研發(fā)經費”二級科目，下設“人員人工費用 、直接投入費用、折舊費用與長期費用攤銷、設計費、設備調試費、無形資產攤銷、其他費用、委托外部研發(fā)費用共八個三級科目；并按照“各研發(fā)項目”設置核算子項目。二、項目經費支出預算表：單位：萬元經費支出預算科 目預算數(shù)2014年份1、直接從事研發(fā)活動的本企業(yè)在職人員人工費102、研發(fā)活動直接投入的費用（材料、燃料、動力、樣機購置、工裝開發(fā)、檢驗等）703、儀器、設備的折舊費或租賃費64、新產品（工藝）設計費25、裝備調試費26、軟件、專利權、非專利技術等無形資產攤銷費17、現(xiàn)場試驗費38、研發(fā)成果的論證、評審、驗收費19、與

23、研發(fā)活動直接有關的其他費用（包括資料、翻譯費等）210、其它（不可預見費）3總計100四、 主要（大中型）儀器設備清單名稱單價數(shù)量總價折舊方法折舊年限車床81,500.00181500平均年限法10年沖床145,000.001145000平均年限法10年帶鋸11,950.00111950平均年限法10年電焊機78,000.00178000平均年限法10年電焊機98,000.00198000平均年限法10年電焊機35,384.62135384.62平均年限法10年電焊機7,008.5517008.55平均年限法10年電焊機25,128.21125128.21平均年限法10年繪圖儀16,800.0

24、0116800平均年限法10年剪板機188,000.001188000平均年限法10年卷板機488,000.001488000平均年限法10年空壓機5,300.0015300平均年限法10年立式加工中心1,552,136.8011552136.8平均年限法10年立鉆22,222.22122222.22平均年限法10年刨床107,800.001107800平均年限法10年切割機186,000.001186000平均年限法10年切割機床89,743.59189743.59平均年限法10年數(shù)控車床851,282.101851282.1平均年限法10年數(shù)控機床配套設備68,376.06168376.0

25、6平均年限法10年鏜床305,000.001305000平均年限法10年銑床384,615.401384615.4平均年限法10年壓縮機5,500.0015500平均年限法10年折邊機186,000.001186000平均年限法10年小計4,938,747.55研發(fā)機構或項目組編制、運作情況報告和專業(yè)人員名單一、技術研究開發(fā)機構名稱及情況：在市主管部門的領導下，我公司成立中冶電爐新技術（無錫）開發(fā)中心，采用產、學、研緊密結合的機構模式，將研究、開發(fā)和生產經營活動高度統(tǒng)一起來，以技術研究為中心，加強先進制造成果的轉化應用。二、研發(fā)項目組組成情況：中冶電爐新技術（無錫）開發(fā)中心總負責人羅涌（公司總經理） 羅 涌項目負責人（總設計師）高 建 華設計院組長: 楊明淵負責項目工程設計、協(xié)調開發(fā)部組長:黃華負責項目工程研制、安裝調試、檢測、協(xié)調技術中心組長：殷洪根負責新技術的收集、研發(fā)三、技術研究開發(fā)機構或研發(fā)項目組運作情況：技術中心：負責新技術的收集、研發(fā)。設計院：負責項目工程設計、協(xié)調。開發(fā)部：負責項目工程研制、安裝調試、檢測、協(xié)調。五、 主要研究人員名單序號姓 名單位性別年齡專業(yè)職務(職稱)本項目中承擔工作1袁保寧東雄重型電爐男48暖通高級工程師項目總負責人2羅 涌東雄重型電爐男48暖通高級工程師開發(fā)中心總負責人3高建華