張明明，徐寶珍

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司能源中心，天津 300301）

1 引言

在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，高爐鼓風(fēng)機(jī)所送出的冷風(fēng)主要用于高爐冶煉，鋼鐵行業(yè)有句行話叫“以風(fēng)為鐵”，這句話形象地反映了高爐鼓風(fēng)生產(chǎn)在高爐冶煉過(guò)程中的重要作用。高爐鼓風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的冷風(fēng)通過(guò)熱風(fēng)爐被加熱到1 100℃以上形成熱風(fēng)后經(jīng)風(fēng)口進(jìn)入高爐爐膛內(nèi)，與鐵礦石、焦炭等原料進(jìn)行充分的混合，發(fā)生還原反應(yīng)生成鐵水并產(chǎn)生爐渣，沉入爐缸內(nèi)。到一定的時(shí)間后，利用爐渣比重輕于鐵水，分離排除爐渣后進(jìn)行出鐵。如果未到出鐵時(shí)間，由于鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障而停止送風(fēng)時(shí)，將導(dǎo)致冷風(fēng)壓力急劇下降，未分離的鐵水和爐渣的混合物將下沉灌入風(fēng)口并凝結(jié)，即為風(fēng)口灌渣。一旦風(fēng)口灌渣，即中斷了高爐的冶煉生產(chǎn)并影響后續(xù)生產(chǎn)。處理一次灌渣事故約15 h 左右，加上高爐恢復(fù)正常生產(chǎn)的時(shí)間，以及全部更換備用風(fēng)口的費(fèi)用，將使企業(yè)產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)的安全供風(fēng)對(duì)高爐冶煉生產(chǎn)具有極其重要的意義，也直接關(guān)系到高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。

在高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行制度中，一般采用單機(jī)對(duì)單爐的運(yùn)行方式，也有采用母管供風(fēng)的運(yùn)行方式。由于高爐鼓風(fēng)機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，其自動(dòng)控制系統(tǒng)日趨復(fù)雜并高度集中，停機(jī)保護(hù)參數(shù)由原來(lái)的幾個(gè)發(fā)展到現(xiàn)在的十多個(gè)。緊急故障或誤動(dòng)作停機(jī)時(shí)有發(fā)生，由于這種停機(jī)一般都具有突發(fā)性和不可預(yù)見(jiàn)性，一旦運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，即對(duì)運(yùn)行的高爐造成斷風(fēng)影響，導(dǎo)致高爐風(fēng)口灌渣。

為解決這一問(wèn)題，自動(dòng)撥風(fēng)技術(shù)及裝置在各大鋼鐵企業(yè)逐步得到了應(yīng)用，并取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益，成為冶金技術(shù)中不可或缺的組成部分。各大鋼鐵企業(yè)的高爐供風(fēng)系統(tǒng)上都進(jìn)行了自動(dòng)撥風(fēng)裝置的改造，一些鋼鐵企業(yè)則直接將自動(dòng)撥風(fēng)裝置應(yīng)用到了新建高爐的供風(fēng)系統(tǒng)中，在高爐的冶煉生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。

2 研究背景

目前在很多鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的兩個(gè)相同等級(jí)高爐之間都應(yīng)用了自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)，其作用是在其中一座高爐出現(xiàn)受風(fēng)中斷故障后，通過(guò)撥風(fēng)系統(tǒng)立刻向斷風(fēng)高爐撥風(fēng)，確保高爐不出現(xiàn)灌渣的嚴(yán)重事故，減小經(jīng)濟(jì)損失。

現(xiàn)有的高爐撥風(fēng)系統(tǒng)解決方案是：在兩座高爐送風(fēng)管道之間用一連通管相連，在連通管上增加一組撥風(fēng)閥組，撥風(fēng)閥組是由一個(gè)氣動(dòng)撥風(fēng)閥和兩個(gè)電動(dòng)蝶閥以及撥風(fēng)閥組的自動(dòng)控制裝置組成。當(dāng)其中一座高爐的鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)停機(jī)時(shí)，氣動(dòng)撥風(fēng)閥自動(dòng)打開，由正常運(yùn)行的鼓風(fēng)機(jī)向故障鼓風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的相同容量的高爐撥風(fēng)，此時(shí)向兩座高爐同時(shí)各供應(yīng)50%的風(fēng)量，以便維持故障機(jī)組對(duì)應(yīng)的高爐保持在額定風(fēng)量的一半運(yùn)行，避免高爐發(fā)生灌渣事故。但這種撥風(fēng)閥組不適用于兩個(gè)不同容量高爐的撥風(fēng)。這主要是由于兩座高爐容積不同，所需高爐鼓風(fēng)機(jī)供給冷風(fēng)的風(fēng)壓、風(fēng)量不同；若采用常規(guī)撥風(fēng)系統(tǒng)將會(huì)產(chǎn)生當(dāng)小容量高爐的鼓風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，小容量高爐斷風(fēng)，這時(shí)氣動(dòng)撥風(fēng)閥自動(dòng)快速打開，會(huì)產(chǎn)生大容量高爐鼓風(fēng)機(jī)向小容量高爐撥風(fēng)過(guò)多的情況，導(dǎo)致正常運(yùn)行的大容量高爐灌渣，小容量高爐超壓的結(jié)果。反之，當(dāng)大容量高爐的鼓風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，大容量高爐斷風(fēng)，這時(shí)氣動(dòng)撥風(fēng)閥自動(dòng)快速打開，會(huì)產(chǎn)生小容量高爐鼓風(fēng)機(jī)向大容量高爐撥風(fēng)不足的情況，導(dǎo)致正常運(yùn)行的小容量高爐鼓風(fēng)機(jī)逆流，大容量高爐還會(huì)發(fā)生灌渣，兩座高爐生產(chǎn)均受到影響的結(jié)果。

3 實(shí)施技術(shù)方案

為解決上述問(wèn)題而設(shè)計(jì)提供了一種適應(yīng)范圍寬、效果好的兩個(gè)不同容量高爐使用的自動(dòng)撥風(fēng)裝置，所采取的技術(shù)方案是：

兩個(gè)不同容量高爐的自動(dòng)撥風(fēng)裝置包括：向大容量高爐的管道送風(fēng)的鼓風(fēng)機(jī)、向小容量高爐的管道送風(fēng)的鼓風(fēng)機(jī)、連接大容量高爐的管道和小容量高爐的管道的撥風(fēng)閥組以及撥風(fēng)閥組的自動(dòng)控制裝置。撥風(fēng)閥組是在大容量高爐的管道和小容量高爐的管道之間分別安裝有兩個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，兩電動(dòng)調(diào)節(jié)閥之間安裝有氣動(dòng)撥風(fēng)閥。這樣將兩個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥平時(shí)調(diào)整在定量開啟位置，即同時(shí)滿足大容量高爐運(yùn)行的最低風(fēng)量值和小容量高爐最高承壓值，當(dāng)其中一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)停機(jī)時(shí)，氣動(dòng)撥風(fēng)閥自動(dòng)快速打開，由正常運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)向故障鼓風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的高爐定量撥風(fēng)，保證故障高爐不發(fā)生灌渣事故，為高爐的快速恢復(fù)提供條件，減小經(jīng)濟(jì)損失。

4 具體實(shí)施方式

如圖1 所示，1#高爐容量大于2#高爐容量，1#鼓風(fēng)機(jī)③通過(guò)開關(guān)閥②連接1#高爐的管道①，2#鼓風(fēng)機(jī)⑤通過(guò)開關(guān)閥⑥連接1#高爐的管道④，1#高爐的管道和2#高爐的管道之間連接有撥風(fēng)閥組，撥風(fēng)閥組有控制裝置。所述撥風(fēng)閥組是在1#高爐的管道上和2#高爐的管道上分別安裝有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥⑦、⑨，兩所述電動(dòng)調(diào)節(jié)閥之間安裝有氣動(dòng)撥風(fēng)閥⑧。這樣，由于在1#高爐的管道上和2#高爐的管道上分別安裝有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，在兩電動(dòng)調(diào)節(jié)閥之間安裝有氣動(dòng)撥風(fēng)閥，這樣將兩個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥平時(shí)調(diào)整在定量開啟位置，根據(jù)兩座高爐的容量差和運(yùn)行的風(fēng)壓差，計(jì)算出電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開啟位置，即同時(shí)滿足大容量高爐運(yùn)行的最低風(fēng)量值和小容量高爐最高承壓值，當(dāng)其中一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)停機(jī)時(shí)，氣動(dòng)撥風(fēng)閥自動(dòng)快速打開，由正常運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)向故障鼓風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的高爐定量撥風(fēng)，保證故障高爐不發(fā)生灌渣事故，解決了兩個(gè)不同容量高爐的撥風(fēng)問(wèn)題，減小經(jīng)濟(jì)損失。

圖1 撥風(fēng)系統(tǒng)示意圖

5 快速恢復(fù)高爐生產(chǎn)方式

當(dāng)自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)動(dòng)作后，故障鼓風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的高爐未灌渣等待鼓風(fēng)機(jī)恢復(fù)，正常運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的高爐受到一定的影響，此時(shí)要求機(jī)組操作人員根據(jù)當(dāng)前鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況快速按照撥風(fēng)前風(fēng)量對(duì)正常鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行加風(fēng)操作，同時(shí)聯(lián)系高爐，在保證鼓風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行的前提下滿足高爐生產(chǎn)需要，以減小高爐生產(chǎn)因撥風(fēng)受到的影響。

在故障鼓風(fēng)機(jī)恢復(fù)后，可對(duì)高爐供風(fēng)。由于此前正常運(yùn)行的鼓風(fēng)機(jī)為滿足高爐的生產(chǎn)提高了功率，在對(duì)故障鼓風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的高爐的復(fù)風(fēng)過(guò)程中，要兼顧對(duì)正常運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)的功率調(diào)整。即同時(shí)聯(lián)系兩座高爐，實(shí)行對(duì)故障鼓風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)高爐的復(fù)風(fēng)操作，同時(shí)緩慢關(guān)閉撥風(fēng)閥組中的一個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。在關(guān)閉電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的過(guò)程中會(huì)對(duì)正常運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的高爐造成風(fēng)量波動(dòng)的影響，要求機(jī)組的操作人員按高爐需求風(fēng)量對(duì)機(jī)組進(jìn)行必要操作調(diào)整，保持向高爐供風(fēng)的穩(wěn)定，直至電動(dòng)調(diào)節(jié)閥全部關(guān)閉，此時(shí)故障鼓風(fēng)機(jī)完成對(duì)高爐的送風(fēng)操作。自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)按照撥風(fēng)規(guī)程進(jìn)行操作，重新投入使用。

6 使用效果

由于在不同容量?jī)勺郀t之間應(yīng)用了本方案設(shè)置的自動(dòng)撥風(fēng)裝置，在發(fā)生意外停風(fēng)故障后可使撥風(fēng)高爐受到的影響減到最小，保證高爐的生產(chǎn)，提高高爐的產(chǎn)量。以本公司3 200 m3和2 000 m3兩臺(tái)不同容量高爐的撥風(fēng)系統(tǒng)為例，當(dāng)2 000 m3高爐突遭斷風(fēng)時(shí)，撥風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)快速動(dòng)作，由正常運(yùn)行的3 200 m3高爐向2 000 m3高爐撥風(fēng)，由于撥風(fēng)裝置的自動(dòng)動(dòng)作，避免了2 000 m3高爐的灌渣；3 200 m3高爐由于撥風(fēng)受到了1 200 m3/min 的風(fēng)量影響，撥風(fēng)裝置動(dòng)作后，機(jī)組操作人員就聯(lián)系高爐進(jìn)行了加風(fēng)操作，3 200 m3高爐的生產(chǎn)幾乎未受到較大的影響，可進(jìn)行連續(xù)的正常生產(chǎn)。既達(dá)到了撥風(fēng)避免灌渣的目的，又將正常運(yùn)行的高爐受到的影響減到最小，達(dá)到高爐連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。

本文所提供的方案在本公司得到了應(yīng)用，經(jīng)多次大容量向小容量高爐撥風(fēng)和小容量向大容量高爐撥風(fēng)均能維持生產(chǎn)并迅速?gòu)?fù)風(fēng)，取得了很好的效果，避免了高爐灌渣之后產(chǎn)生的一系列維修費(fèi)用，同時(shí)也保證了撥風(fēng)高爐的產(chǎn)量。本方案已申報(bào)實(shí)用新型技術(shù)專利，并獲得了批準(zhǔn)。

7 結(jié)語(yǔ)

不同容量高爐的自動(dòng)撥風(fēng)裝置具有一定的通用性，除兩座不同容量高爐外，還可應(yīng)用于三座高爐或多座高爐的供風(fēng)系統(tǒng)。需要特別提出的是：多高爐之間的自動(dòng)撥風(fēng)裝置的應(yīng)用需要統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，自動(dòng)撥風(fēng)裝置的應(yīng)用可依托上述方法，分別調(diào)整兩兩供風(fēng)管線間電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的定量開啟位置，即同時(shí)滿足高爐運(yùn)行的最低風(fēng)量值，采用PLC 系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立控制，可實(shí)現(xiàn)多座高爐供風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)撥風(fēng)，滿足大型、多高爐鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)需求。