大型高炉鼓风机快速拨风系统的设计与应用

高炉鼓风机快速拨风系统的设计与应用温会强摘要： 本文介绍了在高炉鼓风机为高炉供风管网上应用快速拨风系统的必要性，及该系统的工作原理、控制系统和运行规程。该系统的投入可避免因风机故障停机而造成高炉灌渣事故的 发生，以保证高炉安全生产。关 键词 ：高炉鼓风机，快速拨风 ，自 动控制Blast furnace blowers quick switch system design and applicationWen HuiqiangAbstract: This paper describes for the blast in the blast furnace blower for the air duct system, web-based applications need quick switch, and the system works, control systems and operating procedures. The input of the system to avoid downtime caused by blast furnace blower slag accident irrigation to ensure the safe production of blast furnace.Keywords: Blast Furnace blowers, quick switch, Automation control1. 引言京唐钢铁公司一期建设有两座容量为 5500m的高炉，为满足此大型高炉正常生产时的用风需求，特引进了三套具有国际先进技术水平的AV100-17 型轴流式鼓风机，此风机由德国 MAN 公司生产，单台最大风量可达 10000m/min。自两座高炉投产后，三台鼓风机的正常运行方式为两用一备，两台在线运行的鼓风机组分别独立为两座高炉送风母管供风，为避免因风机故障停机而给高炉断风，在两座高炉供风母管上特设双向快速拨风阀组。当其中一台在线运行机组出现故障停机而造成突然断风时，快速拨风系统启用，将另一台正常运行机组供风母管的部分风量通过快速拨风阀组送入故障机组供风母管，可以有效防止因风压不足造成的高炉灌渣。同时快速启动备用机组，以保证在最短时间内恢复高炉生产，最大程度的降低经济损失。2. 拨风系统需求分析由于高炉与风机在正常运转过程中都有相当严格的技术指标，在拨风过程中既要满足高炉故障工艺管理的需求，还要满足鼓风机自身特性的需求，不能单方面为满足高炉不灌渣而使正常风机超负荷运转停机，造成事故扩大化。2.1. 高炉需求高炉不灌渣要求风压不低于 0.18MPa，风量不低于 2500Nm/min。当风机故障停机后，由于管系的容积效应，高炉进风口压力自正常生产压力降至判断供风系统故障断风压力 的时间为 ，再进一步降至维持极限生P1 T1产的供风压力 的时间为 ，这就要求拨风系统在限定时间 = - 内P2 T2 TT2T1完成拨风，或以其他方式补充风压和风量使其保持在不灌渣的要求范围之内。2.2. 风机需求风机正常运行时可能处于定风量或定风压模式，当拨风后风机会快速追赶设定的风量或风压。根据风机特性曲线( 如图 1)，在某一压力值时，风机只能在对应的最小流量以上运行，如果追赶速度过快的话就可能造成风机超出特性曲线而喘振或逆流。为保护风机，在开始拨风之前必须先将风机运行模式切换到手动模式。喘振线( 2 )ABap 2流量 Q( 1 )图 1 风机特性曲线Figure 1 Blast furnace blowers characteristic curve3. 供风管网结构与拨风系统基本原理3.1. 管网结构管网结构如图 2 所示，针对目前京唐一期投产的两座高炉与为其配备的三台鼓风机，每台风机通过配风阀可分别向两座高炉母管供风，两个高炉母管之间安装快速拨风阀，此阀只能快速全开或全关，不允许停在中间位置，快速拨风阀两侧设两个隔离阀以便控制拨风量与拨风阀故障时将其隔离来检修。3.2. 基本原理正常生产过程中两座高炉炉况不同，所需的风量风压也不尽相同，所以不能使用一台风机给两座高炉同时供风，一般情况下使用一对一供风原则，第三台风机作备用，为节约能源，不予启动。当在线风机故障停机而断风时，启动第三台风机需要五分钟左右的时间，这对于高炉，时间太长是不允许的，这时便可启动快速拨风装置，以最短时间将风量风压补充给故障风机对应的高炉母管。待第三台风机正常启动后将风平稳送入故障风机对应高炉母管后，快速拨风系统可安全退出。3.3. 二次拨风快速拨风阀直径为 900mm，由于管径太大，在数秒内将完全打开，被拨风的管网压力流量会受到严重影响，这样就增加了正常风机对应高炉危险系数，所以快速拨风阀两侧隔离阀可设定开度百分比来降低拨风时对被拨管网的影响。当快速拨风阀启动拨风后观察故障风机管网上的流量压力，如果未达到高炉要求可调整隔离阀的开度对其进行二次拨风。图 2 高炉鼓风管网结构Figure 2 Blower Pipeline Network Structure of BF4. 快速拨风控制系统4.1. 控制方式拨风控制方式要求分为 PLC 控制和人工控制，人工控制优选，也就是说即使快速拨风系统在 PLC 控制状态，人工控制仍然起作用。设置人工操作台一套，用于人工操作，包括 PLC/MAN 控制转换开关，快速拨风阀的打开与关闭按钮，两侧隔离阀的开关停按钮，两个高炉母管风压与两个隔离阀阀位的 LED 模拟量显示屏等。4.2. PLC 控制拨风条件(1)1#高炉供风母管允许拨风条件：(a)母管上的风压大于 0.4MPa；(b)母管上的风量大于 6000Nm/min；(c)压力变送器 PIT001 无断线故障；(d)流量变送器 FT110-2 无断线故障。(2)2#高炉供风母管允许拨风条件：(a)母管上的风压大于 0.4MPa；(b)母管上的风量大于 6000Nm/min；(c)压力变送器 PIT002 无断线故障；(d)流量变送器 FT111 无断线故障。(3)当两路母管都满足允许拨风条件时，快速拨风装置可投入 PLC 自动控制。4.3. PLC 控制流程PLC 控制流程如图 3 所示，正常运行过程中，一旦出现其中任何一座风机故障停机，当故障风机所对应供风母管压力低于 0.35MPa 时，故障风机将给正常运行风机发出请求拨风信号，此信号将保持 30min，正常风机接收到请求拨风信号后将进一步检查自身系统拨风阀 PLC 控制是否位于自动模式、是否接收到人工操作台传来的 PLC 控制信号、快速拨风阀是否处于关闭状态，经程序检测都是肯定结果后，正常运转风机首先将自身静叶调节模式转换成手动，同时将拨风阀打开，完成拨风，最后将拨风阀PLC 控制转换至手动控制。自动控制拨风起作用后，观察管网压力，当压力仍在迅速下降时可手动调节两侧隔离阀开度，对其进行二次拨风，以保证风压风量达到高炉不灌渣最低要求值以上。同时手动调节正常风机静叶，使其增大供风压力与流量，降低对正常生产高炉的影响，直至备用风机正常运行后，将风平稳送入故障风机对应供风母管后，快速拨风装置可安全退出。1#/2#高炉送风母管允许拨风故障风机请求拨风拨风阀 PLC 控制位于自动模式拨风阀 PLC 控制位于手动模式手动点击拨风阀开按钮 HS-001-1操作台控制按钮位于 PLC 控制模式快速拨风阀处于关闭状态正常运转风机发出拨风阀打开命令图 3 自动拨风流程Figure 3 the process of quick switch automatic control5. 拨风装置运行规程5.1. 快速拨风装置投自动当两座高炉的母管压力、流量满足快速拨风系统投自动条件时，风机操作工将快速拨风阀的手/自动转换按钮，转换到“自动”位置。5.2. 快速拨风装置的手动操作当在线运行的风机故障停机或卸载时，无论自动是否起作用，应立即按快速拨风阀的“开”按钮；“开”按钮按下后立即联系高炉，必要时应对隔离阀进行二次调整。5.3. 快速拨风装置故障时的操作当快速拨风阀在自动或手动控制后，阀门没有打开或发现拨风装置不起作用时应立即到现场进行手动操作。5.4. 自动快速拨风装置的退出快速拨风自动条件不满足时，应对快速拨风装置切换至手动控制；当其中一座高炉休风时，且配风阀已关闭，休风高炉对应的风机转为另一座高炉的动备风机在线运行。5.5. 隔离阀的设置拨风装置手/自动投用时，拨风阀的一侧隔离阀应控制在 26%，另一侧隔离阀全开。5.6. 风机合车解列时的操作合车前，将快速拨风装置转换至“手动”控制位置，按照规程进行合车操作；解列后的机组停车后，将快速拨风装置转换至“自动”控制位置。5.7. 高炉休风时的操作接到高炉休风操作时，将快速拨风装置转换至“手动”控制位置；接到高炉紧急停风操作时，将快速拨风装置转换至“手动”控制位置；遇高炉停风四小时以上时，应退出拨风系统。将两侧隔离阀全关，检查快速拨风阀在全关位。5.8. 拨风后的处理拨风起作用后，根据正常运行机组的实际负荷，根据高炉要求，对正常运行的机组按要求进行调整；故障机组或备用风机启车正常后，联系高炉退拨风系统，高炉同意后将快速拨风阀复位；快速拨风装置复位完毕，通知高炉，两座高炉可以单独加风。6. 结束语钢铁生产企业中，炼铁是基础，行业俗话：有风就有铁，形象的说明了高炉鼓风在高炉冶炼过程中的重要作用。京唐高炉 5500m炉容如此之大，国内算是首屈一指，高炉的冷风供应系统工作稳定可靠，可满足高炉顶压需求，则高炉利用系数将会增加，即高炉将会稳产和高产。如果向高炉供应的冷风由于供风系统的突发故障或误操作，而发生突发性和不可预见性的供风突然中断，将造成高炉“坐料” 、 “风口灌渣”等严重事故，给企业的生产经营造成直接和间接的经济损失，并还会使高炉本身受到严重损伤，更有甚者，如果因风机停机引起高炉煤气倒流发生爆炸，将会直接威胁人身和设备的安全。因此，高炉鼓风系统的安全供风对高炉冶炼环节的正常、安全、稳定运