王建同，付 江

（1.中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京100176；2.撫順新鋼鐵有限責(zé)任公司，遼寧113001）

0 引言

高爐鼓風(fēng)機(jī)是高爐生產(chǎn)的一個(gè)主要設(shè)備，其作用是向高爐送風(fēng)，以提供高爐中燃料燃燒所需的氧氣；同時(shí)還要提供一定的送風(fēng)壓力以克服全部送風(fēng)系統(tǒng)的阻損，最終保證高爐維持一定的爐頂壓力。因此，對(duì)高爐鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行科學(xué)選型以保證高爐正常生產(chǎn)，是高爐公輔設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的內(nèi)容，如果風(fēng)機(jī)選型不當(dāng)，對(duì)高爐的正常生產(chǎn)以及對(duì)鼓風(fēng)機(jī)自身都會(huì)帶來(lái)較大的影響。

撫順新鋼鐵有限責(zé)任公司（下稱新?lián)徜摚? 號(hào)高爐于2005 年建成投產(chǎn)，公稱爐容450 m3，配置了陜西鼓風(fēng)機(jī)廠制造的AV45-12 軸流風(fēng)機(jī)。但自高爐投產(chǎn)以后，隨著高爐生產(chǎn)情況的調(diào)整以及強(qiáng)化程度的提高，發(fā)現(xiàn)該風(fēng)機(jī)經(jīng)常性的自動(dòng)跳閘放風(fēng)，導(dǎo)致操作人員不得不對(duì)風(fēng)機(jī)持續(xù)進(jìn)行放風(fēng)操作，以避免出現(xiàn)風(fēng)機(jī)頻繁跳閘的情況。本文介紹了新?lián)徜? 號(hào)高爐及風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)引起風(fēng)機(jī)自動(dòng)跳閘放風(fēng)的原因進(jìn)行了分析。通過(guò)將3 號(hào)高爐實(shí)際需要風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況與風(fēng)機(jī)原設(shè)計(jì)工況點(diǎn)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)了該風(fēng)機(jī)異常運(yùn)行的原因，并提出了改造方案。

1 新?lián)徜? 號(hào)高爐及風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況

關(guān)于新?lián)徜? 號(hào)高爐及其配套風(fēng)機(jī)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)搜集設(shè)備資料和實(shí)際調(diào)查高爐生產(chǎn)狀況，獲得了鋼3號(hào)高爐相關(guān)數(shù)據(jù)。3 號(hào)高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表1 所示，風(fēng)機(jī)參數(shù)如表2 所示。3 號(hào)高爐風(fēng)機(jī)計(jì)算機(jī)實(shí)際監(jiān)控畫(huà)面如圖1 所示。根據(jù)搜集風(fēng)機(jī)設(shè)備資料數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)監(jiān)控畫(huà)面顯示數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)下述情況：

圖1 3 號(hào)高爐風(fēng)機(jī)控制畫(huà)面

表1 3 號(hào)高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)

表2 3 號(hào)高爐風(fēng)機(jī)參數(shù)

（1）風(fēng)機(jī)選型時(shí)確定的主要工況運(yùn)行參數(shù)（銘牌參數(shù)） 為：風(fēng)機(jī)出口壓力～300 KPa，風(fēng)量～1 774 Nm3/min。

（2）從3 號(hào)高爐風(fēng)機(jī)計(jì)算機(jī)監(jiān)控畫(huà)面上可以看到，目前的高爐鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)（放風(fēng)狀態(tài)下）距離報(bào)警線、防喘振線都非常近。

2 高爐風(fēng)機(jī)異常運(yùn)行狀態(tài)原因分析

2.1 高爐實(shí)際需要風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)理論計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)在3 號(hào)高爐日產(chǎn)量1 800 噸鐵水要求，以及目前的燃料比（540 kg/t，其中噴煤155 kg/t）、爐頂壓力（165 kPa）、全壓差（114 kPa）等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可以對(duì)適合目前高爐生產(chǎn)條件的風(fēng)機(jī)進(jìn)行理論選型。

（1）所需風(fēng)機(jī)出口壓力計(jì)算。根據(jù)公式：鼓風(fēng)機(jī)出口所需壓力=爐頂壓力+爐內(nèi)料柱阻損+送風(fēng)管路系統(tǒng)的阻力損失[1]，其中送風(fēng)管路系統(tǒng)阻損根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)可以確定為38 kPa。所以，3 號(hào)高爐風(fēng)機(jī)出口壓力可以計(jì)算出結(jié)果約為320 kPa（相對(duì)壓力）。

（2）所需風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算。根據(jù)公式：不富氧入爐風(fēng)量=高爐日產(chǎn)鐵水量×噸鐵耗風(fēng)量，其中噸鐵耗風(fēng)量，根據(jù)現(xiàn)有高爐燃料比可以取值為1 310 Nm3/t，則不富氧時(shí)的入爐風(fēng)量計(jì)算結(jié)果為1 640 Nm3/min；又根據(jù)富氧時(shí)的入爐風(fēng)量計(jì)算公式：富氧入爐風(fēng)量=不富氧入爐風(fēng)量×富氧折算系數(shù)，其中富氧折算系數(shù)，根據(jù)現(xiàn)有的富氧量（4 800 Nm3/h）經(jīng)計(jì)算可取值為0.82，則富氧時(shí)的入爐風(fēng)量計(jì)算結(jié)果為～1 350 Nm3/min。

依據(jù)上述計(jì)算，目前3 號(hào)高爐實(shí)際需要的風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)理論計(jì)算數(shù)據(jù)應(yīng)為：風(fēng)機(jī)出口壓力～320 kPa，風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量～1 380 Nm3/min（含30 Nm3/min的管路漏風(fēng)損失）。

2.2 風(fēng)機(jī)異常運(yùn)行狀況分析

通過(guò)上述計(jì)算可以看出，風(fēng)機(jī)原設(shè)計(jì)工況點(diǎn)與實(shí)際需要的工況點(diǎn)相比，原設(shè)計(jì)工況點(diǎn)處于目前風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)的右下側(cè)，距離喘振報(bào)警線和防喘振線比較遠(yuǎn)，不易發(fā)生風(fēng)機(jī)跳閘現(xiàn)象，此時(shí)風(fēng)機(jī)可以安全穩(wěn)定運(yùn)行，也不用放風(fēng)。

由于撫順新鋼鐵3 號(hào)高爐原始設(shè)計(jì)資料遺失，我們沒(méi)有找到高爐初始設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)指標(biāo)，故假定高爐設(shè)計(jì)指標(biāo)與風(fēng)機(jī)銘牌指標(biāo)一致。那么可以看到目前高爐的運(yùn)行狀況相比初始設(shè)計(jì)指標(biāo)有兩處明顯的不同：一是高爐實(shí)際所需入爐風(fēng)量偏低，特別是在采取高富氧的強(qiáng)化措施之后，這更導(dǎo)致高爐風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量降低；二是更高的頂壓操作導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出口壓力增大。這兩個(gè)生產(chǎn)條件的變化就會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)會(huì)向左上方移動(dòng)，處于超過(guò)報(bào)警線，并且非常接近防喘振線的位置，所以一旦高爐送風(fēng)系統(tǒng)有微小的工況波動(dòng)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)就可能就會(huì)越過(guò)防喘振線，引起風(fēng)機(jī)跳閘。因此實(shí)際操作中，風(fēng)機(jī)操作人員不得不在維持風(fēng)機(jī)出口壓力的同時(shí)，加大風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量（但又不能鼓入爐內(nèi)），以向右移動(dòng)風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)遠(yuǎn)離喘振報(bào)警線和防喘振線。

綜上所述，3 號(hào)高爐風(fēng)機(jī)需要持續(xù)放風(fēng)以維持風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的原因，這就是風(fēng)機(jī)選型時(shí)預(yù)定的高爐生產(chǎn)狀況與高爐實(shí)際的生產(chǎn)狀況差別較大所導(dǎo)致。

3 高爐操作擬采取應(yīng)對(duì)措施的分析

根據(jù)上述分析，為保證3 號(hào)高爐風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行，目前可以考慮以下的應(yīng)對(duì)處理措施：

（1）提高風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓和風(fēng)機(jī)出口壓力限制，主要通過(guò)風(fēng)機(jī)返廠增加1 級(jí)葉片實(shí)現(xiàn)；

（2）降低高爐爐頂壓力；

（3）維持目前狀態(tài)，風(fēng)機(jī)放風(fēng)運(yùn)行。

這三種措施也會(huì)帶來(lái)不同問(wèn)題：對(duì)于風(fēng)機(jī)加級(jí)改造，轉(zhuǎn)子返廠一般需要1 個(gè)月左右的改造周期，但目前3 號(hào)高爐有備用風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)改造不會(huì)對(duì)3 號(hào)高爐的正常生產(chǎn)帶來(lái)較大影響；對(duì)于降低爐頂壓力，這必然需要調(diào)整3 號(hào)高爐的操作制度，肯定會(huì)對(duì)高爐的生產(chǎn)指標(biāo)帶來(lái)較大影響；對(duì)于風(fēng)機(jī)繼續(xù)放風(fēng)運(yùn)行，也就是維持目前的實(shí)際生產(chǎn)狀況，肯定會(huì)增加電耗，并同時(shí)產(chǎn)生較大噪聲。

4 高爐風(fēng)機(jī)改造方案的確定

根據(jù)上述分析，建議新?lián)徜撘藢?duì)3 號(hào)高爐風(fēng)機(jī)進(jìn)行加級(jí)改造，以保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)能適應(yīng)目前的高爐生產(chǎn)需求?？紤]到高爐的實(shí)際風(fēng)量、風(fēng)壓需求，結(jié)合風(fēng)機(jī)供貨廠家進(jìn)行的理論計(jì)算，本文對(duì)3號(hào)高爐生產(chǎn)指標(biāo)和風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了測(cè)算。風(fēng)機(jī)改造后3 號(hào)高爐生產(chǎn)指標(biāo)測(cè)算如表3 所示，風(fēng)機(jī)參數(shù)測(cè)算如表4 所示。風(fēng)機(jī)改造前后控制畫(huà)面對(duì)比模擬如圖2 所示。

表3 風(fēng)機(jī)改造后3 號(hào)高爐生產(chǎn)指標(biāo)測(cè)算

表4 風(fēng)機(jī)改造后3 號(hào)高爐風(fēng)機(jī)參數(shù)測(cè)算

圖2 中，左邊的工況點(diǎn)和4 條虛線，為風(fēng)機(jī)改造后工況點(diǎn)和風(fēng)機(jī)喘振線、防喘振線、喘振報(bào)警線以及出口壓力限制線；右邊的工況點(diǎn)和4 條實(shí)線，為風(fēng)機(jī)改造前工況點(diǎn)和風(fēng)機(jī)喘振線、防喘振線、喘振報(bào)警線及出口壓力限制線。從圖2 可以看到，由于風(fēng)機(jī)加級(jí)后出口壓力限制線向上移動(dòng)，防喘振線向左向上移動(dòng)，風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)雖然因?yàn)槌隹陲L(fēng)量減少也會(huì)向左略有移動(dòng)，但與報(bào)警線仍有一定間隔，可以保證風(fēng)機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

圖2 風(fēng)機(jī)改造前后控制畫(huà)面對(duì)比模擬

這種情況下，不僅風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量可以降低不用再放風(fēng)，直接減少了放風(fēng)帶來(lái)的能源消耗，而且還可以適當(dāng)摸索提高爐頂壓力（此時(shí)高爐可以接受更大的入爐風(fēng)量），有助于對(duì)高爐進(jìn)一步強(qiáng)化操作[2]?？紤]到前文的風(fēng)機(jī)異常原因分析和上述的風(fēng)機(jī)改造結(jié)果計(jì)算和模擬，最終新?lián)徜摴敬_定了對(duì)3 號(hào)高爐風(fēng)機(jī)改造的措施，即擇機(jī)將該風(fēng)機(jī)送回陜鼓廠進(jìn)行加級(jí)改造。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)新?lián)徜? 號(hào)高爐風(fēng)機(jī)異常運(yùn)行狀況的分析，結(jié)合風(fēng)機(jī)改造結(jié)果計(jì)算和模擬，最終確定了3號(hào)高爐風(fēng)機(jī)改造的方案和措施，即將該風(fēng)機(jī)送回陜鼓廠進(jìn)行加級(jí)改造。下一階段還將跟蹤風(fēng)機(jī)改造后的實(shí)際工作情況，以確定改造的實(shí)際效果。此次3號(hào)高爐風(fēng)機(jī)改造為今后高爐風(fēng)機(jī)選型提供了借鑒，同時(shí)也積累了經(jīng)驗(yàn)。

（1）高爐風(fēng)機(jī)在選型時(shí)，一定要確保設(shè)計(jì)預(yù)定的風(fēng)機(jī)工況與風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況基本一致，不能有太大的偏差。否則肯定會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，要么會(huì)影響風(fēng)機(jī)安全、高效、低耗運(yùn)行，要么就會(huì)迫使高爐不能按照操作者的要求工況進(jìn)行生產(chǎn)。

（2）關(guān)于風(fēng)機(jī)改造后的工作狀態(tài)，可以通過(guò)理論計(jì)算模擬出來(lái)，為風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造的決策提供依據(jù)。