熱風爐零擾動換爐技術應用

聶榮恩

（天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津 301500）

1 前 言

目前國內(nèi)大多數(shù)的高爐均配備3座熱風爐，主要操作方式為“兩燒一送”，即：兩座熱風爐中任一座處于燃燒期或換爐期，第3 座處于送風期［1］。因此需要通過熱風爐換爐操作來為高爐持續(xù)送風，而換爐過程中往往會使風壓、風量甚至風溫產(chǎn)生波動，對高爐穩(wěn)定順行產(chǎn)生極大影響［2］。因此降低熱風爐換爐過程風壓風量波動對高爐的影響，為高爐穩(wěn)產(chǎn)順產(chǎn)創(chuàng)造有利條件就顯得尤為重要，本研究針對天鋼聯(lián)合特鋼熱風爐零擾動換爐技術進行探究分析。

2 熱風爐零擾動換爐技術的必要性

目前煉鐵行業(yè)高爐熱風爐換爐技術普遍采用冷風充壓方式，天鋼聯(lián)合特鋼熱風爐在技改前采用同樣方式換爐。在充壓過程中，冷風風壓下降12 kPa 左右，每次換爐入爐風量總量減少約2 400 m3，此過程相當于高爐減風生產(chǎn)，且日均操作32 次左右，如遇爐況異常，將加劇爐內(nèi)操作困難，影響和制約高爐的順行和穩(wěn)產(chǎn)。

行業(yè)內(nèi)有采用風機恒壓鼓風換爐模式［3-4］，經(jīng)調(diào)研，存在風壓、風量調(diào)節(jié)的滯后性，仍存在約5 kPa 左右風壓及風量波動，以及風機高頻次模式轉(zhuǎn)換帶來的隱患問題。此外，定風壓操作需要采用大風機才能實現(xiàn)，無疑會增加成本。

普通換爐需要考慮煤氣質(zhì)量、熱風溫度及高爐操作3 個條件，大概每40 min 換一次爐，換爐過程大概需要10～15 min，這時高爐的操作是最限制環(huán)節(jié)。當高爐處在出鐵、懸料或特殊情況時，保持低風溫，不能換爐和加減風。不能及時換爐導致燜爐過程變長，增大熱損失，從而導致風溫降低，進而導致惡性循環(huán)。

天鋼聯(lián)合特鋼經(jīng)多次調(diào)研論證，決定創(chuàng)新采用壓縮空氣充壓換爐方式。可實現(xiàn)真正意義上的零擾動換爐，同時可促進高爐順行穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，提高產(chǎn)量，綜合效益可觀。

3 熱風爐零擾動換爐系統(tǒng)的構成及原理

3.1 系統(tǒng)組成

熱風爐零擾動換爐系統(tǒng)組成如圖1所示，主要包括充壓裝置和控制系統(tǒng)：1）3 座高爐公用充壓管道（DN150）。2）每座熱風爐設置手動DN125 截止閥1 個，電動調(diào)節(jié)閥1 個，電動充壓閥1 個，氣源流量計1 個。3）每座高爐新增沖壓系統(tǒng)與原有設置壓力控制系統(tǒng)公用。4）為降低充壓時對氣源管網(wǎng)的沖擊，需加裝儲氣罐1個。

圖1 熱風爐零擾動換爐裝置

3.2 工作原理及流程

天鋼聯(lián)合特鋼熱風爐零擾動換爐技術的工作原理及流程如下所述：

1）選擇某座熱風爐（具備換爐條件或接到換爐指令）進入無擾動換爐狀態(tài)并確認。

2）控制系統(tǒng)按采集到的當前冷風壓力為最終充壓終止控制壓力（確認壓空總管壓力＞0.6 MPa）。

3）控制系統(tǒng)發(fā)出打開充壓閥指令，電動充壓閥打開后，充壓調(diào)節(jié)閥按比例緩慢打開閥門進行充壓，壓力跟蹤，接近最終壓力時按比例調(diào)節(jié)逐漸關閉閥門，直至壓力與設定壓力一致。

4）關閉調(diào)節(jié)閥后，關閉電動充壓閥。

5）完成充壓后控制系統(tǒng)提示充壓完成，操作人員進行換爐操作或轉(zhuǎn)入自動換爐系統(tǒng)操作。

6）換爐完畢，等待下一個熱風爐充壓過程。

7）遇特殊情況，如壓空壓力低于設限時及時投入原冷風換爐操作。轉(zhuǎn)入原冷風換爐前，必須將現(xiàn)場液壓轉(zhuǎn)換開關和電控箱選擇開關，轉(zhuǎn)換到相應位置狀態(tài)。

3.3 功能介紹

天鋼聯(lián)合特鋼高爐熱風爐零擾動換爐系統(tǒng)在具有較為強大的系統(tǒng)功能，其可以有效地應對現(xiàn)場不同的生產(chǎn)狀況，其具體功能如下：

1）確保管網(wǎng)壓力無波動。流量計控制流量，不能影響外網(wǎng)（總網(wǎng)）的流量，保證管網(wǎng)壓力（8 kPa）不會降低，實現(xiàn)自動控制；充壓過高時，造成熱風爐壓力超過冷風壓力，快切閥會切斷；管網(wǎng)壓力低時，快切閥也會切斷；流量計和快切閥的協(xié)同配合，保證管網(wǎng)壓力無波動。

2）零擾動換爐體系與原換爐體系的智能保護功能。當零擾動換爐體系出現(xiàn)故障，無法順利運行，液壓閥門會自動轉(zhuǎn)換，換爐送風體系會返回至原始換爐系統(tǒng)，整個過程僅需1～2 min。

3）智能充壓功能。根據(jù)流量情況自動調(diào)節(jié)，保證充壓完成的情況，當冷風壓力和熱風爐壓力相差2 kPa時就會自動關閉充壓閥。因為進入熱風爐的冷風受熱會膨脹，所以留出氣體膨脹余量。

4 熱風爐零擾動換爐技術應用效果

天鋼聯(lián)合特鋼熱風爐技改前采用冷風充壓方式換爐，技改前每次冷風充壓后出現(xiàn)冷風、熱風壓力降低約12 kPa，并伴隨著料速降低。采用無擾動換爐后冷熱風壓力、料速無變化。

此外，采用無擾動換爐后，避免了每次換爐的相對減風過程，風壓風量平穩(wěn)，更有利于高爐穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，日增產(chǎn)量40～50 t。

天鋼聯(lián)合特鋼經(jīng)調(diào)研論證和技術改造，采用壓縮空氣充壓換爐方式，提出了熱風爐零擾動換爐技術。能夠?qū)崿F(xiàn)熱風爐換爐時高爐風壓零波動，同時可促進高爐順行穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，綜合效益可觀。