高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前富氧的實(shí)際應(yīng)用

楊旭

（河北津西鋼鐵集團(tuán)大方重工科技股份有限公司 河北唐山 064302）

高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前富氧的實(shí)際應(yīng)用

楊旭

（河北津西鋼鐵集團(tuán)大方重工科技股份有限公司 河北唐山 064302）

在全球經(jīng)濟(jì)下滑，國(guó)內(nèi)冶金行業(yè)迎來(lái)2008年以來(lái)最困難的時(shí)期，各家鋼鐵企業(yè)面臨生死考驗(yàn)的今天，降本增效成為了目前各個(gè)企業(yè)的重中之重。高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前富氧應(yīng)運(yùn)而生，是企業(yè)降本增效的另一把利器，利用氧氣出塔壓力，直接與高爐鼓風(fēng)機(jī)相連，由鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行富氧輸送至高爐，有效降低能量浪費(fèi)。

高爐；機(jī)前富氧；改造

1 高爐富氧鼓風(fēng)工藝現(xiàn)狀

目前多數(shù)冶金企業(yè)乃至國(guó)家大型冶金企業(yè)仍保留采用高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后供養(yǎng)的舊習(xí)，即以P=2.5MPa的氧壓機(jī)壓送氧氣，經(jīng)調(diào)壓至P= 1.6MPa送往高爐，再經(jīng)調(diào)壓至P約為0.6MPa，送入高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)后風(fēng)管，以高爐富氧鼓風(fēng)，這樣顯然就造成了能源的極度浪費(fèi)。僅以1280m3高爐為例，其富氧量按8000m3/h計(jì)算，按P1=2.5MPa及P2=0.6MPa兩種壓力供氧來(lái)進(jìn)行粗略比較，則前者比后者多耗電量月為540kW/h，而全年多開(kāi)支電費(fèi)約210萬(wàn)元。在2015過(guò)去的一年里，鋼鐵形式下滑，國(guó)內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)宣布檢修、悶爐、停產(chǎn)乃至破產(chǎn)的情況下，這種情況不僅是浪費(fèi)問(wèn)題，更是涉及企業(yè)生死攸關(guān)，員工生存環(huán)境的大事。

2 高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前富氧的可行性

高爐富氧鼓風(fēng)，一般分為高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前及機(jī)后供氧兩種方式。而機(jī)后供氧方式，國(guó)內(nèi)又有兩種方法：①P=3.0MPa經(jīng)調(diào)壓至P=1.6MPa，再調(diào)壓至P=0.6MPa后直接送入機(jī)后風(fēng)管；②P=0.8MPa直接送入機(jī)后風(fēng)管。目前，國(guó)內(nèi)冶金企業(yè)多為機(jī)后供氧，且以采用第一種方法居多，部分企業(yè)采用第二種方法，這兩種方法都需要增加氧氣透平機(jī)壓縮氧氣，消耗大量電源，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)下行，噸鐵成本指標(biāo)下降的形勢(shì)下，采用節(jié)能、安全的、環(huán)保的高爐鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前供氧方式成為首選。

所謂鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前富氧，即是將制氧出分餾塔15～20kPa（G）的低壓氧氣經(jīng)新建低壓管道輸送至高爐風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)管道，經(jīng)調(diào)節(jié)閥組后到混合器混合進(jìn)入高爐風(fēng)機(jī)入口，利用風(fēng)機(jī)自然吸風(fēng)將氧氣與空氣充分混合成富氧（即鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)中含氧量＞21%）送至高爐使用。此法優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需配備氧氣壓縮機(jī)，從而大大節(jié)約了電能的消耗。

通過(guò)工業(yè)試驗(yàn)表明，高爐富氧率控制在30%的情況下，其生產(chǎn)是安全的，但相應(yīng)的安全措施也還是必需的。首當(dāng)其沖的是在高爐富氧鼓風(fēng)中設(shè)置富氧比控制裝置，該裝置既要能適用于低純度氧氣也要適用高純度氧氣。當(dāng)然，盡管設(shè)置了富氧比控制裝置，但當(dāng)其失靈或高爐鼓風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，為避免重大事故的發(fā)生，以便在事故萌發(fā)的早期停止供氧，熄滅火焰，確保生產(chǎn)的安全，而采取其他相應(yīng)的安全措施，也是必要的。

3 鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前富氧實(shí)施過(guò)程中的安全控制

機(jī)前富氧根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)工部條件，針對(duì)高爐風(fēng)機(jī)運(yùn)行的各種故障，制訂了一系列智能安全措施，采用獨(dú)立的PLC集散安全控制系統(tǒng)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)機(jī)前富氧運(yùn)行情況，保證設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖1 PLC集散安全控制系統(tǒng)示意圖

PLC集散安全控制系統(tǒng)示說(shuō)明：氧氣來(lái)自制氧空分裝置，經(jīng)過(guò)氧氣專用過(guò)濾器、安全專用閥、安全專用阻火器與空氣在氣體專用混合器內(nèi)混合后，通過(guò)高爐風(fēng)機(jī)到達(dá)高爐內(nèi)。系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，由PLC集散安全控制系統(tǒng)根據(jù)所檢測(cè)到的參數(shù)，自動(dòng)進(jìn)行處理。自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄流量曲線，以便于生產(chǎn)人員根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。系統(tǒng)數(shù)據(jù)保持兩年以上的存儲(chǔ)空間，以備隨時(shí)查詢。

安全保護(hù)自動(dòng)控制系統(tǒng)：

（1）當(dāng)氣體溫度接近燃點(diǎn)或有燃燒源時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)捕捉信號(hào)，并發(fā)出指令，啟動(dòng)設(shè)備的自動(dòng)滅火系統(tǒng)，滅掉火源；

（2）在高爐風(fēng)機(jī)前加裝氣分析系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)氣體的富氧比和流量、壓力，監(jiān)測(cè)不正常時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，并快速啟動(dòng)安全專用閥切斷供氧；

（3）在高爐風(fēng)機(jī)后加裝氣體分析系統(tǒng)，當(dāng)煤氣含量超標(biāo)時(shí)，會(huì)自動(dòng)發(fā)出信息，并快速啟動(dòng)安全專用閥切斷供氧；

（4）當(dāng)高爐鼓風(fēng)機(jī)停機(jī)、喘振、故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，并快速切斷安全閥緊急切斷氧氣供應(yīng)；

（5）設(shè)置超臨界溫度自動(dòng)控制滅火系統(tǒng)，在系統(tǒng)停止使用及檢修時(shí)給管線充保護(hù)氣體；

（6）當(dāng)高爐鼓風(fēng)機(jī)的任何一項(xiàng)工況出現(xiàn)異常時(shí)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都會(huì)出指令，快速啟動(dòng)安全專用閥切斷氧氣供應(yīng)；

（7）高爐風(fēng)機(jī)連鎖保護(hù)系統(tǒng)與超臨界溫度自動(dòng)控制滅火系統(tǒng)相連接，當(dāng)高爐鼓風(fēng)機(jī)連鎖保護(hù)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，超臨界溫度自動(dòng)控制滅火系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)保護(hù)風(fēng)機(jī)安全。

4 鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前富氧的實(shí)際應(yīng)用實(shí)例

我國(guó)北方一鋼鐵企業(yè)近期對(duì)廠內(nèi)3套制氧機(jī)組進(jìn)行機(jī)前富氧節(jié)能改造，方案如下：3座高爐富氧13000Nm3/h（制氧開(kāi)2#、3#機(jī)組）。

表1

表2

綜合計(jì)算：改造后年約節(jié)約能耗15000000kW/h左右。

以上改造方案進(jìn)行實(shí)施后，經(jīng)過(guò)該廠內(nèi)進(jìn)行電量統(tǒng)計(jì)后實(shí)際每天節(jié)約電量為43500度，全年節(jié)約用電14500000度電量，綜合煉鋼耗電降低12度電量，與設(shè)計(jì)方案基本吻合。

5 結(jié)語(yǔ)

總之、在采取機(jī)前富氧各種安全措施后，高爐富氧鼓風(fēng)采用機(jī)前供養(yǎng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)是有保障的。在鋼鐵市場(chǎng)低迷，鋼鐵價(jià)格不如白菜價(jià)的今天，鋼鐵企業(yè)處在生死攸關(guān)的時(shí)刻，機(jī)前富氧的實(shí)施迫在眉睫。

TF321

A

1004-7344（2016）05-0234-01

2016-2-5

楊旭（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事冶金行業(yè)的生產(chǎn)工作。