拨风在高炉鼓风机中的应用

郝洪滨，王俊光，魏英豪，侯长波

（首钢迁钢有限公司动力作业部，河北迁安 064400）

1 概述

高炉鼓风机是高炉最重要的动力设备。它不但直接提供冶炼所需的风量，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力，并使高炉保持一定的炉顶压力。首钢迁钢公司现有四台高炉鼓风机（3×7000m3/h+1×8000m3/h），3座高炉，形成了3主1备的供风体系，也构成了3路供风管网。

2 拨风系统的设置

2.1 问题的提出

风机投产以来，由于种种原因造成的非计划停机问题一直是高炉正常生产的主要难题，若设计为母管制单机对单炉送风，则不管是什么原因造成的停机，都将使正在生产的高炉中断冶炼，甚至造成风口灌渣的恶性事故，因此必须及时解决风机故障造成的断风事故。而风机故障停机往往具有突然性和不可预见性，所以不可能预先采取开启备用机等有效措施来防止高炉断风。

2.2 拨风工艺

首钢迁钢公司的管网拨风系统如图1所示。

供风管网由3路母管（一炉母管、二炉母管、三炉母管）和4台机组（1号机，2号机，4号机为运行机组，分别为二高炉，一高炉，三高炉送风；3号机为备用机组）构成。运行机组通过各自送风阀门分别与高炉母管相联通，在正常送风过程中，3台机组分别向三座高炉单独供风，互不影响。现在在一二炉母管、一三炉母管、二三炉母管之间分别安装一套拨风系统（拨风系统由一个快开阀两个截断阀组成），当鼓风机出现紧急断风时，拨风系统投入使用。

3 拨风系统的运行

3.1 拨风阀组的选型

高炉正常生产中，当鼓风机组突然故障停机或者停止向高炉送风时，高炉将会在十几秒内发生“坐料”，甚至出现“风口灌渣”，因此拨风阀的选型必须保证阀组可以在该段时间内开启。同时拨风阀组必须具备慢关功能，避免拨风结束时快速关闭对鼓风机及高炉带来的影响。根据电动蝶阀的流通特性，虽然开启时间较长，但是在10 s内可开启20%到30%的开度，流通能力即可达到50%到70%，满足拨风工艺的要求。因此，截断阀和快开阀均选取DN600的电动蝶阀。快开阀的主要作用是当鼓风机出现紧急断风时，迅速开启，10 s之内将风拨出，保证拨风的时效性，正常情况下处于关闭状态。截断阀的主要作用一是在平时做拨风装置功能检查维护实验时进行系统隔离，二是对拨风量的调节控制，正常情况下一侧截断阀处于全开状态，另一侧开启25%（4#风机另一侧截断阀开启27%，截断阀开启量根据高炉要求可进行调节）。

图1 拨风系统图

3.2 拨风系统的运行与维护

3.2.1 拨风条件

鼓风机系统的各种停机保护复杂，涉及的辅助设备多，当其中任何一个因素出现故障均可造成鼓风机停机，因此拨风系统必须随时处于热备状态。当运行高炉及鼓风机组满足下述条件时，拨风阀组开启。（1）故障风机压力迅速降低到拨风压力（0.1 MPa以下）。（2）故障风机逆止阀关闭。（3）故障风机处于非计划减风状态（避免发生误拨风）。（4）运行风机风压大于0.25 MPa.

3.2.2 拨风系统的操作

拨风系统均为两路电源供电，两路电源互为备用。设有值班室操作盘和现场操作盘（根据就地/值班室选择按钮进行选择），拨风系统操作分为手动（在工作站上由运行人员操作）、就地（在拨风阀组现场）两种。若选择“手动”控制，开启快开阀将风拨出的时间小于10 s。拨风管道规格为DN600，通流量较大，为了控制拨风量，截断阀两侧的开度，一个全开，一个保持在25%~27%，拨风时可以将拨风流量控制在1800~2000 m3/min左右。当高炉休风时，需将拨风系统设置为“手动”状态，以防止误动作。

3.2.3 拨风系统的维护

拨风系统每月进行定期试验，试验时，将两侧截断阀全关，将快开阀打到值班室位置和现场位置分别进行全开全关操作，全开，全关的时间应小于10 s。试验结束后，拨风系统调整为正常位置。

3.2.4 拨风系统动作后的复风

拨风后的复风由运行人员手动操作完成。以首钢迁钢公司为例，1#高炉由2#鼓风机供风，2#高炉由1#鼓风机供风。若1#风机故障停机，拨风系统动作，将2#风机的部分风拨至2#高炉。拨风系统动作后，如果1#鼓风机组故障排除，可立即起动1#鼓风机组，若故障未查明，需立即起动3#备用鼓风机组。假设启动3#风机，当机组启动后，将风机出口压力升至略高于1#高炉冷风母管压力，缓慢关小拨风阀，使风缓慢送出，通过3#风机升压和关小拨风阀配合操作，最终使拨风阀完全关闭，1#高炉完全由3#风机供风。拨风后的复风，从起机到完全由备用风机独立向外供风，用时大约11 min。

4 拨风系统的应用

迁钢2650 m3高炉拨风系统，从2004年至今已拨风10次，成功给三炉送风，逐渐恢复高炉生产。故障机组风压趋势如图2。以4#风机励磁机调压控制器故障引起跳闸停机为例，2013年6月7日13：32：40因4#机故障停机开启一、三炉拨风，25 s后开启拨风，2#风机风压由0.373 MPa降到0.327 MPa，风量由5060 m3/min降到4450 m3/min。4#风机（故障风机）风压由0.405 MPa降到0.07 MPa。13：37分启动3#备用风机，同时开启3#风机通三炉风门及主风门，给三炉送风，逐渐恢复高炉生产。运行机组拨风后风压趋势如图3。

5 需要解决的问题

图2 故障机组风压趋势图

图3 运行机组拨风后风压趋势如图

目前对高炉拨风系统的设置，尤其是风机发生故障时，高炉需求的拨风量的数值，是根据操作过程中积累的经验来确定的，比较“粗放”，而在拨风系统投入运行中拨风能提供的具体数值又是和当时的风机及高炉情况密切相关的，因此，拨风能否更符合实际工况，最大限度的满足用户的需求，最大限度的减少对拨风源的影响，是一个需要解决的问题。如果能收集高炉及风机各工况下的运行参数，进一步优化拨风系统，做到精确控制，则能最大限度的发挥高炉及鼓风系统的生产能力。