蒸汽喷射泵和干式机械泵真空系统运行成本的比较
侯祥松
(中冶赛迪工程技术股份有限公司）
摘要钢铁真空冶炼抽真空系统主要采用蒸汽喷射菜和干式机械菜。文章对比分析两种系 统的运行成本表明：干式机械菜较蒸汽喷射菜有运行成本的优势，特别是当系统抽真空能力 较小时，优势更加明显；蒸汽价格对蒸汽喷射菜的运行成本有重要影响，应根据全厂低压蒸 汽平衡核算蒸汽喷射菜运行成本；干式机械菜的国产化具备较好的市场前景。
关键词真空冶炼蒸汽喷射菜机械菜运行成本
Operating cost comparison of steam jet vacuum pump
土方治牛胀气and dry - type mechanical vacuum pump
Hou Xiangsong
(CISDI Engineering Co. ,Ltd.)
Abstract The steam jet vacuum pump and dry - type mechanical vacuum pump were wildly ud for steel vacuum smelting. The operating cost comparison shows that the dry - type mechanical vacuum pump system is usually cheaper especially when the vacuum ability is small；The price of steam which is decided by the total plant low pressure steam balance has important influence on operating costs；
The domestication of dry - type mechanical vacuum pump is urgently and market demanded.
Keywords vacuum smelting steam jet vacuum pump mechanical vacuum pump operating cost
随着我国钢铁装备水平的提高以及钢材市场 需求的变化，需经过RH、VD和VOD等真空冶 炼方式处理的钢种比例逐渐提高，所以各种改建
和新建真空冶炼设备逐年增多。目前，真空冶炼 设备的抽真空系统主要有蒸汽喷射泵和干式机械 泵两种[1_2]。
目前蒸汽喷射泵抽真空系统已经实现设备的 全国产化，设计、运行和维护经验丰富，同时，该技术技术成熟，控制程序稳定。但蒸汽喷射泵 性能受各钢铁厂低压蒸汽系统的影响，特别是各 企业蒸汽来源不一，部分企业蒸汽源不稳定，导 致蒸汽喷射泵性能不稳定；需定期清理喉口；随 使用时间延长抽气能力逐渐下降；系统采用洗涤
收稿日期:2017 -03 -01
侯祥松（1981 -)，工程师;400013重庆市渝中区。除尘，污泥回收利用较困难。
惆帐干式机械泵系统通常采用罗茨泵和螺杆泵组 合的模块化联接模式，根据真空系统能力要求灵 活配置；由于不再使用水蒸汽作为介质，脱氢能 力更强；不需要进行暖管，生产组织灵活；不需 要建设浊环水处理系统；采用布袋干法除尘，粉 尘便于回收利用。但干式机械泵系统也存在建设 投资高、核心设备不能国产化和运行经验相对欠 缺等缺点[3_4]。秋季时尚
新建和改造真空冶炼系统时，两种抽真空系 统的选择，除考虑以上因素外，两种系统的运行 成本也是各企业考虑的重点。文章主要分析蒸汽 喷射泵和干式机械泵两种抽真空系统的运行成 本，并分析在不同钢铁企业中抽真空系统运行成 本的影响因素。
1两种抽真空系统运行成本的比较1. 1
真空冶炼系统运行成本分析
真空冶炼系统的运行成本主要由能源介质、
设备维护、备品备件和人力成本组成。由于蒸汽 喷射泵和干式机械泵系统运行人员数相当，文章
表1
能源介质参数及单价
序号介质名称参数
单价单位1蒸汽l .OMPa
，饱和或微过热蹊跷
100元
/t 2接触水OJMPa ，<32尤，经浊环水系统处理0.5元/m 33冷却水OJMPa ，<32尤，经净环水系统冷却
0.2元/m 34压缩空气0. 6Pa 0. 25元/m 35氮气0. 6MPa
0.3元/m 36真空泵油
真空泵指定品牌
800元/L 7
电中国股市
0. 8
兀/kWh
仅比较能源介质、设备维护和备品备件的成本。 假设该企业真空设备的运行率较高，每年精炼
8000炉，不包含设备启动时暖管等费用以及停 用期间的维护费用。各种能源介质价格按照钢铁 企业通常价格计量，如表1所示。
设备维护费主要为设备维护的人工费用，通 常需聘请专业的维护人员完成，按照260元/h 进行计费。采用蒸汽喷射泵抽真空系统时，设备 维护费用主要包括各种水泵的检修与维护、蒸汽 喷射泵的清洁、换热器的清洁，以及污泥的处理 及浊环水系统的维护等。采用干式机械泵系统 时，主要的设备维护费用包括机械真空泵的检修 和维护、换热器清洁、除尘器布袋的清洁和更换 和真空系统除尘等。
备品备件的费用为按照正常维护水平需定期 更换的备件费用。采用蒸汽喷射泵系统时，主要 的备件包括各种水泵的密封及轴承，部分蒸汽阀 门的密封。干式机械泵系统的备件包括除尘器布 袋、机械真空泵的密封和轴承和机械泵泵组的更 换等，其中，机械泵泵组的使用寿命按照10年 计算。
1. 1 VD 真空系统对比
在一个100t VD 真空系统中，假设每年真空 冶炼8000炉，年产量80万t 。采用蒸汽喷射泵 系统时，平均蒸汽耗量为12. 5t /h ，采用燃气锅 炉或炼钢车间蒸汽管网供蒸汽，以电厂抽汽为备 用。采用干式机械真空泵系统时，配置组合式机 械真空泵模块6组，5用1备。采用蒸汽喷射泵 系统和干式机械泵系统时，运行费用折算成吨钢 真空处理费用如表2所示。
如表2所示，在该VD 系统中，干式机械泵
的运行成本优势明显，仅为蒸汽喷射泵的1/3左 右。采用蒸汽喷射泵的VD 抽真空系统时，能源 介质的消耗占了全部运行费用的90%，其中蒸 汽的成本占了全部运行费用的55% ，其次为接 触水系统的污泥处理费用。不同钢铁企业内部结 算的低压蒸汽价格差异较大，其结算价格对蒸汽 喷射泵的运行成本影响很大。当真空系统间断工 作时，蒸汽喷射泵系统需采用蒸汽进行暖管，增 加蒸汽消耗；而干式机械泵系统启动时不需暖 管，因此间断工作会增加蒸汽喷射系统的蒸汽消 耗，增加运行成本。
采用干式机械泵时，备品备件的费用占其运 行成本的一半左右，可见加强机械真空系统的检
表2 100t VD 真空处理费用对比
运行费用蒸汽喷射泵
元
/t 干式机械泵
元
/t
能源介质消耗
蒸汽4. 500接触水2. 500冷却水00. 02压缩空气00. 01氮气00. 28真空泵油
00. 20电
0. 430. 62能源介质消耗小计
7. 431. 13设备维护0. 730. 36备品备件0. 041. 36总计
8.20
2. 85
修和维护水平，延长设备特别是机械真空泵组的 使用寿命，对降低干式机械真空系统的运行成本 有重要影响。
在一个210t RH真空系统中，假设每年真空 冶炼8000炉，年产量168万t。采用蒸汽喷射泵 系统时，平均蒸汽耗量为22. 5t/h，采用燃气锅 炉或炼钢车间蒸汽管网供蒸汽，以电厂抽汽为备 用。由于RH冶炼工艺对真空泵的最大抽真空能 力比VD系统要大得多，干式机械泵的泵组数增 加很多，采用干式机械真空泵系统时，配置组合 式机械真空泵模块19组，18用1备。采用蒸汽 喷射泵系统和干式机械泵系统时，运行费用折算 成吨钢真空处理费用如表3所示
如表3所示，在210tR H抽真空系统中，干 式机械泵的运行成本低于蒸汽喷射泵，但和VD
系统相比，优势降低，为蒸汽喷射泵运行成本的 2/3左右。在RH抽真空系统中，采用蒸汽喷射 泵时，蒸汽费用占全部运行费用的64%。随着 RH系统对机械真空泵组配置要求的提高，机械 真空泵组的维护费用和备品备件费用较VD系统
明显增加。由此可见，在对抽真空能力要求更大 的干式机械泵系统中，干式机械泵的维护水平对 降低成本的影响更大。
对比表2、表3, VD系统采用干式机械泵运 行成本的优势更大，精炼系统的容量越小，干式 机械泵运
行成本的优势越大。抽真空系统的抽真 空能力越小，由于蒸汽喷射泵的原理所限，抽气 效率降低，对应的蒸汽消耗越大；而采用干式机表3 210t RH真空处理费用对比
运行费用蒸汽喷射泵
元/t
干式机械泵
元/t
能源介质消耗
蒸汽 6.500
接触水 2.500
冷却水00.02压缩空气00.01氮气00.38真空泵油00.22电0.5 1.72能源介质消耗小计9.5 2.33设备维护0.620.99备品备件0.03 3.08总计10. 15 6.40械泵时，其所需的模块数和电耗等因素都基本与 抽真空能力呈线性关系，所以抽真空能力越小的 系统，干式机械泵运行成本的优势越明显。
2蒸汽价格对运行成本的影响
在蒸汽喷射泵抽真空系统中，蒸汽成本占运 行成本的一半以上，所以蒸汽价格对运行成本有 重要影响。以210t RH系统为例，蒸汽价格对蒸 汽喷射泵和干式机械泵运行成本对比的影响见图 1〇
如图1所示，蒸汽喷射泵抽真空系统的运行 成本随蒸汽价格的提高而增加。以210t RH抽真 空系统为例，当蒸汽结算价格低于42. 3元/t时，蒸汽喷射泵抽真空系统的运行成本低于干式机械 泵抽真空系统；当蒸汽结算价格高于42.3元/t 时，蒸汽喷射泵抽真空系统的运行成本高于干式 机械泵抽真空系统。
目前，各钢铁企业低压蒸汽的内部结算价格 从几十元到200多元不等。厂内低压蒸汽的定价 一般有市场法和成本法两种方式。市场法通常按 照钢铁企业外卖低压蒸汽或者购买低压蒸汽的价 格结算，与企业所处的地域相关，或者参照北方 地方采暖供热的单位热量进行计价；成本法通常 根据该企业另建燃气锅炉提供抽真空用蒸汽的成 本进行计算，主要受煤气价格的影响[5]。在大 多数钢铁企业中，对外购售蒸汽仅占全部低压蒸 汽的很小比例，利用外部结算价不具备代表性; 利用成本核算的方法，仅限于采用燃气锅炉供汽 的钢铁企业，更多企业的蒸汽是利用炼钢车间余
热回收的蒸汽或者电厂低压抽汽作为蒸汽喷射泵
全厂低压蒸汽平衡影响的[6_7]。当低压蒸汽富余 时，低压蒸汽通常用于饱和蒸汽发电甚至直接放 散。低压饱和蒸汽用于发电时，按照10kg/kWh 的汽耗率以及〇.8元/kW h的电价，扣除饱和蒸
汽发电的其他运行成本，I t蒸汽能够产生的收 益约为40 ~ 50元w。由此可见，当钢铁企业采
用富余低压蒸汽，特别是通过微过热蓄热器采用 炼钢车间回收的蒸汽作为蒸汽喷射泵的汽源时，蒸汽喷射泵真空系统的运行成本较机械真空泵系 统是具备成本优势的。
3机械真空泵系统价格对运行成本的影响
由表2、表3可知，备品备件的成本在干式 机械泵的运行成本中占40%左右，如果再考虑 建设投资，干式机械泵设备投资高的影响更大。干式机械泵的投资较高，主要原因包括：（1) 目前干式机械泵所用的大抽力泵组以进口设备为 主，采购价格高；（2)由于真空抽气中含尘较 难处理，容易造成真空泵密封和轴承的磨损，真 空泵密封费用较高，且更换的频率较快，费用较 高；（3)目前干式真空泵组的使用在国内大多 属于摸索阶段，对泵组的预期寿命经验较少，按 照10年的有效工作时间计算，备品费用高。由于干式机械泵依靠进口，还带来备件供货周期 长、维修周期长等问题，造成间接损失。
抽真空技术在化工、食品等行业广泛应用，并实现了核心设备的国产化。目前真空冶炼设备 未实现国产化的原因主要有：（1)真空冶炼对 真空系统的瞬间抽气能力要求大；（2)工作条 件相对恶劣，特别
是真空抽气中含尘容易造成真 空泵的磨损；（3)真空泵控制系统相对复杂，需要真空工艺与冶炼工作相结合，难度较大。
由此可见，推进机械真空泵的国产化有较大 的市场前景，除了高功率真空泵、泵组的开发 外，还需要对真空泵系统进行优化，优化真空抽 气的除尘、冷却系统，优化控制模型等。4结论
文章比较了钢铁真空冶炼蒸汽喷射泵和干式 机械泵真空系统运行成本，并分析了主要的影响 因素，从文章可知以下结论：
(1)干式机械泵通常较蒸汽喷射泵有运成本的优势，特别是当系统抽真空能力较小时，优势更加明显；
(2)蒸汽价格对蒸汽喷射泵的运行成本重要影响，在不同企业中，应根据全厂低压蒸汽 平衡核算蒸汽喷射泵运行成本，选择最优方案；
(3)干式机械泵的国产化对降低干式机泵系统有重要意义，具备较好的市场前景。
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