鋼鐵企業(yè)高爐互撥風系統(tǒng)的優(yōu)化與實踐

陳先利，張運勝，馬理軍，張志軍，翟興忠，宋 亮

（安陽鋼鐵股份有限公司，河南安陽 455000）

0 引言

隨著冶金行業(yè)煉鐵技術(shù)的高速發(fā)展，高爐設備不斷大型化，高爐頂壓不斷提高，冶煉強度不斷增強，對保障高爐的連續(xù)、穩(wěn)定、可靠運行也提出了越來越高的要求。高爐鼓風系統(tǒng)作為煉鐵生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)之一，故對其提出了更高的要求。撥風系統(tǒng)是針對高爐鼓風系統(tǒng)的補充和完善，是保障高爐在鼓風機突然事故停機時不斷風的重要保護手段，可以起到在高爐供風系統(tǒng)緊急故障時，保障高爐風口安全的作用。高爐撥風系統(tǒng)的主要作用是當高爐的鼓風機組單機突然事故停機后，可由其他在線鼓風機組提供部分風量，以避免高爐送風管道突然失壓造成高爐坐料、風口灌渣等惡性事故的發(fā)生，從而減小高爐鼓風機緊急故障停機事故所造成的損失。

1 現(xiàn)狀

安鋼目前有1#、2#和3#高爐，并配套建設2 座風機房。1#高爐和2#高爐合用1 座1#風機房，1#風機房內(nèi)設有AV90 風機1臺和AV80 風機2 臺，生產(chǎn)中實行二開一備的工作制度，在1#高爐和2#高爐的送風主管之間建有1 套高爐撥風裝置。3#高爐在建設時配套建設1 座2#風機房，其內(nèi)設AV100 風機1 臺?；贏V100 風機在檢修期間3#高爐存在低負荷生產(chǎn)的可能性，3#高爐建設工程中鐵前系統(tǒng)配套項目里增加了1 根由AV90 風機至3#高爐的備用送風管道（DN600），將AV90 風機作為3#高爐的備用鼓風機組，同時在接點處建設1 套高爐撥風裝置（新增1#撥風系統(tǒng)）。即3#高爐投產(chǎn)后，1#高爐、2#高爐和3#高爐共配套4 臺風機，送風、撥風系統(tǒng)流程如圖1 所示。

圖1 原有送風、撥風系統(tǒng)流程

經(jīng)過分析可知，現(xiàn)有撥風裝置可滿足絕大多數(shù)情況下的生產(chǎn)需求，但存在以下2 種情況，無法滿足安全生產(chǎn)的需求：①當AV100 機組檢修期間，AV90 風機向3#高爐供風，原設計的1#新增撥風裝置從圖1 中可以看出被短路不起作用，即1#高爐和2#高爐不能為3#高爐撥風，3#高爐的安全穩(wěn)定運行不能得到保障；②當2#高爐休風停機時，1#高爐和3#高爐也無法實現(xiàn)互相撥風，即1#高爐和3#高爐的安全穩(wěn)定運行也不能得到保障。

2 高爐撥風系統(tǒng)設計優(yōu)化

經(jīng)過對工藝合理性和邏輯控制可行性進行多次探討，確定對現(xiàn)有撥風系統(tǒng)進行改造，在2#高爐鼓風機房附近新增1 套1#高爐供風主管與備用風管道之間的撥風裝置系統(tǒng)，新增撥風裝置以保證3 座高爐在各種生產(chǎn)模式下，能夠?qū)崿F(xiàn)相互撥風，既提高生產(chǎn)效益又強化了生產(chǎn)安全系數(shù)。

2.1 機械設備改造

在1#、2#高爐鼓風站附近增加1 套撥風裝置（2#新增撥風系統(tǒng)），從1#、2#高爐供風的DN1400 和DN1600 管道上分別引出1根DN600 管道，經(jīng)過DN600 電動蝶閥后匯集成1 根，然后經(jīng)過2#新增加的撥風裝置后與DN1600 備用冷風管道相連?，F(xiàn)場實際中因為備用冷風管線比較長，大約1.6 km，考慮到將來管線的檢修方便，又在1#高爐和2#高爐鼓風站旁邊增加了1 個AV90 風機向3#高爐供風的頭道閥。改造后的供風、撥風系統(tǒng)如圖2 所示。

圖2 改造后的供風、撥風系統(tǒng)流程

改造后，共設1#、2#、3#撥風裝置3 套，原有撥風裝置的作用為1#高爐、2#高爐之間相互撥風之用，1#、2#新增撥風裝置的實現(xiàn)了1#、2#、3#高爐之間相互撥風。撥風裝置的自動撥風條件由風機停機信號和撥風閥撥風側(cè)風壓大于被撥風側(cè)風壓2 個條件決定。

2.2 電氣儀表改造

3#高爐現(xiàn)有撥風裝置新增旁通閥電源取自鼓風機站鼓風系統(tǒng)輔助MCC3.3 配電柜，新增撥風裝置及其他用電設備電源均取自1#高爐鼓風機站原有配電柜。交流380 V/220 V 動力線路采用額定電壓為1 kV 的銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣的電力電纜。電纜敷設一般采用沿風管道支架穿管方式，過路時穿鋼管保護。撥風閥采用雙向密封氣動調(diào)節(jié)切斷蝶閥，在撥風閥兩側(cè)各安裝1臺壓力變送器，采集信號引至設在1#高爐鼓風機站中控室的新增PLC 柜。

2.3 控制系統(tǒng)改造

為確保煉鐵生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)的穩(wěn)定，自動化方面采用計算機集中控制系統(tǒng)（3#高爐原有控制系統(tǒng)），并對各個流程中的工藝參數(shù)進行集中監(jiān)視，主要生產(chǎn)過程操作采取自動控制，并對有關(guān)重要的參數(shù)出現(xiàn)問題時進行報警。在1#高爐鼓風機站主控室新增一面PLC 柜作為原有系統(tǒng)I/O 子站，對新增撥風系統(tǒng)設備及1#高爐原有撥風裝置新增旁通閥參數(shù)進行信號采集，新增I/O 子站與3#高爐控制系統(tǒng)間用光纖通訊；3#高爐原有撥風裝置新增旁通閥參數(shù)信號采集至3#高爐鼓風機站原有PLC 系統(tǒng)。所有儀表閥門均采用計算機遠方控制和就地操作2 種運行方式。

2.4 鼓風機運行操作模式優(yōu)化

經(jīng)過撥風系統(tǒng)設計優(yōu)化，填補了原送風、撥風系統(tǒng)的缺陷，真正實現(xiàn)了3 座高爐不同生產(chǎn)模式下相互撥風，提高了高爐生產(chǎn)安全系數(shù)。

（1）AV100 風機、AV90 風機和1 臺AV80 風機運行時：①1#高爐、2#高爐和3#高爐正常運行，將2#DN1600 電動碟閥常開，1#DN1600、1#DN600、2#DN600 電動閥關(guān)閉，在AV100 風機出現(xiàn)緊急故障時，1#新增撥風閥DN600 動作，AV90 機組加負荷向3#高爐撥風；②2#高爐休風（AV90 風機停機），打開1#DN1600 和1#DN600 電動閥，將2#DN1600、2#DN600 電動閥關(guān)閉，在AV100風機或AV80 風機出現(xiàn)緊急故障時，打開2#新增撥風閥DN600實現(xiàn)1#高爐和3#高爐的相互撥風。

（2）AV100 風機、2 臺AV80 風機運行時：①1#高爐、2#高爐和3#高爐正常運行，1#DN1600 電動閥、2#DN600 電動閥運行時常開，2#DN1600、1#DN600 電動閥關(guān)閉，在AV100 風機出現(xiàn)緊急故障時，打開2#新增撥風閥DN600，AV80 風機增加負荷向3#高爐撥風；②2#高爐休風停機（AV90 風機停機）時，2#DN600 電動閥關(guān)閉，打開1#DN600 電動閥，當AV100 風機或AV80 風機出現(xiàn)緊急故障時，打開2#新增撥風閥DN600 實現(xiàn)1#和3#高爐相互撥風。

（3）AV90 風機（送3#高爐）、2 臺AV80 風機運行時：①1#高爐、2#高爐和3#高爐正常運行，2#DN1600、1#DN1600、2#DN600電動閥常開，1#DN600 電動閥關(guān)閉，在AV90 風機出現(xiàn)緊急故障時，打開2#新增撥風閥DN600，AV80 機組增加負荷向3#高爐撥風；②2#高爐休風停機（AV90 風機停機）時，關(guān)閉2#DN600 電動閥，打開1#DN600 電動閥，其余閥門狀態(tài)不變，當AV90 或AV80 風機出現(xiàn)故障，通過打開2#新增撥風閥實現(xiàn)1#、3#高爐相互撥風。

3 實踐效果

該項目2013 年3 月建成投入使用，數(shù)年來設備運行狀況良好，撥風動作正常，已成功撥風5 次，為公司減少損失3000 多萬元，為保公司高爐安全生產(chǎn)起到了堅實的保障作用。