王玉會，張海鑫，尹雪山，馮伯成

（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 276806）

0 引言

日鋼15 號高爐常用風機型號為AV56-14 軸流風機，該風機是在15 號高爐大修期間由AV56-13風機經動葉加一級改造而成。目前風機在大修后已經運行5年，超期服役2年，存在較大突發(fā)故障的風險，急需返廠維修。2019 年1 月29 日15 號高爐AV56-14 風機開始返廠大修，大修需要17 天，在此期間需要投入15 號高爐備用風機進行生產。15 號高爐的備用風機型號為AV45-13，該風機是由AV45-12 風機經動葉加一級改造而成。根據歷史生產情況，15號高爐常用風機與備用風機供風參數對比如表1 所示。由表1 可以看出，如果常用風機大修期間，15 號高爐使用AV45-13 一臺備用風機，則高爐日均產量將降低980t/d，在目前鋼鐵市場高漲的情況，對公司來說是一種效益損失；另一方面?zhèn)錂C與正常風機相比，風量差異大，長時間運行勢必造成高爐爐缸工作狀態(tài)下滑，帶來生產的被動。

表1 兩種風機運行參數對比

終上所述，日鋼公司考慮在風機大修期間使用兩臺AV45-13風機并聯送風，則可避免風量降低幅度過大、產量下降過多的問題。即便是兩臺AV45-13 風機并聯送風，相比于AV56-14 風機正常生產狀態(tài)，仍存在風壓低、風量小的問題。本文結合兩套風機并聯送風的生產實踐，對并聯送風存在問題進行了梳理，并從高爐操作和管理方面提出了調整改進措施。

1 風機并聯運行

1.1 并聯送風前的準備

日鋼1、2、15、16 號四座高爐臨近布置，為節(jié)約基礎建設費用，四座高爐共用一臺備用風機AV45-13。2 號高爐停產后，2 號高爐2#風機供1 號高爐生產，1#風機處于閑置狀態(tài)。根據現有管路布局，15號高爐適合采用備用風機與2號高爐2#風機并聯送風。因此風機并聯送風切換前主要工作如下。

（1）將2 號高爐2#風機送風管道與15、16 號風機聯絡送風管道對接；

（2）啟動2 號高爐1#風機供1 號高爐，并停用給1號高爐供風的2#風機；

（3）將15、16號高爐自動撥風系統(tǒng)改手動；

（4）對備用風機、2#風機送風管道上的逆止閥做強制關閉連鎖實驗。

1.2 風機的并聯運行

兩臺風機并聯送風工藝要求高、操作難度大，且對日鋼來說沒有任何操作經驗供借鑒。為運行穩(wěn)定，決定采用一臺風機定壓的操作模式，即保持2#風機排氣壓力350kPa不變，通過調節(jié)備用風機以滿足高爐爐況調劑過程中的加減風需求。風機調整過程中為安全起見，工況點距防喘線按照20kPa以上控制，風機靜葉不超過65 度，高爐若出現放風等異常操作必須提前通知鼓風機操作人員。

2019 年1 月29 日6：20，15 號爐休風40 分鐘，6：30分啟動備用風機，6：40分啟動2#風機。15號高爐復風前1 小時2#風機排氣壓力提至350kPa 左右。接到送風通知后，緩慢打開2#風機送風閥，進行加風。加風中保持排氣壓力350kPa 不變，當電機功率達7600kW 時，2#風機停止加風。如果需要繼續(xù)加風，先將備用風機排氣壓力加至高于送風壓力20kPa，并在保持排氣壓力不變下，緩開備用風機送風閥。使用備用風機加風期間，穩(wěn)定2#風機排氣壓力350kPa，并保持2#風機排氣壓力高于備用風機排氣壓力15kPa左右，低于10kPa需立即調整。

需要減風時，要先用備用風機減風，再操作2#風機減風，減風期間保持2#風機排氣壓力較備用風機高15KPa。若備用風機風壓減至最低，則關閉備用風機的送風閥。

若兩臺風機并聯送風期間，出現突發(fā)憋風狀況，應立即調節(jié)備用風機工況點，控制在正常運行范圍內，特別緊急的情況要立即打開備用風機手動放風閥進行放風操作。

1 月29 日風機并聯運行投用至2 月14 日風機大修結束，穩(wěn)定運行約17 日，運行主要參數見表2。經實踐證明雙機并聯送風，各風機運行狀態(tài)穩(wěn)定。

表2 并聯送風運行參數

2 并聯送風的高爐操作調整

兩臺AV45-13 風機并聯送風雖然較一臺備用風機送風量大，但是對比AV56-14 風機，仍然存在風壓低、風量小問題，可能會造成高爐鼓風動能偏低，爐缸死焦堆透氣、透液性降低，情況嚴重的甚至會造成爐缸堆積。為緩解低風量生產對爐況造成的影響，高爐操作上對上下部制度及日常管理等方面進行了調整。

2.1 送風制度調整

2.1.1 風口面積調整

風量減少后，如果不相應調整風口面積，易出現邊緣氣流發(fā)展，中心氣流走弱，爐況往往表現為不抗波動、穩(wěn)定性差、渣皮容易波動、不接受大礦批操作、爐缸活躍狀態(tài)下滑甚至出現風口燒損等問題[1]。故必須通過縮小風口面積，使高爐保持一定的風速和鼓風動能，維持爐缸均勻、活躍，保證渣鐵物理熱充沛，從而保證爐況在低風量下的長期穩(wěn)定順行[2]。

本高爐對比同級別1000m3高爐，風口數量僅16 個，鼓風動能及風速控制相對較高，風口面積的調整更需要謹慎。風機切換前根據預期風量的變化，按照工況風速不低于280m/s，鼓風動能不低于145kj/s 考慮，則風口面積需要由當前0.1964m2縮小到不高于0.1750m2。根據現場風口布局，確定縮小并適當加長3、6、8、10、13、14、15 號共計7 個風口，這7個風口調整前后的參數對比見表3。

表3 風口布局的調整情況

2.1.2 高爐富氧調整

風量降低后，富氧不變的情況下，富氧率上升，則理論燃燒溫度上升，一般富氧率1%影響理論燃燒溫度約35～45℃。除了理論燃燒溫度上升以外，隨著風量降低，高爐頂溫也出現大幅下降，頂溫由165℃最低降至135℃，對于維持高爐布袋除塵的正常運行帶來不利影響。因此，將高爐富氧流量由8350m3/h 下調到7980m3/h，富氧率由4.8%上升到5.0%，理論燃燒溫度維持在2240～2260℃范圍，以維持頂溫的穩(wěn)定，實現最大限度富氧。在干熄焦不足的情況下，取消了4%的羅泊河塊改全熟料冶煉，控制入爐水分。

2.1.3 高爐頂壓調整

小風機并聯送風，風壓低、風量小，通過降低頂壓可以起到降低風機系統(tǒng)阻力的作用，有利于提高風機風量，在維持合理風速及鼓風動能方面有一定作用。并聯送風前頂壓為211 kPa，并聯送風期間將頂壓降低到約193kPa。頂壓的降低，在抑制邊緣穩(wěn)定中心方面也具有作用[3]。

綜上所述，通過對風口面積、富氧及頂壓的調整，15 號高爐送風制度相關參數的變化見表4。從表4看，鼓風動能基本穩(wěn)定，達到了調整的效果。

表4 雙機并聯送風前后下部制度相關參數變化

2.2 上部制度的調整

為避免風機切換后高爐氣流分布出現邊緣過分發(fā)展中心嚴重減弱的情況，根據15 號高爐的氣流分布現狀，于風機切換前第5 日，即24 日調整料制，保持焦炭平臺穩(wěn)定，取消內環(huán)礦石的同時將礦角縮小0.5°。即由K39.5（2）37.5（3）35.5（3）33.5（3）31.5（2）、J41（2）39（2）37（2）35（2）33（2）31（2），調整為K39（3）37（4）35（4）33（3）、J41（2）39（2）37（2）35（2）33（2）31（2），角差由-0.5°調整為0°。調整后十字測溫中心溫度由550℃上升到560～580℃，中心指數由3.45 上升到3.55，邊緣指數由0.90降低到0.85。

1月29日風機切換后，礦批由39.5t調整為35t。礦批縮小后，中心氣流呈繼續(xù)發(fā)展趨勢，中心指數最高上升到3.9，邊緣指數降低到0.82；2月2日維持0°角差不變，礦角與焦角同縮0.5°；2 月4 日又將焦角回擴0.5°，適當抑制中心。通過料制及礦批的調整，實現了小風機生產期間，中心邊緣兩股氣流的平衡穩(wěn)定。

2.3 提高日常管理

針對小風量生產對生產組織帶來的影響，重點從原料篩分及高爐出鐵的日常管理進行管控。

2.3.1 原料篩分管理

雙機并聯送風期間，高爐產量降低，入爐原料減少，為提高槽下篩分效率提供了條件，燒結礦及塊礦篩分速度控制在10kg/s，入爐＜5mm 燒結礦粉末由4.5%降低到約3.8%，5～10mm 粒級由29.0%降低到27.5%，改善了料柱的透氣性。

2.3.2 爐前出鐵管理

雙機并聯送風期間，鐵產量降低約410t/d，且風壓降低導致爐內系統(tǒng)壓力降低，爐前出鐵表現出鐵速度變慢，見渣時間晚的現象。為改善出鐵節(jié)奏，穩(wěn)定鐵口狀態(tài)，將鐵次適當開大鐵口，同時縮短鐵間隔時間，出鐵率由71.4%提高到73.2%。

2.4 高爐調劑效果

2.4.1 經濟技術指標

15 號高爐從1 月29 日至2 月13 日為兩臺AV45-13 風機并聯送風。對比高爐兩臺風機并聯送風前后兩個階段經濟技術指標見表5。

表5 15號高爐并聯送風前后經濟技術指標變化

兩臺AV45-13 風機并聯送風對比AV56-14 風機，高爐產量降低410t/d，煤比基本不變，焦比降低11.8kg/t，硅偏差降低0.02，爐溫穩(wěn)定性改善，但是鐵水物理熱降低5.6℃。整體來看，小風量生產期間冶強低，燃料比低。

2.4.2 爐缸工作狀態(tài)

小風機并聯送風，風量小的情況下，對高爐造成最大影響往往是高爐爐缸工作狀態(tài)的下滑，日鋼15號高爐通過送風制度、上部布料制度的調整及日常對篩分、出鐵的管理，在取得較低燃耗條件下，也維持了爐缸工作狀態(tài)的基本穩(wěn)定。1月30日至2月13 日并聯送風期間爐芯溫度平均490℃，對比并聯送風前1 月11 日至28 日平均降低5℃。爐芯溫度的變化趨勢見圖1。

圖1 15號高爐風機大修前后爐芯溫度趨勢

3 效益分析

根據生產實際，兩臺AV45-13風機并聯送風與一臺AV45-13風機送風在產量、成本方面的差異對比見表6。

表6 15號高爐小風機并聯送風與備機單機送風主要成本差異

通過對比，兩臺AV45-13 風機送風對比單臺AV45-13風機送風，產量提高約597t/d，產量的提升帶來固定費用降低32元/t，噸鐵電耗上升32.5kWh。不考慮固定費用減少，按照當期噸鐵利潤約500 元計算，電價0.51元/kwh，則日效益如下所示：

597×500 -（3367×144.7-2770×112.20）×0.51=20.85萬元

從無形效益來看，若采用單機送風則入爐風量進一步降低，對爐缸的工作狀態(tài)不利，會對高爐的長時間的穩(wěn)定低耗造成影響。

4 結語

通過15 號高爐風機大修期間采用兩臺AV45-13小風機并聯送風代替一臺小風機的生產實踐，積累了風機調節(jié)和爐況調劑的經驗，既為高爐風機大修期間的保產穩(wěn)爐況提供了新思路，也為高爐低冶強下低耗生產提供了借鑒。

（1）風機并聯送風可以采用一臺風機定壓操作，通過調節(jié)另一臺風機以滿足高爐對送風的調節(jié)需求，這種運行模式是穩(wěn)定可靠的。存在的缺點是其中一臺風機防喘閥開度大，電耗高，噸鐵電耗上升約28%，還需要進一步摸索經驗。

（2）風壓低、風量小的條件下，通過縮小并加長風口維持鼓風動能及風速不降低，優(yōu)化料制避免高爐煤氣流邊緣發(fā)展中心走弱，強化日常管理控制入爐料粉末并提高出鐵率，可以實現高爐爐缸工作狀態(tài)的穩(wěn)定并取得較低的燃料消耗。