摘要：針對煉鐵高爐供風(fēng)風(fēng)機(jī)事故停機(jī)，突然斷風(fēng)給高爐帶來的惡劣影響，工程技術(shù)人員認(rèn)真分析研究了高爐風(fēng)機(jī)的供風(fēng)工藝。從高爐工藝和風(fēng)機(jī)供風(fēng)工藝出發(fā)，在確保高爐和風(fēng)機(jī)都安全的前提下，開發(fā)設(shè)計(jì)應(yīng)用了高爐風(fēng)機(jī)自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)，以確保在風(fēng)機(jī)故障時(shí)，避免造成高爐風(fēng)口灌渣的惡性事故。該系統(tǒng)操作簡單，靈活有效，具有良好的使用、推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)撥風(fēng) 高爐供風(fēng) 高爐風(fēng)機(jī) 高爐灌渣

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0111-01

1 問題的提出

目前石橫特鋼煉鐵廠是風(fēng)機(jī)和高爐一對一運(yùn)行，即一臺(tái)風(fēng)機(jī)單獨(dú)為一座高爐供風(fēng)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行的好壞直接關(guān)系到高爐能否正常生產(chǎn)。1號、3號風(fēng)機(jī)分別給1號、3號2座1080m3高爐供風(fēng)，當(dāng)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)跳閘事故時(shí)，高爐就會(huì)發(fā)生坐料、灌渣等惡性事故。如何有效彌補(bǔ)因風(fēng)機(jī)故障而造成的惡劣影響，是確保高爐安全順行的重要任務(wù)。高爐供風(fēng)突然中斷時(shí)，利用正常供風(fēng)系統(tǒng)的部分風(fēng)量來保證高爐不被灌渣，因此我們設(shè)計(jì)使用自動(dòng)緊急撥風(fēng)系統(tǒng)。

2 解決方案

2.1 系統(tǒng)概述

撥風(fēng)是指兩座高爐之間相互供風(fēng)。將兩座高爐的供風(fēng)管道用管道連接（撥風(fēng)管），在撥風(fēng)管上安裝3個(gè)閥門（快開閥、慢關(guān)閥、調(diào)節(jié)閥），當(dāng)某臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)生故障中斷供風(fēng)時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)緊急開啟快開閥，使另一臺(tái)正常運(yùn)行的風(fēng)機(jī)分一部分風(fēng)通過撥風(fēng)管送至事故高爐，以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（或減輕灌渣程度）。同時(shí)另一座撥風(fēng)的高爐也不會(huì)因?yàn)閾茏吡瞬糠诛L(fēng)而使?fàn)t況受太大的影響。自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)由石橫特鋼煉鐵廠自行設(shè)計(jì)，由煉鐵廠設(shè)備科負(fù)責(zé)自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)、控制程序的開發(fā)，完成撥風(fēng)設(shè)備的安裝、調(diào)試和試驗(yàn)。

2.2 工藝設(shè)備組成

在兩臺(tái)風(fēng)機(jī)送風(fēng)管之間加一個(gè)旁路撥風(fēng)管道系統(tǒng)，在撥風(fēng)管道上安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)閥和電動(dòng)切斷閥。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥主要起調(diào)整限制風(fēng)量和為系統(tǒng)做定期試驗(yàn)提供方便的作用；氣動(dòng)閥是氣動(dòng)快開閥，從全關(guān)到全開的動(dòng)作時(shí)間小于3s，主要起快速通斷撥風(fēng)的作用；電動(dòng)切斷閥是慢關(guān)閥，在高爐正?；蝻L(fēng)機(jī)正常后慢關(guān)電動(dòng)切斷閥，以免風(fēng)壓回升時(shí)對風(fēng)機(jī)和高爐造成較大的影響?？刂葡到y(tǒng)選用西門子S7-300系列可編程控制器。主要包括電源模塊、CPU模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸出模塊等。軟件采用WINCC6.O監(jiān)控軟件和STEP7編程軟件，控制系統(tǒng)采用UPS供電。

3 自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)的控制要求

3.1 撥風(fēng)系統(tǒng)的工作條件

當(dāng)1號和3號高爐均處于順行狀態(tài)，應(yīng)使自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)處于允許撥風(fēng)狀態(tài)；反之，應(yīng)使撥風(fēng)系統(tǒng)處于禁止撥風(fēng)狀態(tài)。

3.2 撥風(fēng)閥動(dòng)作條件

在風(fēng)機(jī)正常工作運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)始終處于熱備用（待機(jī)）狀態(tài)。只有當(dāng)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)緊急斷風(fēng)，發(fā)出風(fēng)機(jī)跳閘信號給撥風(fēng)系統(tǒng)要求撥風(fēng)時(shí)，撥風(fēng)系統(tǒng)才投入運(yùn)行，為出現(xiàn)斷風(fēng)的高爐迅速撥風(fēng)。

有很多連鎖參數(shù)引起風(fēng)機(jī)供風(fēng)中斷，但最終可歸結(jié)為兩點(diǎn)，即機(jī)組安全運(yùn)行和機(jī)組跳閘。機(jī)組安全運(yùn)行是指風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中因風(fēng)機(jī)內(nèi)部或外部故障，靜葉由正常工作角度變回零負(fù)荷22°，放風(fēng)閥全開，逆止閥全閉，停止供風(fēng)。因此當(dāng)機(jī)組安全運(yùn)行或機(jī)組跳閘時(shí)，都會(huì)發(fā)出風(fēng)機(jī)跳閘信號。

3.3 撥風(fēng)系統(tǒng)的操作方式

手動(dòng)方式：撥風(fēng)系統(tǒng)處于允許撥風(fēng)狀態(tài)，當(dāng)撥風(fēng)系統(tǒng)正在撥風(fēng)或者需要手動(dòng)撥風(fēng)時(shí)，選擇手動(dòng)方式。在手動(dòng)方式下，只控制電動(dòng)慢關(guān)閥和氣動(dòng)快開閥。當(dāng)風(fēng)機(jī)恢復(fù)正常送風(fēng)時(shí)，需要手動(dòng)操作電動(dòng)慢關(guān)閥和氣動(dòng)快開閥。操作步驟如下：關(guān)電動(dòng)慢關(guān)閥，電動(dòng)慢關(guān)閥關(guān)到位后，關(guān)氣動(dòng)快開閥；氣動(dòng)快開閥關(guān)到位后，開電動(dòng)慢關(guān)閥；電動(dòng)慢關(guān)閥開到位后，操作人員將系統(tǒng)切回自動(dòng)方式。當(dāng)需要撥風(fēng)時(shí)，手動(dòng)開氣動(dòng)閥。

檢修方式：當(dāng)需要檢修閥門或檢查閥門動(dòng)作的靈活性時(shí)，選擇檢修方式。在檢修方式下，可以操作所有的閥門，但是為了避免誤操作，操作閥門時(shí)有一定的連鎖條件。具體如下：在檢修氣動(dòng)快開閥時(shí)電動(dòng)慢關(guān)閥必須全關(guān)；在檢修電動(dòng)慢關(guān)閥時(shí)，氣動(dòng)快開閥必須全關(guān)；在檢修電動(dòng)調(diào)節(jié)閥時(shí)，電動(dòng)慢關(guān)閥或氣動(dòng)快開閥至少有一個(gè)全關(guān)。

單動(dòng)方式：在單動(dòng)方式下，除了限位連鎖外，其他連鎖全部解除，可以單獨(dú)操作各個(gè)閥門。只有在調(diào)試階段時(shí)才可采用單動(dòng)方式。

4 自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)的生產(chǎn)應(yīng)用試驗(yàn)

以1號風(fēng)機(jī)向3號高爐撥風(fēng)為例，試驗(yàn)?zāi)康模涸趦勺郀t正常生產(chǎn)的情況下，當(dāng)其中一臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，撥風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)撥風(fēng)，保證事故高爐不灌渣（或減輕灌渣程度），同時(shí)另一座撥風(fēng)的高爐也不會(huì)因?yàn)楸粨茏吡瞬糠诛L(fēng)而使?fàn)t況受太大的影響，不發(fā)生坐料、塌料的可能。

試驗(yàn)條件：1號和3號兩座高爐爐況均處于順行且冷風(fēng)流量≥2500m3/min，滿足高爐允許的最小撥風(fēng)量的要求。撥風(fēng)控制系統(tǒng)靜態(tài)調(diào)試完畢，系統(tǒng)與各個(gè)高爐、風(fēng)機(jī)的聯(lián)系信號聯(lián)絡(luò)暢通。撥風(fēng)閥組單體試車結(jié)束，氣動(dòng)快開閥氣源壓力得到保證，氣動(dòng)快開閥從全關(guān)狀態(tài)到全開狀態(tài)的時(shí)間小于3s。1號風(fēng)機(jī)正常供風(fēng)，3號高爐冷風(fēng)流量盡量調(diào)整到高爐允許的最小撥風(fēng)量2000m3/min。

試驗(yàn)步驟：在3號風(fēng)機(jī)操作室手動(dòng)按下儀表盤上的“安全運(yùn)行”按鈕，讓3號風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)為安全運(yùn)行，撥風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)撥風(fēng)，同時(shí)撥風(fēng)系統(tǒng)在程序中從自動(dòng)狀態(tài)切到手動(dòng)狀態(tài)。在撥風(fēng)時(shí)，記錄1號、3號高爐風(fēng)量、風(fēng)壓和1號風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓，同時(shí)密切關(guān)注兩座高爐是否發(fā)生坐料、塌料和1號風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

撥風(fēng)系統(tǒng)持續(xù)10min，記錄1號、3號高爐風(fēng)量、風(fēng)壓和1號風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、壓力。兩座高爐爐況穩(wěn)定后，在撥風(fēng)系統(tǒng)畫面上手動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)慢關(guān)閥，同時(shí)恢復(fù)3號風(fēng)機(jī)給3號高爐供風(fēng)。在此過程中，盡量減少對兩座高爐正常運(yùn)行的影響。電動(dòng)慢關(guān)閥關(guān)到位后，關(guān)氣動(dòng)快開閥；氣動(dòng)快開閥關(guān)到位后，開電動(dòng)慢關(guān)閥，并觀察兩座高爐和兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓；同時(shí)密切關(guān)注兩座高爐的爐況變化。

3號風(fēng)機(jī)恢復(fù)正常供風(fēng)后，撥風(fēng)裝置回到起始狀態(tài)，電動(dòng)閥全開，氣動(dòng)閥全關(guān)，調(diào)節(jié)閥在設(shè)定開度，系統(tǒng)切回自動(dòng)，為下次撥風(fēng)做準(zhǔn)備。

試驗(yàn)結(jié)果：1號、3號風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，兩座高爐均無灌渣，氣動(dòng)快開閥（帶負(fù)荷）打開時(shí)間為4秒鐘，試驗(yàn)成功。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

石橫特鋼公司的撥風(fēng)系統(tǒng)在投入運(yùn)行后，至今已成功撥風(fēng)3次。參照2010年高爐斷風(fēng)的影響，按高爐鐵水平均日產(chǎn)2900t計(jì)算，3次共影響高爐鐵水產(chǎn)量2416t。因此，撥風(fēng)系統(tǒng)3次共產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益為120.8萬元。

高爐自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)自成功投運(yùn)以來，每次撥風(fēng)完成都能帶來約40萬元的直接經(jīng)濟(jì)效益，而且從來沒有遺漏過一次應(yīng)該產(chǎn)生的自動(dòng)撥風(fēng)。自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠對保障1號和3號高爐的正常生產(chǎn)具有重要意義，同時(shí)也給公司帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。