楊旭

（河北津西鋼鐵集團大方重工科技股份有限公司 河北唐山 064302）

高爐鼓風機機前富氧的實際應用

楊旭

（河北津西鋼鐵集團大方重工科技股份有限公司 河北唐山 064302）

在全球經(jīng)濟下滑，國內冶金行業(yè)迎來2008年以來最困難的時期，各家鋼鐵企業(yè)面臨生死考驗的今天，降本增效成為了目前各個企業(yè)的重中之重。高爐鼓風機機前富氧應運而生，是企業(yè)降本增效的另一把利器，利用氧氣出塔壓力，直接與高爐鼓風機相連，由鼓風機進行富氧輸送至高爐，有效降低能量浪費。

高爐；機前富氧；改造

1 高爐富氧鼓風工藝現(xiàn)狀

目前多數(shù)冶金企業(yè)乃至國家大型冶金企業(yè)仍保留采用高爐鼓風機機后供養(yǎng)的舊習，即以P=2.5MPa的氧壓機壓送氧氣，經(jīng)調壓至P= 1.6MPa送往高爐，再經(jīng)調壓至P約為0.6MPa，送入高爐鼓風機機后風管，以高爐富氧鼓風，這樣顯然就造成了能源的極度浪費。僅以1280m3高爐為例，其富氧量按8000m3/h計算，按P1=2.5MPa及P2=0.6MPa兩種壓力供氧來進行粗略比較，則前者比后者多耗電量月為540kW/h，而全年多開支電費約210萬元。在2015過去的一年里，鋼鐵形式下滑，國內多家鋼鐵企業(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問題，更是涉及企業(yè)生死攸關，員工生存環(huán)境的大事。

2 高爐鼓風機機前富氧的可行性

高爐富氧鼓風，一般分為高爐鼓風機機前及機后供氧兩種方式。而機后供氧方式，國內又有兩種方法：①P=3.0MPa經(jīng)調壓至P=1.6MPa，再調壓至P=0.6MPa后直接送入機后風管；②P=0.8MPa直接送入機后風管。目前，國內冶金企業(yè)多為機后供氧，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壓縮氧氣，消耗大量電源，在當前經(jīng)濟下行，噸鐵成本指標下降的形勢下，采用節(jié)能、安全的、環(huán)保的高爐鼓風機機前供氧方式成為首選。

所謂鼓風機機前富氧，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機進風管道，經(jīng)調節(jié)閥組后到混合器混合進入高爐風機入口，利用風機自然吸風將氧氣與空氣充分混合成富氧（即鼓風機鼓風中含氧量＞21%）送至高爐使用。此法優(yōu)點是無需配備氧氣壓縮機，從而大大節(jié)約了電能的消耗。

通過工業(yè)試驗表明，高爐富氧率控制在30%的情況下，其生產(chǎn)是安全的，但相應的安全措施也還是必需的。首當其沖的是在高爐富氧鼓風中設置富氧比控制裝置，該裝置既要能適用于低純度氧氣也要適用高純度氧氣。當然，盡管設置了富氧比控制裝置，但當其失靈或高爐鼓風機發(fā)生故障時，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，而采取其他相應的安全措施，也是必要的。

3 鼓風機機前富氧實施過程中的安全控制

機前富氧根據(jù)用戶現(xiàn)場工部條件，針對高爐風機運行的各種故障，制訂了一系列智能安全措施，采用獨立的PLC集散安全控制系統(tǒng)，自動監(jiān)測機前富氧運行情況，保證設備安全運轉。

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)示說明：氧氣來自制氧空分裝置，經(jīng)過氧氣專用過濾器、安全專用閥、安全專用阻火器與空氣在氣體專用混合器內混合后，通過高爐風機到達高爐內。系統(tǒng)發(fā)生故障時，由PLC集散安全控制系統(tǒng)根據(jù)所檢測到的參數(shù)，自動進行處理。自動控制系統(tǒng)實時記錄流量曲線，以便于生產(chǎn)人員根據(jù)實際需要進行調整。系統(tǒng)數(shù)據(jù)保持兩年以上的存儲空間，以備隨時查詢。

安全保護自動控制系統(tǒng)：

（1）當氣體溫度接近燃點或有燃燒源時，監(jiān)測系統(tǒng)自動捕捉信號，并發(fā)出指令，啟動設備的自動滅火系統(tǒng)，滅掉火源；

（2）在高爐風機前加裝氣分析系統(tǒng)，監(jiān)測氣體的富氧比和流量、壓力，監(jiān)測不正常時，會自動發(fā)出信號，并快速啟動安全專用閥切斷供氧；

（3）在高爐風機后加裝氣體分析系統(tǒng)，當煤氣含量超標時，會自動發(fā)出信息，并快速啟動安全專用閥切斷供氧；

（4）當高爐鼓風機停機、喘振、故障時，系統(tǒng)會自動發(fā)出信號，并快速切斷安全閥緊急切斷氧氣供應；

（5）設置超臨界溫度自動控制滅火系統(tǒng)，在系統(tǒng)停止使用及檢修時給管線充保護氣體；

（6）當高爐鼓風機的任何一項工況出現(xiàn)異常時，自動監(jiān)測系統(tǒng)都會出指令，快速啟動安全專用閥切斷氧氣供應；

（7）高爐風機連鎖保護系統(tǒng)與超臨界溫度自動控制滅火系統(tǒng)相連接，當高爐鼓風機連鎖保護系統(tǒng)啟動時，超臨界溫度自動控制滅火系統(tǒng)自動啟動保護風機安全。

4 鼓風機機前富氧的實際應用實例

我國北方一鋼鐵企業(yè)近期對廠內3套制氧機組進行機前富氧節(jié)能改造，方案如下：3座高爐富氧13000Nm3/h（制氧開2#、3#機組）。

表1

表2

綜合計算：改造后年約節(jié)約能耗15000000kW/h左右。

以上改造方案進行實施后，經(jīng)過該廠內進行電量統(tǒng)計后實際每天節(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，與設計方案基本吻合。

5 結語

總之、在采取機前富氧各種安全措施后，高爐富氧鼓風采用機前供養(yǎng)的安全運轉是有保障的。在鋼鐵市場低迷，鋼鐵價格不如白菜價的今天，鋼鐵企業(yè)處在生死攸關的時刻，機前富氧的實施迫在眉睫。

TF321

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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。