两个不同容量高炉的自动拨风装置的应用

张明明，徐宝珍

（天津钢铁集团有限公司能源中心，天津 300301）

1 引言

在钢铁企业生产过程中，高炉鼓风机所送出的冷风主要用于高炉冶炼，钢铁行业有句行话叫“以风为铁”，这句话形象地反映了高炉鼓风生产在高炉冶炼过程中的重要作用。高炉鼓风机所产生的冷风通过热风炉被加热到1 100℃以上形成热风后经风口进入高炉炉膛内，与铁矿石、焦炭等原料进行充分的混合，发生还原反应生成铁水并产生炉渣，沉入炉缸内。到一定的时间后，利用炉渣比重轻于铁水，分离排除炉渣后进行出铁。如果未到出铁时间，由于鼓风机出现故障而停止送风时，将导致冷风压力急剧下降，未分离的铁水和炉渣的混合物将下沉灌入风口并凝结，即为风口灌渣。一旦风口灌渣，即中断了高炉的冶炼生产并影响后续生产。处理一次灌渣事故约15 h 左右，加上高炉恢复正常生产的时间，以及全部更换备用风口的费用，将使企业产生重大的经济损失。因此高炉鼓风系统的安全供风对高炉冶炼生产具有极其重要的意义，也直接关系到高炉的稳产、高产。

在高炉鼓风系统运行制度中，一般采用单机对单炉的运行方式，也有采用母管供风的运行方式。由于高炉鼓风机技术的飞速发展，其自动控制系统日趋复杂并高度集中，停机保护参数由原来的几个发展到现在的十多个。紧急故障或误动作停机时有发生，由于这种停机一般都具有突发性和不可预见性，一旦运行鼓风机出现故障，即对运行的高炉造成断风影响，导致高炉风口灌渣。

为解决这一问题，自动拨风技术及装置在各大钢铁企业逐步得到了应用，并取得了显著经济效益，成为冶金技术中不可或缺的组成部分。各大钢铁企业的高炉供风系统上都进行了自动拨风装置的改造，一些钢铁企业则直接将自动拨风装置应用到了新建高炉的供风系统中，在高炉的冶炼生产中发挥着重要的作用。

2 研究背景

目前在很多钢铁企业生产系统中的两个相同等级高炉之间都应用了自动拨风系统，其作用是在其中一座高炉出现受风中断故障后，通过拨风系统立刻向断风高炉拨风，确保高炉不出现灌渣的严重事故，减小经济损失。

现有的高炉拨风系统解决方案是：在两座高炉送风管道之间用一连通管相连，在连通管上增加一组拨风阀组，拨风阀组是由一个气动拨风阀和两个电动蝶阀以及拨风阀组的自动控制装置组成。当其中一座高炉的鼓风机出现停机时，气动拨风阀自动打开，由正常运行的鼓风机向故障鼓风机对应的相同容量的高炉拨风，此时向两座高炉同时各供应50%的风量，以便维持故障机组对应的高炉保持在额定风量的一半运行，避免高炉发生灌渣事故。但这种拨风阀组不适用于两个不同容量高炉的拨风。这主要是由于两座高炉容积不同，所需高炉鼓风机供给冷风的风压、风量不同；若采用常规拨风系统将会产生当小容量高炉的鼓风机发生故障时，小容量高炉断风，这时气动拨风阀自动快速打开，会产生大容量高炉鼓风机向小容量高炉拨风过多的情况，导致正常运行的大容量高炉灌渣，小容量高炉超压的结果。反之，当大容量高炉的鼓风机发生故障时，大容量高炉断风，这时气动拨风阀自动快速打开，会产生小容量高炉鼓风机向大容量高炉拨风不足的情况，导致正常运行的小容量高炉鼓风机逆流，大容量高炉还会发生灌渣，两座高炉生产均受到影响的结果。

3 实施技术方案

为解决上述问题而设计提供了一种适应范围宽、效果好的两个不同容量高炉使用的自动拨风装置，所采取的技术方案是：

两个不同容量高炉的自动拨风装置包括：向大容量高炉的管道送风的鼓风机、向小容量高炉的管道送风的鼓风机、连接大容量高炉的管道和小容量高炉的管道的拨风阀组以及拨风阀组的自动控制装置。拨风阀组是在大容量高炉的管道和小容量高炉的管道之间分别安装有两个电动调节阀，两电动调节阀之间安装有气动拨风阀。这样将两个电动调节阀平时调整在定量开启位置，即同时满足大容量高炉运行的最低风量值和小容量高炉最高承压值，当其中一台鼓风机出现停机时，气动拨风阀自动快速打开，由正常运行鼓风机向故障鼓风机对应的高炉定量拨风，保证故障高炉不发生灌渣事故，为高炉的快速恢复提供条件，减小经济损失。

4 具体实施方式

如图1 所示，1#高炉容量大于2#高炉容量，1#鼓风机③通过开关阀②连接1#高炉的管道①，2#鼓风机⑤通过开关阀⑥连接1#高炉的管道④，1#高炉的管道和2#高炉的管道之间连接有拨风阀组，拨风阀组有控制装置。所述拨风阀组是在1#高炉的管道上和2#高炉的管道上分别安装有电动调节阀⑦、⑨，两所述电动调节阀之间安装有气动拨风阀⑧。这样，由于在1#高炉的管道上和2#高炉的管道上分别安装有电动调节阀，在两电动调节阀之间安装有气动拨风阀，这样将两个电动调节阀平时调整在定量开启位置，根据两座高炉的容量差和运行的风压差，计算出电动调节阀的开启位置，即同时满足大容量高炉运行的最低风量值和小容量高炉最高承压值，当其中一台鼓风机出现停机时，气动拨风阀自动快速打开，由正常运行鼓风机向故障鼓风机对应的高炉定量拨风，保证故障高炉不发生灌渣事故，解决了两个不同容量高炉的拨风问题，减小经济损失。

图1 拨风系统示意图

5 快速恢复高炉生产方式

当自动拨风系统动作后，故障鼓风机对应的高炉未灌渣等待鼓风机恢复，正常运行鼓风机对应的高炉受到一定的影响，此时要求机组操作人员根据当前鼓风机运行状况快速按照拨风前风量对正常鼓风机进行加风操作，同时联系高炉，在保证鼓风机安全运行的前提下满足高炉生产需要，以减小高炉生产因拨风受到的影响。

在故障鼓风机恢复后，可对高炉供风。由于此前正常运行的鼓风机为满足高炉的生产提高了功率，在对故障鼓风机对应的高炉的复风过程中，要兼顾对正常运行鼓风机的功率调整。即同时联系两座高炉，实行对故障鼓风机对应高炉的复风操作，同时缓慢关闭拨风阀组中的一个电动调节阀。在关闭电动调节阀的过程中会对正常运行鼓风机对应的高炉造成风量波动的影响，要求机组的操作人员按高炉需求风量对机组进行必要操作调整，保持向高炉供风的稳定，直至电动调节阀全部关闭，此时故障鼓风机完成对高炉的送风操作。自动拨风系统应按照拨风规程进行操作，重新投入使用。

6 使用效果

由于在不同容量两座高炉之间应用了本方案设置的自动拨风装置，在发生意外停风故障后可使拨风高炉受到的影响减到最小，保证高炉的生产，提高高炉的产量。以本公司3 200 m3和2 000 m3两台不同容量高炉的拨风系统为例，当2 000 m3高炉突遭断风时，拨风系统自动快速动作，由正常运行的3 200 m3高炉向2 000 m3高炉拨风，由于拨风装置的自动动作，避免了2 000 m3高炉的灌渣；3 200 m3高炉由于拨风受到了1 200 m3/min 的风量影响，拨风装置动作后，机组操作人员就联系高炉进行了加风操作，3 200 m3高炉的生产几乎未受到较大的影响，可进行连续的正常生产。既达到了拨风避免灌渣的目的，又将正常运行的高炉受到的影响减到最小，达到高炉连续、稳定生产的目的。

本文所提供的方案在本公司得到了应用，经多次大容量向小容量高炉拨风和小容量向大容量高炉拨风均能维持生产并迅速复风，取得了很好的效果，避免了高炉灌渣之后产生的一系列维修费用，同时也保证了拨风高炉的产量。本方案已申报实用新型技术专利，并获得了批准。

7 结语

不同容量高炉的自动拨风装置具有一定的通用性，除两座不同容量高炉外，还可应用于三座高炉或多座高炉的供风系统。需要特别提出的是：多高炉之间的自动拨风装置的应用需要统筹设计，自动拨风装置的应用可依托上述方法，分别调整两两供风管线间电动调节阀的定量开启位置，即同时满足高炉运行的最低风量值，采用PLC 系统进行独立控制，可实现多座高炉供风系统的自动拨风，满足大型、多高炉钢铁企业的生产需求。