日鋼15號高爐兩臺小風機并聯送風實踐

王玉會，張海鑫，尹雪山，馮伯成

（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 276806）

0 引言

日鋼15 號高爐常用風機型號為AV56-14 軸流風機，該風機是在15 號高爐大修期間由AV56-13風機經動葉加一級改造而成。目前風機在大修后已經運行5年，超期服役2年，存在較大突發故障的風險，急需返廠維修。2019 年1 月29 日15 號高爐AV56-14 風機開始返廠大修，大修需要17 天，在此期間需要投入15 號高爐備用風機進行生產。15 號高爐的備用風機型號為AV45-13，該風機是由AV45-12 風機經動葉加一級改造而成。根據歷史生產情況，15號高爐常用風機與備用風機供風參數對比如表1 所示。由表1 可以看出，如果常用風機大修期間，15 號高爐使用AV45-13 一臺備用風機，則高爐日均產量將降低980t/d，在目前鋼鐵市場高漲的情況，對公司來說是一種效益損失；另一方面備機與正常風機相比，風量差異大，長時間運行勢必造成高爐爐缸工作狀態下滑，帶來生產的被動。

表1 兩種風機運行參數對比

終上所述，日鋼公司考慮在風機大修期間使用兩臺AV45-13風機并聯送風，則可避免風量降低幅度過大、產量下降過多的問題。即便是兩臺AV45-13 風機并聯送風，相比于AV56-14 風機正常生產狀態，仍存在風壓低、風量小的問題。本文結合兩套風機并聯送風的生產實踐，對并聯送風存在問題進行了梳理，并從高爐操作和管理方面提出了調整改進措施。

1 風機并聯運行

1.1 并聯送風前的準備

日鋼1、2、15、16 號四座高爐臨近布置，為節約基礎建設費用，四座高爐共用一臺備用風機AV45-13。2 號高爐停產后，2 號高爐2#風機供1 號高爐生產，1#風機處于閑置狀態。根據現有管路布局，15號高爐適合采用備用風機與2號高爐2#風機并聯送風。因此風機并聯送風切換前主要工作如下。

（1）將2 號高爐2#風機送風管道與15、16 號風機聯絡送風管道對接；

（2）啟動2 號高爐1#風機供1 號高爐，并停用給1號高爐供風的2#風機；

（3）將15、16號高爐自動撥風系統改手動；

（4）對備用風機、2#風機送風管道上的逆止閥做強制關閉連鎖實驗。

1.2 風機的并聯運行

兩臺風機并聯送風工藝要求高、操作難度大，且對日鋼來說沒有任何操作經驗供借鑒。為運行穩定，決定采用一臺風機定壓的操作模式，即保持2#風機排氣壓力350kPa不變，通過調節備用風機以滿足高爐爐況調劑過程中的加減風需求。風機調整過程中為安全起見，工況點距防喘線按照20kPa以上控制，風機靜葉不超過65 度，高爐若出現放風等異常操作必須提前通知鼓風機操作人員。

2019 年1 月29 日6：20，15 號爐休風40 分鐘，6：30分啟動備用風機，6：40分啟動2#風機。15號高爐復風前1 小時2#風機排氣壓力提至350kPa 左右。接到送風通知后，緩慢打開2#風機送風閥，進行加風。加風中保持排氣壓力350kPa 不變，當電機功率達7600kW 時，2#風機停止加風。如果需要繼續加風，先將備用風機排氣壓力加至高于送風壓力20kPa，并在保持排氣壓力不變下，緩開備用風機送風閥。使用備用風機加風期間，穩定2#風機排氣壓力350kPa，并保持2#風機排氣壓力高于備用風機排氣壓力15kPa左右，低于10kPa需立即調整。

需要減風時，要先用備用風機減風，再操作2#風機減風，減風期間保持2#風機排氣壓力較備用風機高15KPa。若備用風機風壓減至最低，則關閉備用風機的送風閥。

若兩臺風機并聯送風期間，出現突發憋風狀況，應立即調節備用風機工況點，控制在正常運行范圍內，特別緊急的情況要立即打開備用風機手動放風閥進行放風操作。

1 月29 日風機并聯運行投用至2 月14 日風機大修結束，穩定運行約17 日，運行主要參數見表2。經實踐證明雙機并聯送風，各風機運行狀態穩定。

表2 并聯送風運行參數

2 并聯送風的高爐操作調整

兩臺AV45-13 風機并聯送風雖然較一臺備用風機送風量大，但是對比AV56-14 風機，仍然存在風壓低、風量小問題，可能會造成高爐鼓風動能偏低，爐缸死焦堆透氣、透液性降低，情況嚴重的甚至會造成爐缸堆積。為緩解低風量生產對爐況造成的影響，高爐操作上對上下部制度及日常管理等方面進行了調整。

2.1 送風制度調整

2.1.1 風口面積調整

風量減少后，如果不相應調整風口面積，易出現邊緣氣流發展，中心氣流走弱，爐況往往表現為不抗波動、穩定性差、渣皮容易波動、不接受大礦批操作、爐缸活躍狀態下滑甚至出現風口燒損等問題[1]。故必須通過縮小風口面積，使高爐保持一定的風速和鼓風動能，維持爐缸均勻、活躍，保證渣鐵物理熱充沛，從而保證爐況在低風量下的長期穩定順行[2]。

本高爐對比同級別1000m3高爐，風口數量僅16 個，鼓風動能及風速控制相對較高，風口面積的調整更需要謹慎。風機切換前根據預期風量的變化，按照工況風速不低于280m/s，鼓風動能不低于145kj/s 考慮，則風口面積需要由當前0.1964m2縮小到不高于0.1750m2。根據現場風口布局，確定縮小并適當加長3、6、8、10、13、14、15 號共計7 個風口，這7個風口調整前后的參數對比見表3。

表3 風口布局的調整情況

2.1.2 高爐富氧調整

風量降低后，富氧不變的情況下，富氧率上升，則理論燃燒溫度上升，一般富氧率1%影響理論燃燒溫度約35～45℃。除了理論燃燒溫度上升以外，隨著風量降低，高爐頂溫也出現大幅下降，頂溫由165℃最低降至135℃，對于維持高爐布袋除塵的正常運行帶來不利影響。因此，將高爐富氧流量由8350m3/h 下調到7980m3/h，富氧率由4.8%上升到5.0%，理論燃燒溫度維持在2240～2260℃范圍，以維持頂溫的穩定，實現最大限度富氧。在干熄焦不足的情況下，取消了4%的羅泊河塊改全熟料冶煉，控制入爐水分。

2.1.3 高爐頂壓調整

小風機并聯送風，風壓低、風量小，通過降低頂壓可以起到降低風機系統阻力的作用，有利于提高風機風量，在維持合理風速及鼓風動能方面有一定作用。并聯送風前頂壓為211 kPa，并聯送風期間將頂壓降低到約193kPa。頂壓的降低，在抑制邊緣穩定中心方面也具有作用[3]。

綜上所述，通過對風口面積、富氧及頂壓的調整，15 號高爐送風制度相關參數的變化見表4。從表4看，鼓風動能基本穩定，達到了調整的效果。

表4 雙機并聯送風前后下部制度相關參數變化

2.2 上部制度的調整

為避免風機切換后高爐氣流分布出現邊緣過分發展中心嚴重減弱的情況，根據15 號高爐的氣流分布現狀，于風機切換前第5 日，即24 日調整料制，保持焦炭平臺穩定，取消內環礦石的同時將礦角縮小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），調整為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°調整為0°。調整后十字測溫中心溫度由550℃上升到560～580℃，中心指數由3.45 上升到3.55，邊緣指數由0.90降低到0.85。

1月29日風機切換后，礦批由39.5t調整為35t。礦批縮小后，中心氣流呈繼續發展趨勢，中心指數最高上升到3.9，邊緣指數降低到0.82；2月2日維持0°角差不變，礦角與焦角同縮0.5°；2 月4 日又將焦角回擴0.5°，適當抑制中心。通過料制及礦批的調整，實現了小風機生產期間，中心邊緣兩股氣流的平衡穩定。

2.3 提高日常管理

針對小風量生產對生產組織帶來的影響，重點從原料篩分及高爐出鐵的日常管理進行管控。

2.3.1 原料篩分管理

雙機并聯送風期間，高爐產量降低，入爐原料減少，為提高槽下篩分效率提供了條件，燒結礦及塊礦篩分速度控制在10kg/s，入爐＜5mm 燒結礦粉末由4.5%降低到約3.8%，5～10mm 粒級由29.0%降低到27.5%，改善了料柱的透氣性。

2.3.2 爐前出鐵管理

雙機并聯送風期間，鐵產量降低約410t/d，且風壓降低導致爐內系統壓力降低，爐前出鐵表現出鐵速度變慢，見渣時間晚的現象。為改善出鐵節奏，穩定鐵口狀態，將鐵次適當開大鐵口，同時縮短鐵間隔時間，出鐵率由71.4%提高到73.2%。

2.4 高爐調劑效果

2.4.1 經濟技術指標

15 號高爐從1 月29 日至2 月13 日為兩臺AV45-13 風機并聯送風。對比高爐兩臺風機并聯送風前后兩個階段經濟技術指標見表5。

表5 15號高爐并聯送風前后經濟技術指標變化

兩臺AV45-13 風機并聯送風對比AV56-14 風機，高爐產量降低410t/d，煤比基本不變，焦比降低11.8kg/t，硅偏差降低0.02，爐溫穩定性改善，但是鐵水物理熱降低5.6℃。整體來看，小風量生產期間冶強低，燃料比低。

2.4.2 爐缸工作狀態

小風機并聯送風，風量小的情況下，對高爐造成最大影響往往是高爐爐缸工作狀態的下滑，日鋼15號高爐通過送風制度、上部布料制度的調整及日常對篩分、出鐵的管理，在取得較低燃耗條件下，也維持了爐缸工作狀態的基本穩定。1月30日至2月13 日并聯送風期間爐芯溫度平均490℃，對比并聯送風前1 月11 日至28 日平均降低5℃。爐芯溫度的變化趨勢見圖1。

圖1 15號高爐風機大修前后爐芯溫度趨勢

3 效益分析

根據生產實際，兩臺AV45-13風機并聯送風與一臺AV45-13風機送風在產量、成本方面的差異對比見表6。

表6 15號高爐小風機并聯送風與備機單機送風主要成本差異

通過對比，兩臺AV45-13 風機送風對比單臺AV45-13風機送風，產量提高約597t/d，產量的提升帶來固定費用降低32元/t，噸鐵電耗上升32.5kWh。不考慮固定費用減少，按照當期噸鐵利潤約500 元計算，電價0.51元/kwh，則日效益如下所示：

597×500 -（3367×144.7-2770×112.20）×0.51=20.85萬元

從無形效益來看，若采用單機送風則入爐風量進一步降低，對爐缸的工作狀態不利，會對高爐的長時間的穩定低耗造成影響。

4 結語

通過15 號高爐風機大修期間采用兩臺AV45-13小風機并聯送風代替一臺小風機的生產實踐，積累了風機調節和爐況調劑的經驗，既為高爐風機大修期間的保產穩爐況提供了新思路，也為高爐低冶強下低耗生產提供了借鑒。

（1）風機并聯送風可以采用一臺風機定壓操作，通過調節另一臺風機以滿足高爐對送風的調節需求，這種運行模式是穩定可靠的。存在的缺點是其中一臺風機防喘閥開度大，電耗高，噸鐵電耗上升約28%，還需要進一步摸索經驗。

（2）風壓低、風量小的條件下，通過縮小并加長風口維持鼓風動能及風速不降低，優化料制避免高爐煤氣流邊緣發展中心走弱，強化日常管理控制入爐料粉末并提高出鐵率，可以實現高爐爐缸工作狀態的穩定并取得較低的燃料消耗。