高爐撥風系統在水鋼3#、4#高爐的應用實踐

向 劍,高連生,孟 瑋,陳 瑜,易正明

（1.水城鋼鐵集團有限公司動力廠，貴州六盤水553028;2.武漢科技大學,湖北武漢430080）

高爐撥風系統在水鋼3#、4#高爐的應用實踐

向 劍1,高連生1,孟 瑋1,陳 瑜1,易正明2

（1.水城鋼鐵集團有限公司動力廠，貴州六盤水553028;2.武漢科技大學,湖北武漢430080）

介紹了水鋼3#、4#高爐撥風系統的工藝，進行了3#、4#高爐互撥風的可行性分析，并進行了系統的改造。經過5個月的試運行，實現了3#、4#高爐的互撥風，較好地解決了灌渣問題，取得了較好的經濟效益和社會效益。

灌渣;休風;撥風系統;高爐

1 引言

高爐鼓風是鋼鐵企業生產中的重要環節，高爐冶煉生產的過程中，冷風通過高爐風口進入高爐爐膛，為高爐冶煉過程提供燃燒空氣并支撐爐料。隨著科技的進步，鼓風機自動化程度越來越高，鼓風機設備的安全雖然得到了保證，但鼓風機自動安全運行或事故停機的機率相應增加。實際生產中，由于各種原因時有鼓風機事故跳閘時有發生，造成高爐送風壓力突降，高爐爐料因重力坐料，甚至堵塞風口，不僅造成更換風口的直接經濟損失，而且因停產及恢復爐況的間接損失更大。同時，這種突發事件嚴重影響高爐爐況，縮短高爐運行壽命。高爐自動撥風系統通過在撥風管道上串聯設置三臺閥門，使高爐之間相互供風，既維持事故高爐的最低安全風壓和風量，保證事故高爐不灌渣，同時撥風高爐爐況也不會受到較大的影響。該系統管路非常簡單，但控制系統較為復雜，需全面考慮各種事故的發生狀況，才能保證高爐自動撥風系統的正常運行。因此，研究應用高爐緊急撥風系統，減少高爐運行事故是非常必要的。

2 系統介紹

水鋼3#、4#高爐自動撥風系統通過在撥風管道上串聯設置三臺閥門，使高爐之間相互供風，并根據對高爐失風事故狀態的監控，在最短時間內做相應的操作把故障風機從送風系統中切除。故障風機對應的高爐送風管道中送入正常運行的風機的部分風量，保證故障風機對應的高爐送風管中風壓高于高爐灌渣的最低風壓，以避免高爐風口灌渣事故的發生；同時提供撥風的正常運行風機對應的高爐不能因為撥風造成自身斷風和灌渣。在備用風機投入運行后，再將自動撥風系統退出。撥風系統的工作原理，適用于多臺高爐鼓風機向多座高爐提供冷風的供風系統結構。水鋼3#、4#高爐自動撥風系統示意圖如圖1所示。

高爐自動撥風系統將3#、4#兩座高爐風管用撥風管相連，并增加撥風閥，以達到兩座高爐間系統緊急撥風的效果。生產過程中，若任一臺機組發生突發故障停機或轉入安全運轉，撥風裝置立即自動投入運行，將另一臺正常運行機組的部分風量撥送到故障機組所對應的高爐，以保證高爐不坐料、不堵風口，把生產影響降到最低限度。

圖1 3#、4#高爐撥風系統示意圖

3 高爐撥風系統的控制

3.1 撥風原則

高爐自動撥風系統的撥風原則是大功率鼓風機向小功率鼓風機撥風或相同鼓風機互撥風，撥風量及風壓的多少根據高爐需要而定，撥風量一般為用風量的30%就能保證事故高爐不灌渣。當高爐發生供風中斷時，風管壓力會在約10 s之內急劇下降到高爐灌渣，撥風閥動作時間是直接關系到撥風系統能否發揮保產作用的關鍵參數，撥風閥從全關到全開動作時間應小于5 s較為合適。

3.2 供風中斷

風機有很多連鎖停機參數可引起風機供風中斷，但最終可歸結為兩點，即機組轉安全運行和機組跳閘。機組轉安全運轉是指風機在運行過程中，因風機內部或外部故障或人為干涉，鼓風機降至最低負荷運行，放風閥全開，雖然機組仍在運行，其效果等同供風中斷；機組跳閘是指機組在正常運行中，因機組內部或外部故障或人為干涉使鼓風機失去動力，機組停機，送風逆止門關閉，放風閥全開，無風供出。

3.3 自動撥風

判斷自動撥風的條件是：風機止回閥關閉，風壓低于150 kPa，被撥風高爐的風壓大于250 kPa，被撥風高爐風量大于2500 m3/min，以上條件同時滿足撥風閥才動作。為了避免誤撥風，在高爐休風時撥風閥控制切換到“禁止撥風”位置。

4 高爐互撥風的可行性

水鋼3#、4#高爐自動撥風系統設計AV71/18汽輪鼓風機（4#機）向3#高爐送風，AV90/16電動鼓風機（5#機）向4#高爐送風，鼓風機主要參數及設備對比如表1所示。

表1 高爐鼓風機主要參數及設備對比

由表1可以看出，3#、4#高爐撥風后風機加到最大負荷，運行高爐風量還有60%以上，完全能滿足運行高爐降頂壓運行的要求，鼓風機排氣溫度相同，撥風后對風管道熱彭脹無影響。其次，3#、4#高爐及4#、5#鼓風機都是用PLC控制，自動化程度較高，測量原件不做任何改動，直接利用現有信號經過光纖通信送到撥風控制系統即可，因此，3#、4#高爐實現互撥風是完全可行的。

5 系統改造與運行效果

通過對水鋼3#、4#高爐的系統分析，進行了一下改造：

（1）將撥風管道從DN600改為DN700，并確定撥風管道共架的氮氣、氧氣、蒸汽管道載荷，安裝撥風管支架，以及進行管道安裝；

（2）確定撥風控制系統方案以及撥風所需信號，高爐冷風放風閥確定為快開慢關，控制臺安裝在4#高爐熱風爐；

（3）安裝高爐撥風系統外部電纜、光纖及設備，并進行管道試壓，電動閥、撥風閥單調及聯調。

4#高爐正常運行后，撥風系統投入正常運行，并在電動鼓風機因電系統故障多次停機時撥風系統發揮了重要的作用，保證了4#高爐不灌渣。4#高爐投入運行5個月，電動鼓風機停機8次，撥風閥動作8次，撥風閥動作靈活，控制系統可靠，無誤動作，閥門從全關到開50%用時不足3 s，撥風后高爐風壓0.12～0.14 MPa，撥風量1300～1500 m3/min，被撥風高爐風壓下降0.12～0.15 MPa，既保證了正常運行高爐，也保證了斷風高爐不罐渣，同時對正常運行鼓風機影響較小。表2為撥風系統運行次數統計表。

表2 高爐撥風系統投運以來動作次數統計表

6 效益分析

系統投入運行后，4#高爐運行5個月，撥風閥動作8次，平均每月動作1.6次，按罐渣一次最少需休風16 h，利用撥風裝置只需休風1 h計算，全年損失鐵產量：

P=5500t/d÷24h×(16-1)h×(12×1.6)=65312.5 t

噸鐵價格按2500元/t計算，減少產值：

Q1=65312.5×2500=16328.125萬元

噸鐵利潤按20元/t計算，減少利潤：

Q2=65312.5×20=130.625萬元

4#高爐共30個風口，風口單價按24500元，減少全年備件費用：

Q3=30×24500×19=1396.5萬元

高爐撥風系統應用大大縮短了鼓風機停機后高爐的恢復生產時間，防止了高爐罐渣，對高爐生產影響較小，有利于公司鐵、鋼、材主線的生產組織，大大降低了操作人員及檢修人員的勞動強度。同時，3#、4#高爐之間緊急撥風系統的成功應用，也為水鋼1#、2#高爐撥風系統的應用提供了技術支持。

7 結論

（1）高爐自動撥風系統在水鋼3#、4#高爐的應用，實現了兩座爐容相差近1倍的高爐之間互撥風在國內首次使用，并獲得成功，達到國內領先水平。

（2）緊急撥風控制系統由煉鐵控制及操作在國內無先例，此控制模式避免了撥風系統誤操作、誤撥風事故發生，提高了撥風系統的可靠性。

（3）撥風閥的開度控制撥風風量大小，比國內常采用的用截斷閥開度控制風量更有先進，風量調整更靈活，控制更準確。

（4）高爐撥風系統應用大大縮短了高爐的恢復生產時間，防止了高爐灌渣，取得了顯著的經濟效益，有利于公司鐵、鋼、材主線的生產組織，同時大大降低了操作人員及檢修人員的勞動強度。

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ApplicationPractice of BlastFurnaceAirDistributingSystemin ShuichengSteel

Xiang Jian1，Gao Liansheng1，Meng Wei1,Chen Yu1，Yi Zhengming2
（1.Shuicheng Iron&Steel Group,Liupanshui,Guizhou 553028;China 2.Wuhan University of Science and Technology,Wuhan,Hubei 430080,China）

The process of air distribution system of the two blast furnaces in Shuicheng Steel was introduced,the feasibility of air inter-dispensation between the blast furnaces was analyzed and the air distribution system was modified.After five months of trial operation,air inter-dispensation between the two blast furnaces was achieved,solving the problem of slag pouring while achieving good economic and social benefits.

slag pouring;blow-down;air distribution system;blast furnace

TK229

B

1006-6764（2014）08-0053-03

2014-04-10

向劍（1967－），男，1990年畢業于北京科技大學熱能動力專業，工程師，現從事熱能與動力工程技術工作。