撥風在高爐鼓風機中的應用

郝洪濱，王俊光，魏英豪，侯長波

（首鋼遷鋼有限公司動力作業部，河北遷安 064400）

1 概述

高爐鼓風機是高爐最重要的動力設備。它不但直接提供冶煉所需的風量，而且提供克服高爐料柱阻力所需的氣體動力，并使高爐保持一定的爐頂壓力。首鋼遷鋼公司現有四臺高爐鼓風機（3×7000m3/h+1×8000m3/h），3座高爐，形成了3主1備的供風體系，也構成了3路供風管網。

2 撥風系統的設置

2.1 問題的提出

風機投產以來，由于種種原因造成的非計劃停機問題一直是高爐正常生產的主要難題，若設計為母管制單機對單爐送風，則不管是什么原因造成的停機，都將使正在生產的高爐中斷冶煉，甚至造成風口灌渣的惡性事故，因此必須及時解決風機故障造成的斷風事故。而風機故障停機往往具有突然性和不可預見性，所以不可能預先采取開啟備用機等有效措施來防止高爐斷風。

2.2 撥風工藝

首鋼遷鋼公司的管網撥風系統如圖1所示。

供風管網由3路母管（一爐母管、二爐母管、三爐母管）和4臺機組（1號機，2號機，4號機為運行機組，分別為二高爐，一高爐，三高爐送風；3號機為備用機組）構成。運行機組通過各自送風閥門分別與高爐母管相聯通，在正常送風過程中，3臺機組分別向三座高爐單獨供風，互不影響。現在在一二爐母管、一三爐母管、二三爐母管之間分別安裝一套撥風系統（撥風系統由一個快開閥兩個截斷閥組成），當鼓風機出現緊急斷風時，撥風系統投入使用。

3 撥風系統的運行

3.1 撥風閥組的選型

高爐正常生產中，當鼓風機組突然故障停機或者停止向高爐送風時，高爐將會在十幾秒內發生“坐料”，甚至出現“風口灌渣”，因此撥風閥的選型必須保證閥組可以在該段時間內開啟。同時撥風閥組必須具備慢關功能，避免撥風結束時快速關閉對鼓風機及高爐帶來的影響。根據電動蝶閥的流通特性，雖然開啟時間較長，但是在10 s內可開啟20%到30%的開度，流通能力即可達到50%到70%，滿足撥風工藝的要求。因此，截斷閥和快開閥均選取DN600的電動蝶閥。快開閥的主要作用是當鼓風機出現緊急斷風時，迅速開啟，10 s之內將風撥出，保證撥風的時效性，正常情況下處于關閉狀態。截斷閥的主要作用一是在平時做撥風裝置功能檢查維護實驗時進行系統隔離，二是對撥風量的調節控制，正常情況下一側截斷閥處于全開狀態，另一側開啟25%（4#風機另一側截斷閥開啟27%，截斷閥開啟量根據高爐要求可進行調節）。

圖1 撥風系統圖

3.2 撥風系統的運行與維護

3.2.1 撥風條件

鼓風機系統的各種停機保護復雜，涉及的輔助設備多，當其中任何一個因素出現故障均可造成鼓風機停機，因此撥風系統必須隨時處于熱備狀態。當運行高爐及鼓風機組滿足下述條件時，撥風閥組開啟。（1）故障風機壓力迅速降低到撥風壓力（0.1 MPa以下）。（2）故障風機逆止閥關閉。（3）故障風機處于非計劃減風狀態（避免發生誤撥風）。（4）運行風機風壓大于0.25 MPa.

3.2.2 撥風系統的操作

撥風系統均為兩路電源供電，兩路電源互為備用。設有值班室操作盤和現場操作盤（根據就地/值班室選擇按鈕進行選擇），撥風系統操作分為手動（在工作站上由運行人員操作）、就地（在撥風閥組現場）兩種。若選擇“手動”控制，開啟快開閥將風撥出的時間小于10 s。撥風管道規格為DN600，通流量較大，為了控制撥風量，截斷閥兩側的開度，一個全開，一個保持在25%~27%，撥風時可以將撥風流量控制在1800~2000 m3/min左右。當高爐休風時，需將撥風系統設置為“手動”狀態，以防止誤動作。

3.2.3 撥風系統的維護

撥風系統每月進行定期試驗，試驗時，將兩側截斷閥全關，將快開閥打到值班室位置和現場位置分別進行全開全關操作，全開，全關的時間應小于10 s。試驗結束后，撥風系統調整為正常位置。

3.2.4 撥風系統動作后的復風

撥風后的復風由運行人員手動操作完成。以首鋼遷鋼公司為例，1#高爐由2#鼓風機供風，2#高爐由1#鼓風機供風。若1#風機故障停機，撥風系統動作，將2#風機的部分風撥至2#高爐。撥風系統動作后，如果1#鼓風機組故障排除，可立即起動1#鼓風機組，若故障未查明，需立即起動3#備用鼓風機組。假設啟動3#風機，當機組啟動后，將風機出口壓力升至略高于1#高爐冷風母管壓力，緩慢關小撥風閥，使風緩慢送出，通過3#風機升壓和關小撥風閥配合操作，最終使撥風閥完全關閉，1#高爐完全由3#風機供風。撥風后的復風，從起機到完全由備用風機獨立向外供風，用時大約11 min。

4 撥風系統的應用

遷鋼2650 m3高爐撥風系統，從2004年至今已撥風10次，成功給三爐送風，逐漸恢復高爐生產。故障機組風壓趨勢如圖2。以4#風機勵磁機調壓控制器故障引起跳閘停機為例，2013年6月7日13：32：40因4#機故障停機開啟一、三爐撥風，25 s后開啟撥風，2#風機風壓由0.373 MPa降到0.327 MPa，風量由5060 m3/min降到4450 m3/min。4#風機（故障風機）風壓由0.405 MPa降到0.07 MPa。13：37分啟動3#備用風機，同時開啟3#風機通三爐風門及主風門，給三爐送風，逐漸恢復高爐生產。運行機組撥風后風壓趨勢如圖3。

5 需要解決的問題

圖2 故障機組風壓趨勢圖

圖3 運行機組撥風后風壓趨勢如圖

目前對高爐撥風系統的設置，尤其是風機發生故障時，高爐需求的撥風量的數值，是根據操作過程中積累的經驗來確定的，比較“粗放”，而在撥風系統投入運行中撥風能提供的具體數值又是和當時的風機及高爐情況密切相關的，因此，撥風能否更符合實際工況，最大限度的滿足用戶的需求，最大限度的減少對撥風源的影響，是一個需要解決的問題。如果能收集高爐及風機各工況下的運行參數，進一步優化撥風系統，做到精確控制，則能最大限度的發揮高爐及鼓風系統的生產能力。