钢铁企业高炉互拨风系统优化实践

摘要：高炉生产工艺流程中，鼓风机作为高炉的动力来源，为高炉提供充足风量以保证高炉的正常生产。一旦鼓风机出现故障停机，高炉会突然失压，极易引起高炉风口灌渣等重大安全生产事故。分析现有安钢高炉拨风系统，提出优化方案，并成功应用于实践。

关键词：高炉；拨风；优化

引言

随着冶金行业炼铁技术的高速发展，高炉设备不断大型化，高炉顶压不断提高，冶炼强度不断增强，对保障高炉的连续、稳定、可靠运行也提出了越来越高的要求。高炉鼓风系统作为炼铁生产中非常重要的环节之一，故对其提出了更高的要求。拨风系统是针对高炉鼓风系统的补充和完善，是保障高炉在鼓风机突然事故停机时不断风的重要保护手段，可以起到在高炉供风系统紧急故障时，保障高炉风口安全的作用。高炉拨风系统的主要作用是当高炉的鼓风机组单机突然事故停机后，可由其他在线鼓风机组提供部分风量，以避免高炉送风管道突然失压造成高炉坐料、风口灌渣等恶性事故的发生，从而减小高炉鼓风机紧急故障停机事故所造成的损失。

1现状

安钢目前有1#、2#和3#高炉，并配套建设2座风机房。1#高炉和2#高炉合用1座1#风机房，1#风机房内设有AV90风机1台和AV80风机2台，生产中实行二开一备的工作制度，在1#高炉和2#高炉的送风主管之间建有1套高炉拨风装置。3#高炉在建设时配套建设1座2#风机房，其内设AV100风机1台。基于AV100风机在检修期间3#高炉存在低负荷生产的可能性，3#高炉建设工程中铁前系统配套项目里增加了1根由AV90风机至3#高炉的备用送风管道（DN600），将AV90风机作为3#高炉的备用鼓风机组，同时在接点处建设1套高炉拨风装置（新增1#拨风系统）。即3#高炉投产后，1#高炉、2#高炉和3#高炉共配套4台风机，送风、拨风系统流程如图1所示。经过分析可知，现有拨风装置可满足绝大多数情况下的生产需求，但存在以下2种情况，无法满足安全生产的需求：①当AV100机组检修期间，AV90风机向3#高炉供风，原设计的1#新增拨风装置从图1中可以看出被短路不起作用，即1#高炉和2#高炉不能为3#高炉拨风，3#高炉的安全稳定运行不能得到保障；②当2#高炉休风停机时，1#高炉和3#高炉也无法实现互相拨风，即1#高炉和3#高炉的安全稳定运行也不能得到保障。

2高炉拨风系统设计优化

经过对工艺合理性和逻辑控制可行性进行多次探讨，确定对现有拨风系统进行改造，在2#高炉鼓风机房附近新增1套1#高炉供风主管与备用风管道之间的拨风装置系统，新增拨风装置以保证3座高炉在各种生产模式下，能够实现相互拨风，既提高生产效益又强化了生产安全系数。

2.1机械设备改造

在1#、2#高炉鼓风站附近增加1套拨风装置（2#新增拨风系统），从1#、2#高炉供风的DN1400和DN1600管道上分别引出1根DN600管道，经过DN600电动蝶阀后汇集成1根，然后经过2#新增加的拨风装置后与DN1600备用冷风管道相连。现场实际中因为备用冷风管线比较长，大约1.6km，考虑到将来管线的检修方便，又在1#高炉和2#高炉鼓风站旁边增加了1个AV90风机向3#高炉供风的头道阀。改造后的供风、拨风系统如图2所示。改造后，共设1#、2#、3#拨风装置3套，原有拨风装置的作用为1#高炉、2#高炉之间相互拨风之用，1#、2#新增拨风装置的实现了1#、2#、3#高炉之间相互拨风。拨风装置的自动拨风条件由风机停机信号和拨风阀拨风侧风压大于被拨风侧风压2个条件决定。

2.2电气仪表改造

3#高炉现有拨风装置新增旁通阀电源取自鼓风机站鼓风系统辅助MCC3.3配电柜，新增拨风装置及其他用电设备电源均取自1#高炉鼓风机站原有配电柜。交流380V/220V动力线路采用额定电压为1kV的铜芯交联聚乙烯绝缘的电力电缆。电缆敷设一般采用沿风管道支架穿管方式，过路时穿钢管保护。拨风阀采用双向密封气动调节切断蝶阀，在拨风阀两侧各安装1台压力变送器，采集信号引至设在1#高炉鼓风机站中控室的新增PLC柜。

2.3控制系统改造

为确保炼铁生产中各个环节的稳定，自动化方面采用计算机集中控制系统（3#高炉原有控制系统），并对各个流程中的工艺参数进行集中监视，主要生产过程操作采取自动控制，并对有关重要的参数出现问题时进行报警。在1#高炉鼓风机站主控室新增一面PLC柜作为原有系统I/O子站，对新增拨风系统设备及1#高炉原有拨风装置新增旁通阀参数进行信号采集，新增I/O子站与3#高炉控制系统间用光纤通讯；3#高炉原有拨风装置新增旁通阀参数信号采集至3#高炉鼓风机站原有PLC系统。所有仪表阀门均采用计算机远方控制和就地操作2种运行方式。

2.4鼓风机运行操作模式优化

经过拨风系统设计优化，填补了原送风、拨风系统的缺陷，真正实现了3座高炉不同生产模式下相互拨风，提高了高炉生产安全系数。（1）AV100风机、AV90风机和1台AV80风机运行时：①1#高炉、2#高炉和3#高炉正常运行，将2#DN1600电动碟阀常开，1#DN1600、1#DN600、2#DN600电动阀关闭，在AV100风机出现紧急故障时，1#新增拨风阀DN600动作，AV90机组加负荷向3#高炉拨风；②2#高炉休风（AV90风机停机），打开1#DN1600和1#DN600电动阀，将2#DN1600、2#DN600电动阀关闭，在AV100风机或AV80风机出现紧急故障时，打开2#新增拨风阀DN600实现1#高炉和3#高炉的相互拨风。（2）AV100风机、2台AV80风机运行时：①1#高炉、2#高炉和3#高炉正常运行，1#DN1600电动阀、2#DN600电动阀运行时常开，2#DN1600、1#DN600电动阀关闭，在AV100风机出现紧急故障时，打开2#新增拨风阀DN600，AV80风机增加负荷向3#高炉拨风；②2#高炉休风停机（AV90风机停机）时，2#DN600电动阀关闭，打开1#DN600电动阀，当AV100风机或AV80风机出现紧急故障时，打开2#新增拨风阀DN600实现1#和3#高炉相互拨风。（3）AV90风机（送3#高炉）、2台AV80风机运行时：①1#高炉、2#高炉和3#高炉正常运行，2#DN1600、1#DN1600、2#DN600电动阀常开，1#DN600电动阀关闭，在AV90风机出现紧急故障时，打开2#新增拨风阀DN600，AV80机组增加负荷向3#高炉拨风；②2#高炉休风停机（AV90风机停机）时，关闭2#DN600电动阀，打开1#DN600电动阀，其余阀门状态不变，当AV90或AV80风机出现故障，通过打开2#新增拨风阀实现1#、3#高炉相互拨风。

3实践效果

该项目2013年3月建成投入使用，数年来设备运行状况良好，拨风动作正常，已成功拨风5次，为公司减少损失3000多万元，为保公司高炉安全生产起到了坚实的保障作用。

作者：陈先利 张运胜 马理军 张志军 翟兴忠 宋亮 单位：安阳钢铁股份有限公司