高炉鼓风机快速拨风系统的设计与应用

崔馨予 温会强

北京首钢自动化信息技术有限公司京唐运行事业部北京 100041

【文章摘要】

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

0 引言

京唐钢铁公司一期建设有两座容量为5500m3 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10000m3/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。

1 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。

1.1 高炉需求

高炉不灌渣要求风压不低于0.18MPa，风量不低于2500Nm3/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P1 的时间为T1，再进一步降至维持极限生产的供风压力P2 的时间为T2，这就要求拨风系统在限定时间△ T=T2-T1 内完成拨风，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。

1.2 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。图1 风机特性曲线

2 供风管网结构与拨风系统基本原理

2.1 管网结构

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。

2.2 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。

2.3 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。

3 快速拨风控制系统

3.1 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，即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。

3.2 PLC 控制拨风条件

1# 高炉供风母管允许拨风条件：①母管上的风压大于0.4MPa ；②母管上的风量大于6000Nm3/min; ③ 压力变送器PIT001 无断线故障；④ 流量变送器FT110-2 无断线故障。2# 高炉供风母管允许拨风条件：①母管上的风压大于0.4MPa ；②母管上的风量大于6000Nm3/min; ③ 压力变送器PIT002 无断线故障；④流量变送器FT111无断线故障。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。

3.3 PLC 控制流程

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。

4 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5500m3 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。

【参考文献】

[1] 李杨，关于高炉鼓风系统故障保护的探讨. 风机技术，1997 (2)

[2] 甄月平，多高炉鼓风机拨风控制技术研究. 西北工业大学工程硕士论文，2005

[3] 胡寿松，自动控制原理，第四版.科学出版社，2001

【作者简介】