高爐撥風(fēng)系統(tǒng)在水鋼3#、4#高爐的應(yīng)用實踐

向 劍,高連生,孟 瑋,陳 瑜,易正明

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

高爐撥風(fēng)系統(tǒng)在水鋼3#、4#高爐的應(yīng)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(tuán)有限公司動力廠，貴州六盤水553028;2.武漢科技大學(xué),湖北武漢430080）

介紹了水鋼3#、4#高爐撥風(fēng)系統(tǒng)的工藝，進(jìn)行了3#、4#高爐互撥風(fēng)的可行性分析，并進(jìn)行了系統(tǒng)的改造。經(jīng)過5個月的試運行，實現(xiàn)了3#、4#高爐的互撥風(fēng)，較好地解決了灌渣問題，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

灌渣;休風(fēng);撥風(fēng)系統(tǒng);高爐

1 引言

高爐鼓風(fēng)是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，高爐冶煉生產(chǎn)的過程中，冷風(fēng)通過高爐風(fēng)口進(jìn)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(jìn)步，鼓風(fēng)機自動化程度越來越高，鼓風(fēng)機設(shè)備的安全雖然得到了保證，但鼓風(fēng)機自動安全運行或事故停機的機率相應(yīng)增加。實際生產(chǎn)中，由于各種原因時有鼓風(fēng)機事故跳閘時有發(fā)生，造成高爐送風(fēng)壓力突降，高爐爐料因重力坐料，甚至堵塞風(fēng)口，不僅造成更換風(fēng)口的直接經(jīng)濟(jì)損失，而且因停產(chǎn)及恢復(fù)爐況的間接損失更大。同時，這種突發(fā)事件嚴(yán)重影響高爐爐況，縮短高爐運行壽命。高爐自動撥風(fēng)系統(tǒng)通過在撥風(fēng)管道上串聯(lián)設(shè)置三臺閥門，使高爐之間相互供風(fēng)，既維持事故高爐的最低安全風(fēng)壓和風(fēng)量，保證事故高爐不灌渣，同時撥風(fēng)高爐爐況也不會受到較大的影響。該系統(tǒng)管路非常簡單，但控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，需全面考慮各種事故的發(fā)生狀況，才能保證高爐自動撥風(fēng)系統(tǒng)的正常運行。因此，研究應(yīng)用高爐緊急撥風(fēng)系統(tǒng)，減少高爐運行事故是非常必要的。

2 系統(tǒng)介紹

水鋼3#、4#高爐自動撥風(fēng)系統(tǒng)通過在撥風(fēng)管道上串聯(lián)設(shè)置三臺閥門，使高爐之間相互供風(fēng)，并根據(jù)對高爐失風(fēng)事故狀態(tài)的監(jiān)控，在最短時間內(nèi)做相應(yīng)的操作把故障風(fēng)機從送風(fēng)系統(tǒng)中切除。故障風(fēng)機對應(yīng)的高爐送風(fēng)管道中送入正常運行的風(fēng)機的部分風(fēng)量，保證故障風(fēng)機對應(yīng)的高爐送風(fēng)管中風(fēng)壓高于高爐灌渣的最低風(fēng)壓，以避免高爐風(fēng)口灌渣事故的發(fā)生；同時提供撥風(fēng)的正常運行風(fēng)機對應(yīng)的高爐不能因為撥風(fēng)造成自身斷風(fēng)和灌渣。在備用風(fēng)機投入運行后，再將自動撥風(fēng)系統(tǒng)退出。撥風(fēng)系統(tǒng)的工作原理，適用于多臺高爐鼓風(fēng)機向多座高爐提供冷風(fēng)的供風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。水鋼3#、4#高爐自動撥風(fēng)系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

高爐自動撥風(fēng)系統(tǒng)將3#、4#兩座高爐風(fēng)管用撥風(fēng)管相連，并增加撥風(fēng)閥，以達(dá)到兩座高爐間系統(tǒng)緊急撥風(fēng)的效果。生產(chǎn)過程中，若任一臺機組發(fā)生突發(fā)故障停機或轉(zhuǎn)入安全運轉(zhuǎn)，撥風(fēng)裝置立即自動投入運行，將另一臺正常運行機組的部分風(fēng)量撥送到故障機組所對應(yīng)的高爐，以保證高爐不坐料、不堵風(fēng)口，把生產(chǎn)影響降到最低限度。

圖1 3#、4#高爐撥風(fēng)系統(tǒng)示意圖

3 高爐撥風(fēng)系統(tǒng)的控制

3.1 撥風(fēng)原則

高爐自動撥風(fēng)系統(tǒng)的撥風(fēng)原則是大功率鼓風(fēng)機向小功率鼓風(fēng)機撥風(fēng)或相同鼓風(fēng)機互撥風(fēng)，撥風(fēng)量及風(fēng)壓的多少根據(jù)高爐需要而定，撥風(fēng)量一般為用風(fēng)量的30%就能保證事故高爐不灌渣。當(dāng)高爐發(fā)生供風(fēng)中斷時，風(fēng)管壓力會在約10 s之內(nèi)急劇下降到高爐灌渣，撥風(fēng)閥動作時間是直接關(guān)系到撥風(fēng)系統(tǒng)能否發(fā)揮保產(chǎn)作用的關(guān)鍵參數(shù)，撥風(fēng)閥從全關(guān)到全開動作時間應(yīng)小于5 s較為合適。

3.2 供風(fēng)中斷

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

3.3 自動撥風(fēng)

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

4 高爐互撥風(fēng)的可行性

水鋼3#、4#高爐自動撥風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計AV71/18汽輪鼓風(fēng)機（4#機）向3#高爐送風(fēng)，AV90/16電動鼓風(fēng)機（5#機）向4#高爐送風(fēng)，鼓風(fēng)機主要參數(shù)及設(shè)備對比如表1所示。

表1 高爐鼓風(fēng)機主要參數(shù)及設(shè)備對比

由表1可以看出，3#、4#高爐撥風(fēng)后風(fēng)機加到最大負(fù)荷，運行高爐風(fēng)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(fēng)機排氣溫度相同，撥風(fēng)后對風(fēng)管道熱彭脹無影響。其次，3#、4#高爐及4#、5#鼓風(fēng)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(xiàn)有信號經(jīng)過光纖通信送到撥風(fēng)控制系統(tǒng)即可，因此，3#、4#高爐實現(xiàn)互撥風(fēng)是完全可行的。

5 系統(tǒng)改造與運行效果

通過對水鋼3#、4#高爐的系統(tǒng)分析，進(jìn)行了一下改造：

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

（2）確定撥風(fēng)控制系統(tǒng)方案以及撥風(fēng)所需信號，高爐冷風(fēng)放風(fēng)閥確定為快開慢關(guān)，控制臺安裝在4#高爐熱風(fēng)爐；

（3）安裝高爐撥風(fēng)系統(tǒng)外部電纜、光纖及設(shè)備，并進(jìn)行管道試壓，電動閥、撥風(fēng)閥單調(diào)及聯(lián)調(diào)。

4#高爐正常運行后，撥風(fēng)系統(tǒng)投入正常運行，并在電動鼓風(fēng)機因電系統(tǒng)故障多次停機時撥風(fēng)系統(tǒng)發(fā)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(fēng)機停機8次，撥風(fēng)閥動作8次，撥風(fēng)閥動作靈活，控制系統(tǒng)可靠，無誤動作，閥門從全關(guān)到開50%用時不足3 s，撥風(fēng)后高爐風(fēng)壓0.12～0.14 MPa，撥風(fēng)量1300～1500 m3/min，被撥風(fēng)高爐風(fēng)壓下降0.12～0.15 MPa，既保證了正常運行高爐，也保證了斷風(fēng)高爐不罐渣，同時對正常運行鼓風(fēng)機影響較小。表2為撥風(fēng)系統(tǒng)運行次數(shù)統(tǒng)計表。

表2 高爐撥風(fēng)系統(tǒng)投運以來動作次數(shù)統(tǒng)計表

6 效益分析

系統(tǒng)投入運行后，4#高爐運行5個月，撥風(fēng)閥動作8次，平均每月動作1.6次，按罐渣一次最少需休風(fēng)16 h，利用撥風(fēng)裝置只需休風(fēng)1 h計算，全年損失鐵產(chǎn)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(chǎn)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(fēng)口，風(fēng)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(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用大大縮短了鼓風(fēng)機停機后高爐的恢復(fù)生產(chǎn)時間，防止了高爐罐渣，對高爐生產(chǎn)影響較小，有利于公司鐵、鋼、材主線的生產(chǎn)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(fēng)系統(tǒng)的成功應(yīng)用，也為水鋼1#、2#高爐撥風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用提供了技術(shù)支持。

7 結(jié)論

（1）高爐自動撥風(fēng)系統(tǒng)在水鋼3#、4#高爐的應(yīng)用，實現(xiàn)了兩座爐容相差近1倍的高爐之間互撥風(fēng)在國內(nèi)首次使用，并獲得成功，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

（2）緊急撥風(fēng)控制系統(tǒng)由煉鐵控制及操作在國內(nèi)無先例，此控制模式避免了撥風(fēng)系統(tǒng)誤操作、誤撥風(fēng)事故發(fā)生，提高了撥風(fēng)系統(tǒng)的可靠性。

（3）撥風(fēng)閥的開度控制撥風(fēng)風(fēng)量大小，比國內(nèi)常采用的用截斷閥開度控制風(fēng)量更有先進(jìn)，風(fēng)量調(diào)整更靈活，控制更準(zhǔn)確。

（4）高爐撥風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用大大縮短了高爐的恢復(fù)生產(chǎn)時間，防止了高爐灌渣，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，有利于公司鐵、鋼、材主線的生產(chǎn)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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[6]陳玉俊，張云霞.高爐鼓風(fēng)機快速撥風(fēng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用與改進(jìn)[C].全國冶金自動化信息網(wǎng)2012年會論文集，2012：31-34.

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(yè)于北京科技大學(xué)熱能動力專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事熱能與動力工程技術(shù)工作。