日钢15号高炉两台小风机并联送风实践

2022-07-01王玉会张海鑫尹雪山冯伯成

天津冶金 2022年3期

王玉会，张海鑫，尹雪山，冯伯成

（日照钢铁控股集团有限公司，山东 276806）

0 引言

日钢15 号高炉常用风机型号为AV56-14 轴流风机，该风机是在15 号高炉大修期间由AV56-13风机经动叶加一级改造而成。目前风机在大修后已经运行5年，超期服役2年，存在较大突发故障的风险，急需返厂维修。2019 年1 月29 日15 号高炉AV56-14 风机开始返厂大修，大修需要17 天，在此期间需要投入15 号高炉备用风机进行生产。15 号高炉的备用风机型号为AV45-13，该风机是由AV45-12 风机经动叶加一级改造而成。根据历史生产情况，15号高炉常用风机与备用风机供风参数对比如表1 所示。由表1 可以看出，如果常用风机大修期间，15 号高炉使用AV45-13 一台备用风机，则高炉日均产量将降低980t/d，在目前钢铁市场高涨的情况，对公司来说是一种效益损失；另一方面备机与正常风机相比，风量差异大，长时间运行势必造成高炉炉缸工作状态下滑，带来生产的被动。

表1 两种风机运行参数对比

终上所述，日钢公司考虑在风机大修期间使用两台AV45-13风机并联送风，则可避免风量降低幅度过大、产量下降过多的问题。即便是两台AV45-13 风机并联送风，相比于AV56-14 风机正常生产状态，仍存在风压低、风量小的问题。本文结合两套风机并联送风的生产实践，对并联送风存在问题进行了梳理，并从高炉操作和管理方面提出了调整改进措施。

1 风机并联运行

1.1 并联送风前的准备

日钢1、2、15、16 号四座高炉临近布置，为节约基础建设费用，四座高炉共用一台备用风机AV45-13。2 号高炉停产后，2 号高炉2#风机供1 号高炉生产，1#风机处于闲置状态。根据现有管路布局，15号高炉适合采用备用风机与2号高炉2#风机并联送风。因此风机并联送风切换前主要工作如下。

（1）将2 号高炉2#风机送风管道与15、16 号风机联络送风管道对接；

（2）启动2 号高炉1#风机供1 号高炉，并停用给1号高炉供风的2#风机；

（3）将15、16号高炉自动拨风系统改手动；

（4）对备用风机、2#风机送风管道上的逆止阀做强制关闭连锁实验。

1.2 风机的并联运行

两台风机并联送风工艺要求高、操作难度大，且对日钢来说没有任何操作经验供借鉴。为运行稳定，决定采用一台风机定压的操作模式，即保持2#风机排气压力350kPa不变，通过调节备用风机以满足高炉炉况调剂过程中的加减风需求。风机调整过程中为安全起见，工况点距防喘线按照20kPa以上控制，风机静叶不超过65 度，高炉若出现放风等异常操作必须提前通知鼓风机操作人员。

2019 年1 月29 日6：20，15 号炉休风40 分钟，6：30分启动备用风机，6：40分启动2#风机。15号高炉复风前1 小时2#风机排气压力提至350kPa 左右。接到送风通知后，缓慢打开2#风机送风阀，进行加风。加风中保持排气压力350kPa 不变，当电机功率达7600kW 时，2#风机停止加风。如果需要继续加风，先将备用风机排气压力加至高于送风压力20kPa，并在保持排气压力不变下，缓开备用风机送风阀。使用备用风机加风期间，稳定2#风机排气压力350kPa，并保持2#风机排气压力高于备用风机排气压力15kPa左右，低于10kPa需立即调整。

需要减风时，要先用备用风机减风，再操作2#风机减风，减风期间保持2#风机排气压力较备用风机高15KPa。若备用风机风压减至最低，则关闭备用风机的送风阀。

若两台风机并联送风期间，出现突发憋风状况，应立即调节备用风机工况点，控制在正常运行范围内，特别紧急的情况要立即打开备用风机手动放风阀进行放风操作。

1 月29 日风机并联运行投用至2 月14 日风机大修结束，稳定运行约17 日，运行主要参数见表2。经实践证明双机并联送风，各风机运行状态稳定。

表2 并联送风运行参数

2 并联送风的高炉操作调整

两台AV45-13 风机并联送风虽然较一台备用风机送风量大，但是对比AV56-14 风机，仍然存在风压低、风量小问题，可能会造成高炉鼓风动能偏低，炉缸死焦堆透气、透液性降低，情况严重的甚至会造成炉缸堆积。为缓解低风量生产对炉况造成的影响，高炉操作上对上下部制度及日常管理等方面进行了调整。

2.1 送风制度调整

2.1.1 风口面积调整

风量减少后，如果不相应调整风口面积，易出现边缘气流发展，中心气流走弱，炉况往往表现为不抗波动、稳定性差、渣皮容易波动、不接受大矿批操作、炉缸活跃状态下滑甚至出现风口烧损等问题[1]。故必须通过缩小风口面积，使高炉保持一定的风速和鼓风动能，维持炉缸均匀、活跃，保证渣铁物理热充沛，从而保证炉况在低风量下的长期稳定顺行[2]。

本高炉对比同级别1000m³高炉，风口数量仅16 个，鼓风动能及风速控制相对较高，风口面积的调整更需要谨慎。风机切换前根据预期风量的变化，按照工况风速不低于280m/s，鼓风动能不低于145kj/s 考虑，则风口面积需要由当前0.1964m2缩小到不高于0.1750m2。根据现场风口布局，确定缩小并适当加长3、6、8、10、13、14、15 号共计7 个风口，这7个风口调整前后的参数对比见表3。

表3 风口布局的调整情况

2.1.2 高炉富氧调整

风量降低后，富氧不变的情况下，富氧率上升，则理论燃烧温度上升，一般富氧率1%影响理论燃烧温度约35～45℃。除了理论燃烧温度上升以外，随着风量降低，高炉顶温也出现大幅下降，顶温由165℃最低降至135℃，对于维持高炉布袋除尘的正常运行带来不利影响。因此，将高炉富氧流量由8350m³/h 下调到7980m³/h，富氧率由4.8%上升到5.0%，理论燃烧温度维持在2240～2260℃范围，以维持顶温的稳定，实现最大限度富氧。在干熄焦不足的情况下，取消了4%的罗泊河块改全熟料冶炼，控制入炉水分。

2.1.3 高炉顶压调整

小风机并联送风，风压低、风量小，通过降低顶压可以起到降低风机系统阻力的作用，有利于提高风机风量，在维持合理风速及鼓风动能方面有一定作用。并联送风前顶压为211 kPa，并联送风期间将顶压降低到约193kPa。顶压的降低，在抑制边缘稳定中心方面也具有作用[3]。

综上所述，通过对风口面积、富氧及顶压的调整，15 号高炉送风制度相关参数的变化见表4。从表4看，鼓风动能基本稳定，达到了调整的效果。

表4 双机并联送风前后下部制度相关参数变化

2.2 上部制度的调整

为避免风机切换后高炉气流分布出现边缘过分发展中心严重减弱的情况，根据15 号高炉的气流分布现状，于风机切换前第5 日，即24 日调整料制，保持焦炭平台稳定，取消内环矿石的同时将矿角缩小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），调整为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°调整为0°。调整后十字测温中心温度由550℃上升到560～580℃，中心指数由3.45 上升到3.55，边缘指数由0.90降低到0.85。

1月29日风机切换后，矿批由39.5t调整为35t。矿批缩小后，中心气流呈继续发展趋势，中心指数最高上升到3.9，边缘指数降低到0.82；2月2日维持0°角差不变，矿角与焦角同缩0.5°；2 月4 日又将焦角回扩0.5°，适当抑制中心。通过料制及矿批的调整，实现了小风机生产期间，中心边缘两股气流的平衡稳定。

2.3 提高日常管理

针对小风量生产对生产组织带来的影响，重点从原料筛分及高炉出铁的日常管理进行管控。

2.3.1 原料筛分管理

双机并联送风期间，高炉产量降低，入炉原料减少，为提高槽下筛分效率提供了条件，烧结矿及块矿筛分速度控制在10kg/s，入炉＜5mm 烧结矿粉末由4.5%降低到约3.8%，5～10mm 粒级由29.0%降低到27.5%，改善了料柱的透气性。

2.3.2 炉前出铁管理

双机并联送风期间，铁产量降低约410t/d，且风压降低导致炉内系统压力降低，炉前出铁表现出铁速度变慢，见渣时间晚的现象。为改善出铁节奏，稳定铁口状态，将铁次适当开大铁口，同时缩短铁间隔时间，出铁率由71.4%提高到73.2%。

2.4 高炉调剂效果

2.4.1 经济技术指标

15 号高炉从1 月29 日至2 月13 日为两台AV45-13 风机并联送风。对比高炉两台风机并联送风前后两个阶段经济技术指标见表5。

表5 15号高炉并联送风前后经济技术指标变化

两台AV45-13 风机并联送风对比AV56-14 风机，高炉产量降低410t/d，煤比基本不变，焦比降低11.8kg/t，硅偏差降低0.02，炉温稳定性改善，但是铁水物理热降低5.6℃。整体来看，小风量生产期间冶强低，燃料比低。

2.4.2 炉缸工作状态

小风机并联送风，风量小的情况下，对高炉造成最大影响往往是高炉炉缸工作状态的下滑，日钢15号高炉通过送风制度、上部布料制度的调整及日常对筛分、出铁的管理，在取得较低燃耗条件下，也维持了炉缸工作状态的基本稳定。1月30日至2月13 日并联送风期间炉芯温度平均490℃，对比并联送风前1 月11 日至28 日平均降低5℃。炉芯温度的变化趋势见图1。