鋼鐵企業(yè)高爐互撥風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化實踐

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摘要：高爐生產(chǎn)工藝流程中，鼓風(fēng)機作為高爐的動力來源，為高爐提供充足風(fēng)量以保證高爐的正常生產(chǎn)。一旦鼓風(fēng)機出現(xiàn)故障停機，高爐會突然失壓，極易引起高爐風(fēng)口灌渣等重大安全生產(chǎn)事故。分析現(xiàn)有安鋼高爐撥風(fēng)系統(tǒng)，提出優(yōu)化方案，并成功應(yīng)用于實踐。

關(guān)鍵詞：高爐；撥風(fēng)；優(yōu)化

引言

隨著冶金行業(yè)煉鐵技術(shù)的高速發(fā)展，高爐設(shè)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(xù)、穩(wěn)定、可靠運行也提出了越來越高的要求。高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)作為煉鐵生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)之一，故對其提出了更高的要求。撥風(fēng)系統(tǒng)是針對高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)的補充和完善，是保障高爐在鼓風(fēng)機突然事故停機時不斷風(fēng)的重要保護手段，可以起到在高爐供風(fēng)系統(tǒng)緊急故障時，保障高爐風(fēng)口安全的作用。高爐撥風(fēng)系統(tǒng)的主要作用是當(dāng)高爐的鼓風(fēng)機組單機突然事故停機后，可由其他在線鼓風(fēng)機組提供部分風(fēng)量，以避免高爐送風(fēng)管道突然失壓造成高爐坐料、風(fēng)口灌渣等惡性事故的發(fā)生，從而減小高爐鼓風(fēng)機緊急故障停機事故所造成的損失。

1現(xiàn)狀

安鋼目前有1#、2#和3#高爐，并配套建設(shè)2座風(fēng)機房。1#高爐和2#高爐合用1座1#風(fēng)機房，1#風(fēng)機房內(nèi)設(shè)有AV90風(fēng)機1臺和AV80風(fēng)機2臺，生產(chǎn)中實行二開一備的工作制度，在1#高爐和2#高爐的送風(fēng)主管之間建有1套高爐撥風(fēng)裝置。3#高爐在建設(shè)時配套建設(shè)1座2#風(fēng)機房，其內(nèi)設(shè)AV100風(fēng)機1臺。基于AV100風(fēng)機在檢修期間3#高爐存在低負荷生產(chǎn)的可能性，3#高爐建設(shè)工程中鐵前系統(tǒng)配套項目里增加了1根由AV90風(fēng)機至3#高爐的備用送風(fēng)管道（DN600），將AV90風(fēng)機作為3#高爐的備用鼓風(fēng)機組，同時在接點處建設(shè)1套高爐撥風(fēng)裝置（新增1#撥風(fēng)系統(tǒng)）。即3#高爐投產(chǎn)后，1#高爐、2#高爐和3#高爐共配套4臺風(fēng)機，送風(fēng)、撥風(fēng)系統(tǒng)流程如圖1所示。經(jīng)過分析可知，現(xiàn)有撥風(fēng)裝置可滿足絕大多數(shù)情況下的生產(chǎn)需求，但存在以下2種情況，無法滿足安全生產(chǎn)的需求：①當(dāng)AV100機組檢修期間，AV90風(fēng)機向3#高爐供風(fēng)，原設(shè)計的1#新增撥風(fēng)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(fēng)，3#高爐的安全穩(wěn)定運行不能得到保障；②當(dāng)2#高爐休風(fēng)停機時，1#高爐和3#高爐也無法實現(xiàn)互相撥風(fēng)，即1#高爐和3#高爐的安全穩(wěn)定運行也不能得到保障。

2高爐撥風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化

經(jīng)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(xiàn)有撥風(fēng)系統(tǒng)進行改造，在2#高爐鼓風(fēng)機房附近新增1套1#高爐供風(fēng)主管與備用風(fēng)管道之間的撥風(fēng)裝置系統(tǒng)，新增撥風(fēng)裝置以保證3座高爐在各種生產(chǎn)模式下，能夠?qū)崿F(xiàn)相互撥風(fēng)，既提高生產(chǎn)效益又強化了生產(chǎn)安全系數(shù)。

2.1機械設(shè)備改造

在1#、2#高爐鼓風(fēng)站附近增加1套撥風(fēng)裝置（2#新增撥風(fēng)系統(tǒng)），從1#、2#高爐供風(fēng)的DN1400和DN1600管道上分別引出1根DN600管道，經(jīng)過DN600電動蝶閥后匯集成1根，然后經(jīng)過2#新增加的撥風(fēng)裝置后與DN1600備用冷風(fēng)管道相連。現(xiàn)場實際中因為備用冷風(fēng)管線比較長，大約1.6km，考慮到將來管線的檢修方便，又在1#高爐和2#高爐鼓風(fēng)站旁邊增加了1個AV90風(fēng)機向3#高爐供風(fēng)的頭道閥。改造后的供風(fēng)、撥風(fēng)系統(tǒng)如圖2所示。改造后，共設(shè)1#、2#、3#撥風(fēng)裝置3套，原有撥風(fēng)裝置的作用為1#高爐、2#高爐之間相互撥風(fēng)之用，1#、2#新增撥風(fēng)裝置的實現(xiàn)了1#、2#、3#高爐之間相互撥風(fēng)。撥風(fēng)裝置的自動撥風(fēng)條件由風(fēng)機停機信號和撥風(fēng)閥撥風(fēng)側(cè)風(fēng)壓大于被撥風(fēng)側(cè)風(fēng)壓2個條件決定。

2.2電氣儀表改造

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

2.3控制系統(tǒng)改造

為確保煉鐵生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)的穩(wěn)定，自動化方面采用計算機集中控制系統(tǒng)（3#高爐原有控制系統(tǒng)），并對各個流程中的工藝參數(shù)進行集中監(jiān)視，主要生產(chǎn)過程操作采取自動控制，并對有關(guān)重要的參數(shù)出現(xiàn)問題時進行報警。在1#高爐鼓風(fēng)機站主控室新增一面PLC柜作為原有系統(tǒng)I/O子站，對新增撥風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備及1#高爐原有撥風(fēng)裝置新增旁通閥參數(shù)進行信號采集，新增I/O子站與3#高爐控制系統(tǒng)間用光纖通訊；3#高爐原有撥風(fēng)裝置新增旁通閥參數(shù)信號采集至3#高爐鼓風(fēng)機站原有PLC系統(tǒng)。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(fēng)機運行操作模式優(yōu)化

經(jīng)過撥風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化，填補了原送風(fēng)、撥風(fēng)系統(tǒng)的缺陷，真正實現(xiàn)了3座高爐不同生產(chǎn)模式下相互撥風(fēng)，提高了高爐生產(chǎn)安全系數(shù)。（1）AV100風(fēng)機、AV90風(fēng)機和1臺AV80風(fēng)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(guān)閉，在AV100風(fēng)機出現(xiàn)緊急故障時，1#新增撥風(fēng)閥DN600動作，AV90機組加負荷向3#高爐撥風(fēng)；②2#高爐休風(fēng)（AV90風(fēng)機停機），打開1#DN1600和1#DN600電動閥，將2#DN1600、2#DN600電動閥關(guān)閉，在AV100風(fēng)機或AV80風(fēng)機出現(xiàn)緊急故障時，打開2#新增撥風(fēng)閥DN600實現(xiàn)1#高爐和3#高爐的相互撥風(fēng)。（2）AV100風(fēng)機、2臺AV80風(fēng)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(guān)閉，在AV100風(fēng)機出現(xiàn)緊急故障時，打開2#新增撥風(fēng)閥DN600，AV80風(fēng)機增加負荷向3#高爐撥風(fēng)；②2#高爐休風(fēng)停機（AV90風(fēng)機停機）時，2#DN600電動閥關(guān)閉，打開1#DN600電動閥，當(dāng)AV100風(fēng)機或AV80風(fēng)機出現(xiàn)緊急故障時，打開2#新增撥風(fēng)閥DN600實現(xiàn)1#和3#高爐相互撥風(fēng)。（3）AV90風(fēng)機（送3#高爐）、2臺AV80風(fēng)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(guān)閉，在AV90風(fēng)機出現(xiàn)緊急故障時，打開2#新增撥風(fēng)閥DN600，AV80機組增加負荷向3#高爐撥風(fēng)；②2#高爐休風(fēng)停機（AV90風(fēng)機停機）時，關(guān)閉2#DN600電動閥，打開1#DN600電動閥，其余閥門狀態(tài)不變，當(dāng)AV90或AV80風(fēng)機出現(xiàn)故障，通過打開2#新增撥風(fēng)閥實現(xiàn)1#、3#高爐相互撥風(fēng)。

3實踐效果

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

作者：陳先利 張運勝 馬理軍 張志軍 翟興忠 宋亮 單位：安陽鋼鐵股份有限公司