高炉自动拨风系统

秦 萍

(西林钢铁集团有限公司，黑龙江 伊春153025)

高炉冶炼过程中，鼓风机提供的冷风通过高炉风口进入高炉炉膛，为高炉冶炼过程提供燃烧空气并支撑炉料。由于各种原因时有鼓风机跳闸事故发生，造成高炉送风压力突降，则高炉炉料因重力坐料甚至堵塞风口，导致风口灌渣。这不仅造成更换风口的直接经济损失，如风口设备费和人工费;间接损失更加惨重，如停产及恢复炉况造成的经济损失。高炉炉容越大，每次风口灌渣事故造成的损失越大。

目前，部分钢铁企业为避免高炉鼓风机跳闸造成高炉风口灌渣事故的发生，设置了高炉事故拨风装置，但基本上都是通过人工手动控制来完成拨风操作，即操作人员发现高炉鼓风机事故跳闸后，立即跑到拨风装置的控制箱旁，按下拨风装置开起按钮，完成拨风操作。由于人工手动控制存在的种种弊端，均会影响拨风的及时性。

为提高高炉事故拨风的及时性、准确性，降低操作人员的劳动强度。通过对拨风原理的反复研究，并结合自身生产实际情况，开发出高炉自动拨风系统。

1 自动拨风原理

自动拨风系统的原理是根据对高炉断风状态的监测，在最短的时间内将故障风机从系统中切除，故障风机对应的高炉送风管道中送入正常运行的在用风机的部分风量，保证故障风机对应的高炉的风压高于高炉灌渣的最低风压，避免高炉灌渣事故的发生，同时提供拨风的在用风机对应的高炉不能因拨风造成自身断风。在备用风机投入运行后，再将自动拨风系统退出，故障风机对应的高炉改由备用风机来送风。

2 技术方案

2.1 工艺结构

西林钢铁公司现有两座1 260m3高炉，通过汽动鼓风机进行供风，形成了“两机供两炉”的生产方式。在两路供风管系之间加装一套拨风装置，包括两台电动蝶阀和一台气动切断阀，电动蝶阀用作检修、检查和调试用，气动切断阀拨风用。同时在两台高炉各自的送风母管上加装压力变送器，实时采集送风压力。

2.2 控制系统

为满足系统控制精度高的要求，控制系统下位机采用施耐德昆腾系列PLC进行数据采集以及控制，上位机采用GE公司的IFIX进行集中监控。在原有鼓风机PLC系统中添加一个DI模块、一个DO模块、一个AI模块。

2.3 系统功能

(1)拨风系统工作方式设定手动和自动两种形式，两种形式可以互为切换。当自动模式时，自动拨风系统投入使用，一旦拨风条件满足，阀门按程序控制动作。手动模式时，可分别对各阀门进行单体开关操作。

(2)自动拨风。主画面以逻辑图的形式呈现，使操作人员能够直接明了的观测到拨风系统的动作运行状态。

(3)离线实验功能

由于高炉灌渣事故发生的频率较低，因此拨风系统通常是处于静止状态的。这就容易导致阀门年久动作迟缓，因此开发离线实验功能，定期对拨风系统的阀门进行开关动作，以确保当高炉发生事故时，拨风系统能够及时准确的动作。

(4)超压预报警功能

系统选择自动拨风时，是通过风压来控制的，为保证风压的准确可靠，采用三取二的原则，即送风压力、冷风压力、热风压力当中有两个参数低，才判定为实际压力低。送风压力小于70kPa是拨风的条件之一，那么当送风压力小于150kPa时，系统会发出预警信号，提醒现场操作人员鼓风系统可能出现异常，提早做好应对的准备。

(5)操作记录

自动拨风系统虽然能够减少高炉灌渣带来的损失，但同时如果拨风系统误动作也会影响高炉生产。因此，拨风系统阀门的每一次动作都会通过计算机存入数据库中，以便日后查询分析使用。

(6)高炉主控室远程异地监测

由于高炉主控室和鼓风机控制室是分离的，所以一旦鼓风机出现异常，高炉主控室不能立即得知，不能及时作出应急措施。通过PLC远程数据通讯技术，将鼓风机的运行状态，以及拨风系统的重要参数传入高炉主控室，使高炉操作人员也能够对鼓风机以及拨风系统的运行一目了然，以便能够及时应对突发状况。

2.4 自动拨风方案

自动拨风系统需在一定的条件下才能触发，只要一台机组发生了故障停机或安全运转，拨风装置就能立即投运。既要保证拨风工艺的可靠性，同时又要绝对保证风机设备的安全性，这是拨风工艺设计改造工作最为关键的技术问题。为此经过多次探讨和调研，确定拨风工艺条件如下:

(1)机组发出跳闸或安全运转信号。机组在运行中，一旦出现这两种信号的其中之一，即会造成高炉断风，这是拨风的先决条件。

(2)风机与高炉连锁对应关系。

(3)故障跳闸或进入安全运行的逆止阀关闭信号。这是确保故障机组本身安全的必要条件。

(4)运行机组送风压力＞230kPa，以防止被拨风机组进入阻塞区。

如上条件满足后，如果一台风机突然故障停机，对应的送风压力就会急剧下降，当将至100kPa时，进行预报警，降至70kPa时，如果另外一台风机送风正常，则自动拨风。否则，拨风阀不动作。

2.5 快速恢复高炉生产方式

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阀。在关闭电动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。

3 应用效果

由于在高炉应用的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。自动拨风装置动作后，机组操作人员联系高炉进行家风操作，高炉的生产几乎未收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收到的影响减到最小，达到高炉连续、稳定生产的目的。

西钢1 260m3高炉自动拨风系统自投运以来，在出现过的多次风机跳闸事故中，自动拨风系统均能够顺利的启动，有效的避免了高炉灌渣事故的发生，为高炉稳定高产发挥了重要作用，为企业减少了损失，受到高炉用户和公司一致称赞。

4 结语

自动拨风系统不但能有效避免高炉灌渣事故发生，降低操作人员劳动强度，提高高炉拨风的准确性、及时性和安全性，同时能够尽量减少对拨风高炉生产的影响，控制原理简单易行。其经济效益显着，意义重大，具有十分广阔的推广前景。