兩個不同容量高爐的自動撥風裝置的應用

張明明，徐寶珍

（天津鋼鐵集團有限公司能源中心，天津 300301）

1 引言

在鋼鐵企業生產過程中，高爐鼓風機所送出的冷風主要用于高爐冶煉，鋼鐵行業有句行話叫“以風為鐵”，這句話形象地反映了高爐鼓風生產在高爐冶煉過程中的重要作用。高爐鼓風機所產生的冷風通過熱風爐被加熱到1 100℃以上形成熱風后經風口進入高爐爐膛內，與鐵礦石、焦炭等原料進行充分的混合，發生還原反應生成鐵水并產生爐渣，沉入爐缸內。到一定的時間后，利用爐渣比重輕于鐵水，分離排除爐渣后進行出鐵。如果未到出鐵時間，由于鼓風機出現故障而停止送風時，將導致冷風壓力急劇下降，未分離的鐵水和爐渣的混合物將下沉灌入風口并凝結，即為風口灌渣。一旦風口灌渣，即中斷了高爐的冶煉生產并影響后續生產。處理一次灌渣事故約15 h 左右，加上高爐恢復正常生產的時間，以及全部更換備用風口的費用，將使企業產生重大的經濟損失。因此高爐鼓風系統的安全供風對高爐冶煉生產具有極其重要的意義，也直接關系到高爐的穩產、高產。

在高爐鼓風系統運行制度中，一般采用單機對單爐的運行方式，也有采用母管供風的運行方式。由于高爐鼓風機技術的飛速發展，其自動控制系統日趨復雜并高度集中，停機保護參數由原來的幾個發展到現在的十多個。緊急故障或誤動作停機時有發生，由于這種停機一般都具有突發性和不可預見性，一旦運行鼓風機出現故障，即對運行的高爐造成斷風影響，導致高爐風口灌渣。

為解決這一問題，自動撥風技術及裝置在各大鋼鐵企業逐步得到了應用，并取得了顯著經濟效益，成為冶金技術中不可或缺的組成部分。各大鋼鐵企業的高爐供風系統上都進行了自動撥風裝置的改造，一些鋼鐵企業則直接將自動撥風裝置應用到了新建高爐的供風系統中，在高爐的冶煉生產中發揮著重要的作用。

2 研究背景

目前在很多鋼鐵企業生產系統中的兩個相同等級高爐之間都應用了自動撥風系統，其作用是在其中一座高爐出現受風中斷故障后，通過撥風系統立刻向斷風高爐撥風，確保高爐不出現灌渣的嚴重事故，減小經濟損失。

現有的高爐撥風系統解決方案是：在兩座高爐送風管道之間用一連通管相連，在連通管上增加一組撥風閥組，撥風閥組是由一個氣動撥風閥和兩個電動蝶閥以及撥風閥組的自動控制裝置組成。當其中一座高爐的鼓風機出現停機時，氣動撥風閥自動打開，由正常運行的鼓風機向故障鼓風機對應的相同容量的高爐撥風，此時向兩座高爐同時各供應50%的風量，以便維持故障機組對應的高爐保持在額定風量的一半運行，避免高爐發生灌渣事故。但這種撥風閥組不適用于兩個不同容量高爐的撥風。這主要是由于兩座高爐容積不同，所需高爐鼓風機供給冷風的風壓、風量不同；若采用常規撥風系統將會產生當小容量高爐的鼓風機發生故障時，小容量高爐斷風，這時氣動撥風閥自動快速打開，會產生大容量高爐鼓風機向小容量高爐撥風過多的情況，導致正常運行的大容量高爐灌渣，小容量高爐超壓的結果。反之，當大容量高爐的鼓風機發生故障時，大容量高爐斷風，這時氣動撥風閥自動快速打開，會產生小容量高爐鼓風機向大容量高爐撥風不足的情況，導致正常運行的小容量高爐鼓風機逆流，大容量高爐還會發生灌渣，兩座高爐生產均受到影響的結果。

3 實施技術方案

為解決上述問題而設計提供了一種適應范圍寬、效果好的兩個不同容量高爐使用的自動撥風裝置，所采取的技術方案是：

兩個不同容量高爐的自動撥風裝置包括：向大容量高爐的管道送風的鼓風機、向小容量高爐的管道送風的鼓風機、連接大容量高爐的管道和小容量高爐的管道的撥風閥組以及撥風閥組的自動控制裝置。撥風閥組是在大容量高爐的管道和小容量高爐的管道之間分別安裝有兩個電動調節閥，兩電動調節閥之間安裝有氣動撥風閥。這樣將兩個電動調節閥平時調整在定量開啟位置，即同時滿足大容量高爐運行的最低風量值和小容量高爐最高承壓值，當其中一臺鼓風機出現停機時，氣動撥風閥自動快速打開，由正常運行鼓風機向故障鼓風機對應的高爐定量撥風，保證故障高爐不發生灌渣事故，為高爐的快速恢復提供條件，減小經濟損失。

4 具體實施方式

如圖1 所示，1#高爐容量大于2#高爐容量，1#鼓風機③通過開關閥②連接1#高爐的管道①，2#鼓風機⑤通過開關閥⑥連接1#高爐的管道④，1#高爐的管道和2#高爐的管道之間連接有撥風閥組，撥風閥組有控制裝置。所述撥風閥組是在1#高爐的管道上和2#高爐的管道上分別安裝有電動調節閥⑦、⑨，兩所述電動調節閥之間安裝有氣動撥風閥⑧。這樣，由于在1#高爐的管道上和2#高爐的管道上分別安裝有電動調節閥，在兩電動調節閥之間安裝有氣動撥風閥，這樣將兩個電動調節閥平時調整在定量開啟位置，根據兩座高爐的容量差和運行的風壓差，計算出電動調節閥的開啟位置，即同時滿足大容量高爐運行的最低風量值和小容量高爐最高承壓值，當其中一臺鼓風機出現停機時，氣動撥風閥自動快速打開，由正常運行鼓風機向故障鼓風機對應的高爐定量撥風，保證故障高爐不發生灌渣事故，解決了兩個不同容量高爐的撥風問題，減小經濟損失。

圖1 撥風系統示意圖

5 快速恢復高爐生產方式

當自動撥風系統動作后，故障鼓風機對應的高爐未灌渣等待鼓風機恢復，正常運行鼓風機對應的高爐受到一定的影響，此時要求機組操作人員根據當前鼓風機運行狀況快速按照撥風前風量對正常鼓風機進行加風操作，同時聯系高爐，在保證鼓風機安全運行的前提下滿足高爐生產需要，以減小高爐生產因撥風受到的影響。

在故障鼓風機恢復后，可對高爐供風。由于此前正常運行的鼓風機為滿足高爐的生產提高了功率，在對故障鼓風機對應的高爐的復風過程中，要兼顧對正常運行鼓風機的功率調整。即同時聯系兩座高爐，實行對故障鼓風機對應高爐的復風操作，同時緩慢關閉撥風閥組中的一個電動調節閥。在關閉電動調節閥的過程中會對正常運行鼓風機對應的高爐造成風量波動的影響，要求機組的操作人員按高爐需求風量對機組進行必要操作調整，保持向高爐供風的穩定，直至電動調節閥全部關閉，此時故障鼓風機完成對高爐的送風操作。自動撥風系統應按照撥風規程進行操作，重新投入使用。

6 使用效果

由于在不同容量兩座高爐之間應用了本方案設置的自動撥風裝置，在發生意外停風故障后可使撥風高爐受到的影響減到最小，保證高爐的生產，提高高爐的產量。以本公司3 200 m3和2 000 m3兩臺不同容量高爐的撥風系統為例，當2 000 m3高爐突遭斷風時，撥風系統自動快速動作，由正常運行的3 200 m3高爐向2 000 m3高爐撥風，由于撥風裝置的自動動作，避免了2 000 m3高爐的灌渣；3 200 m3高爐由于撥風受到了1 200 m3/min 的風量影響，撥風裝置動作后，機組操作人員就聯系高爐進行了加風操作，3 200 m3高爐的生產幾乎未受到較大的影響，可進行連續的正常生產。既達到了撥風避免灌渣的目的，又將正常運行的高爐受到的影響減到最小，達到高爐連續、穩定生產的目的。

本文所提供的方案在本公司得到了應用，經多次大容量向小容量高爐撥風和小容量向大容量高爐撥風均能維持生產并迅速復風，取得了很好的效果，避免了高爐灌渣之后產生的一系列維修費用，同時也保證了撥風高爐的產量。本方案已申報實用新型技術專利，并獲得了批準。

7 結語

不同容量高爐的自動撥風裝置具有一定的通用性，除兩座不同容量高爐外，還可應用于三座高爐或多座高爐的供風系統。需要特別提出的是：多高爐之間的自動撥風裝置的應用需要統籌設計，自動撥風裝置的應用可依托上述方法，分別調整兩兩供風管線間電動調節閥的定量開啟位置，即同時滿足高爐運行的最低風量值，采用PLC 系統進行獨立控制，可實現多座高爐供風系統的自動撥風，滿足大型、多高爐鋼鐵企業的生產需求。