鋼鐵企業高爐互撥風系統的優化與實踐

陳先利，張運勝，馬理軍，張志軍，翟興忠，宋 亮

（安陽鋼鐵股份有限公司，河南安陽 455000）

0 引言

隨著冶金行業煉鐵技術的高速發展，高爐設備不斷大型化，高爐頂壓不斷提高，冶煉強度不斷增強，對保障高爐的連續、穩定、可靠運行也提出了越來越高的要求。高爐鼓風系統作為煉鐵生產中非常重要的環節之一，故對其提出了更高的要求。撥風系統是針對高爐鼓風系統的補充和完善，是保障高爐在鼓風機突然事故停機時不斷風的重要保護手段，可以起到在高爐供風系統緊急故障時，保障高爐風口安全的作用。高爐撥風系統的主要作用是當高爐的鼓風機組單機突然事故停機后，可由其他在線鼓風機組提供部分風量，以避免高爐送風管道突然失壓造成高爐坐料、風口灌渣等惡性事故的發生，從而減小高爐鼓風機緊急故障停機事故所造成的損失。

1 現狀

安鋼目前有1#、2#和3#高爐，并配套建設2 座風機房。1#高爐和2#高爐合用1 座1#風機房，1#風機房內設有AV90 風機1臺和AV80 風機2 臺，生產中實行二開一備的工作制度，在1#高爐和2#高爐的送風主管之間建有1 套高爐撥風裝置。3#高爐在建設時配套建設1 座2#風機房，其內設AV100 風機1 臺。基于AV100 風機在檢修期間3#高爐存在低負荷生產的可能性，3#高爐建設工程中鐵前系統配套項目里增加了1 根由AV90 風機至3#高爐的備用送風管道（DN600），將AV90 風機作為3#高爐的備用鼓風機組，同時在接點處建設1 套高爐撥風裝置（新增1#撥風系統）。即3#高爐投產后，1#高爐、2#高爐和3#高爐共配套4 臺風機，送風、撥風系統流程如圖1 所示。

圖1 原有送風、撥風系統流程

經過分析可知，現有撥風裝置可滿足絕大多數情況下的生產需求，但存在以下2 種情況，無法滿足安全生產的需求：①當AV100 機組檢修期間，AV90 風機向3#高爐供風，原設計的1#新增撥風裝置從圖1 中可以看出被短路不起作用，即1#高爐和2#高爐不能為3#高爐撥風，3#高爐的安全穩定運行不能得到保障；②當2#高爐休風停機時，1#高爐和3#高爐也無法實現互相撥風，即1#高爐和3#高爐的安全穩定運行也不能得到保障。

2 高爐撥風系統設計優化

經過對工藝合理性和邏輯控制可行性進行多次探討，確定對現有撥風系統進行改造，在2#高爐鼓風機房附近新增1 套1#高爐供風主管與備用風管道之間的撥風裝置系統，新增撥風裝置以保證3 座高爐在各種生產模式下，能夠實現相互撥風，既提高生產效益又強化了生產安全系數。

2.1 機械設備改造

在1#、2#高爐鼓風站附近增加1 套撥風裝置（2#新增撥風系統），從1#、2#高爐供風的DN1400 和DN1600 管道上分別引出1根DN600 管道，經過DN600 電動蝶閥后匯集成1 根，然后經過2#新增加的撥風裝置后與DN1600 備用冷風管道相連。現場實際中因為備用冷風管線比較長，大約1.6 km，考慮到將來管線的檢修方便，又在1#高爐和2#高爐鼓風站旁邊增加了1 個AV90 風機向3#高爐供風的頭道閥。改造后的供風、撥風系統如圖2 所示。

圖2 改造后的供風、撥風系統流程

改造后，共設1#、2#、3#撥風裝置3 套，原有撥風裝置的作用為1#高爐、2#高爐之間相互撥風之用，1#、2#新增撥風裝置的實現了1#、2#、3#高爐之間相互撥風。撥風裝置的自動撥風條件由風機停機信號和撥風閥撥風側風壓大于被撥風側風壓2 個條件決定。

2.2 電氣儀表改造

3#高爐現有撥風裝置新增旁通閥電源取自鼓風機站鼓風系統輔助MCC3.3 配電柜，新增撥風裝置及其他用電設備電源均取自1#高爐鼓風機站原有配電柜。交流380 V/220 V 動力線路采用額定電壓為1 kV 的銅芯交聯聚乙烯絕緣的電力電纜。電纜敷設一般采用沿風管道支架穿管方式，過路時穿鋼管保護。撥風閥采用雙向密封氣動調節切斷蝶閥，在撥風閥兩側各安裝1臺壓力變送器，采集信號引至設在1#高爐鼓風機站中控室的新增PLC 柜。

2.3 控制系統改造

為確保煉鐵生產中各個環節的穩定，自動化方面采用計算機集中控制系統（3#高爐原有控制系統），并對各個流程中的工藝參數進行集中監視，主要生產過程操作采取自動控制，并對有關重要的參數出現問題時進行報警。在1#高爐鼓風機站主控室新增一面PLC 柜作為原有系統I/O 子站，對新增撥風系統設備及1#高爐原有撥風裝置新增旁通閥參數進行信號采集，新增I/O 子站與3#高爐控制系統間用光纖通訊；3#高爐原有撥風裝置新增旁通閥參數信號采集至3#高爐鼓風機站原有PLC 系統。所有儀表閥門均采用計算機遠方控制和就地操作2 種運行方式。

2.4 鼓風機運行操作模式優化

經過撥風系統設計優化，填補了原送風、撥風系統的缺陷，真正實現了3 座高爐不同生產模式下相互撥風，提高了高爐生產安全系數。

（1）AV100 風機、AV90 風機和1 臺AV80 風機運行時：①1#高爐、2#高爐和3#高爐正常運行，將2#DN1600 電動碟閥常開，1#DN1600、1#DN600、2#DN600 電動閥關閉，在AV100 風機出現緊急故障時，1#新增撥風閥DN600 動作，AV90 機組加負荷向3#高爐撥風；②2#高爐休風（AV90 風機停機），打開1#DN1600 和1#DN600 電動閥，將2#DN1600、2#DN600 電動閥關閉，在AV100風機或AV80 風機出現緊急故障時，打開2#新增撥風閥DN600實現1#高爐和3#高爐的相互撥風。

（2）AV100 風機、2 臺AV80 風機運行時：①1#高爐、2#高爐和3#高爐正常運行，1#DN1600 電動閥、2#DN600 電動閥運行時常開，2#DN1600、1#DN600 電動閥關閉，在AV100 風機出現緊急故障時，打開2#新增撥風閥DN600，AV80 風機增加負荷向3#高爐撥風；②2#高爐休風停機（AV90 風機停機）時，2#DN600 電動閥關閉，打開1#DN600 電動閥，當AV100 風機或AV80 風機出現緊急故障時，打開2#新增撥風閥DN600 實現1#和3#高爐相互撥風。

（3）AV90 風機（送3#高爐）、2 臺AV80 風機運行時：①1#高爐、2#高爐和3#高爐正常運行，2#DN1600、1#DN1600、2#DN600電動閥常開，1#DN600 電動閥關閉，在AV90 風機出現緊急故障時，打開2#新增撥風閥DN600，AV80 機組增加負荷向3#高爐撥風；②2#高爐休風停機（AV90 風機停機）時，關閉2#DN600 電動閥，打開1#DN600 電動閥，其余閥門狀態不變，當AV90 或AV80 風機出現故障，通過打開2#新增撥風閥實現1#、3#高爐相互撥風。

3 實踐效果

該項目2013 年3 月建成投入使用，數年來設備運行狀況良好，撥風動作正常，已成功撥風5 次，為公司減少損失3000 多萬元，為保公司高爐安全生產起到了堅實的保障作用。