任金喜   符政學(xué)   劉力銘  劉力源

（河南省豫興熱風(fēng)爐工程技術(shù)有限公司）

摘 要：高爐熱風(fēng)爐在由燃燒轉(zhuǎn)為送風(fēng)期間，為保證閥門能夠安全啟閉，必須對(duì)熱風(fēng)爐進(jìn)行均壓，常規(guī)均壓通過(guò)冷風(fēng)管道上的均壓閥進(jìn)行均壓，由于均壓時(shí)分流了部分冷風(fēng)，造成高爐風(fēng)壓、風(fēng)量、爐內(nèi)氣流、透氣性指數(shù)、爐頂壓力等指標(biāo)波動(dòng)，這樣對(duì)高爐的穩(wěn)定運(yùn)行造成破壞。為降低波動(dòng)，采用均壓閥門小開(kāi)度，小流量進(jìn)行均壓，但是這種操作均壓時(shí)間非常長(zhǎng)，雖然波動(dòng)減小，但是減少了熱風(fēng)爐有效燒爐時(shí)間，降低了熱風(fēng)爐使用效率。河南豫興熱風(fēng)爐工程技術(shù)有限公司采用獨(dú)特的專利技術(shù)，利用外來(lái)氣源進(jìn)行均壓，徹底解決了因?yàn)榫鶋涸斐傻倪\(yùn)行弊病，并且增加了燒爐時(shí)間，提高了風(fēng)溫，為高爐穩(wěn)定順行及節(jié)能增效創(chuàng)造了條件。

關(guān)鍵詞：熱風(fēng)爐；波動(dòng)；均壓

1  現(xiàn)狀

呂梁建龍實(shí)業(yè)有限公司有1座高爐，配套3座熱風(fēng)爐，采用“兩燒一送”的工作制度，單爐送風(fēng)時(shí)間為45分鐘，高爐熱風(fēng)爐換爐充壓方式為常規(guī)充壓，充壓由冷風(fēng)均壓管利用部分高爐冷風(fēng)進(jìn)行充壓。高爐生產(chǎn)要求充壓時(shí)對(duì)鼓風(fēng)的影響≤10KPa，為了達(dá)到此目的，充壓閥的開(kāi)度非常小，一次充壓時(shí)長(zhǎng)為14分鐘，致使換爐時(shí)間接近于18分鐘，雖然控制了風(fēng)壓波動(dòng)≤10KPa，但是極大地減少了熱風(fēng)爐的蓄熱時(shí)間，致使熱風(fēng)爐不能發(fā)揮最佳狀態(tài)，嚴(yán)重制約了高爐節(jié)能降耗的能力。

為改變這種操作弊病，呂梁建龍實(shí)業(yè)有限公司考察了另外一種熱風(fēng)爐均壓技術(shù)， 即鼓風(fēng)機(jī)“定壓送風(fēng)”技術(shù)，但鼓風(fēng)機(jī)“定壓送風(fēng)”技術(shù)弊病也比較多，主要表現(xiàn)為如下弊?。?/span>

①  鼓風(fēng)機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)不能滿負(fù)荷生產(chǎn)，需要一直保留 15%-20%的風(fēng)量，滿足均壓時(shí)的風(fēng)量增加，這樣會(huì)降低鼓風(fēng)機(jī)的能效，風(fēng)機(jī)不能滿負(fù)荷生產(chǎn)。

②  根據(jù)使用效果，采用“定壓送風(fēng)”技術(shù)后，只能將鼓風(fēng)波動(dòng)控制在10kPa左右，仍然很難完全消除風(fēng)壓、風(fēng)量及爐況波動(dòng)影響。

③  均壓時(shí)間在7分鐘左右，風(fēng)機(jī)控制遲滯，均壓時(shí)間較長(zhǎng)，操作不靈活。

④  在均壓時(shí)風(fēng)機(jī)負(fù)荷提升，容易對(duì)機(jī)械及電氣系統(tǒng)造成沖擊，造成電網(wǎng)波動(dòng)。

⑤  均壓換爐時(shí)間受高爐生產(chǎn)制約，熱風(fēng)爐不能隨時(shí)換爐，制約熱風(fēng)爐正常工作。

   由于鼓風(fēng)機(jī)“定壓送風(fēng)”技術(shù)存在以上弊病，很多單位已經(jīng)棄用，繼續(xù)采用常規(guī)均壓技術(shù)。

   綜上所述，采用無(wú)波動(dòng)換爐技術(shù)，已迫在眉稍，勢(shì)在必行。

2  無(wú)波動(dòng)換爐技術(shù)方案及實(shí)施運(yùn)行情況

為徹底消除熱風(fēng)爐換爐均壓造成的以上弊病，河南豫興熱風(fēng)爐工程技術(shù)有限公司采用獨(dú)特的專利技術(shù)，利用外來(lái)氣源進(jìn)行均壓，徹底解決了因?yàn)榫鶋涸斐傻倪\(yùn)行弊病，并且增加了燒爐時(shí)間，提高了風(fēng)溫，為高爐穩(wěn)定順行及節(jié)能增效創(chuàng)造了條件。

（1） 可行性

空壓機(jī)的風(fēng)與鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)同屬空氣，充壓介質(zhì)的性質(zhì)沒(méi)有發(fā)生改變，為滿足生產(chǎn)需要，改造時(shí)，只需將壓縮空氣管連接在冷風(fēng)支管上（冷風(fēng)閥與熱風(fēng)爐之間），原管道及系統(tǒng)不做調(diào)整，在新的均壓管道上增加1個(gè)氣動(dòng)或液動(dòng)閥門，原來(lái)均壓閥門作為備用閥門，利用壓縮空氣進(jìn)行充壓，熱風(fēng)爐原來(lái)操作工藝未作改變，因此該項(xiàng)目是可行的。

（2）  無(wú)波動(dòng)換爐系統(tǒng)基本組成及工藝流程圖

無(wú)波動(dòng)換爐系統(tǒng)主要包括如下裝置：高壓氣罐，為高壓氣罐充壓的空壓機(jī)，調(diào)壓閥組及相關(guān)管道閥門組成。該系統(tǒng)和原來(lái)充壓系統(tǒng)并聯(lián)，新舊系統(tǒng)可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，無(wú)波動(dòng)換爐系統(tǒng)能夠?yàn)槊孔鶡犸L(fēng)爐進(jìn)行快速充壓操作。無(wú)波動(dòng)換爐工作制度為空壓機(jī)連續(xù)工作，根據(jù)熱風(fēng)爐工作需要，進(jìn)行集中供氣均壓。由于是完全獨(dú)立于高爐供風(fēng)系統(tǒng)的外來(lái)充壓氣源，所以在每次充壓時(shí)不會(huì)對(duì)高爐風(fēng)壓產(chǎn)生影響。另外，由于該獨(dú)立充壓裝置為高壓設(shè)備，配置多路自動(dòng)減壓閥門，可以實(shí)現(xiàn)“小壓差大流量”安全充壓，這樣通常的充壓過(guò)程所花費(fèi)時(shí)間由14分鐘縮短為4分鐘以內(nèi)，提高熱風(fēng)爐的有效作業(yè)時(shí)間。

圖1無(wú)波動(dòng)換爐系統(tǒng)工藝流程圖

（3） 無(wú)波動(dòng)換爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)及投運(yùn)

此次改造本著經(jīng)濟(jì)適用，使用便捷，不額外增加工人及操作難度的情況下，徹底消除高爐及熱風(fēng)爐因?yàn)閾Q爐均壓造成的弊病，為高爐穩(wěn)定順行創(chuàng)造必要條件。

經(jīng)過(guò)交流及現(xiàn)場(chǎng)考察，空壓站現(xiàn)有兩臺(tái)空壓機(jī)，一直閑置停用，通過(guò)計(jì)算，可以滿足無(wú)波動(dòng)換爐所用高壓氣源?？諝夤藜伴y組區(qū)域在煙筒旁邊的一小塊空地進(jìn)行建設(shè)，管道系統(tǒng)依靠現(xiàn)場(chǎng)管廊進(jìn)行鋪設(shè)。增加一個(gè)獨(dú)立的PLC系統(tǒng)，在原來(lái)操作界面上顯示數(shù)據(jù)，另外每個(gè)熱風(fēng)爐均壓閥旁邊增加新均壓閥符號(hào)，新舊均壓閥能夠相互切換，原來(lái)操作程序不做調(diào)整，熱風(fēng)爐操作按照原來(lái)程序進(jìn)行運(yùn)行。這種設(shè)計(jì)能夠達(dá)到投資最小，生產(chǎn)穩(wěn)定性最好。

   經(jīng)過(guò)緊張施工，該系統(tǒng)于2021年8月25日順利投產(chǎn)，一直使用至今，使用效果完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。均壓時(shí)間由原來(lái)的14分鐘，縮短為2分鐘，風(fēng)壓波動(dòng)0~2KPa。

                 圖2空氣罐安裝圖                       圖3均壓閥安裝圖  

（4）無(wú)波動(dòng)換爐系統(tǒng)實(shí)施后的效果  

①  徹底消除了充壓時(shí)對(duì)高爐運(yùn)行造成的系統(tǒng)壓力、風(fēng)量、高爐透氣性指數(shù)等消極影響，并且消除了因?yàn)闊犸L(fēng)爐換爐誤操作而造成風(fēng)口灌渣事故發(fā)生。

圖4 使用前的高爐運(yùn)行數(shù)據(jù)曲線               圖5 使用后的高爐運(yùn)行數(shù)據(jù)曲線

②  增加了熱風(fēng)爐的燒爐時(shí)間，（由原來(lái)均壓時(shí)間14分鐘，縮短為2分鐘，增加了15%的燒爐時(shí)間）由于不再受高爐生產(chǎn)制約，可以縮短送風(fēng)時(shí)間，提高風(fēng)溫20℃，（原來(lái)平均風(fēng)溫1173℃，投運(yùn)后平均溫度1194℃）降低高爐燃料消耗 。

 圖6 使用前的高爐風(fēng)溫記錄表                圖7使用后的高爐風(fēng)溫記錄表  

③  因熱風(fēng)爐操作不再受高爐制約，需要換爐就換爐， 減少高爐值班室的工作量，高爐操作人員專心高爐操作。熱風(fēng)爐操作人員根據(jù)高爐要求，進(jìn)行獨(dú)立操作，互不干涉。
   ④  常規(guī)充壓方式每次換爐都減去一部分鼓風(fēng)風(fēng)量，無(wú)形中給高爐減了風(fēng)。技改后實(shí)質(zhì)是將空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣代替了均壓需要的冷風(fēng)，相當(dāng)于給高爐新增加了風(fēng)量，提高了產(chǎn)量。

3  無(wú)波動(dòng)換爐系統(tǒng)效益分析

 （1）  直接效益如下：

①  高爐熱風(fēng)爐通過(guò)穩(wěn)定燒爐，延長(zhǎng)燒爐時(shí)間,縮短送風(fēng)間隔時(shí)間，可提高風(fēng)溫20℃，降低焦比0.5%，以目前520kg/t計(jì)，燃料比可降低2.6kg/t；高爐以日產(chǎn)4500t/d計(jì)，日節(jié)焦11.7t/d,年節(jié)焦4095t/a，焦炭?jī)r(jià)格2500元/t，一年節(jié)約焦炭?jī)r(jià)格1023.75萬(wàn)元。

②  因?yàn)槔脡嚎s空氣代替熱風(fēng)爐冷風(fēng)均壓，相當(dāng)于高爐增加了風(fēng)量，每日可增加生鐵產(chǎn)量鐵44t/d,每年可增鐵15400t/a，生鐵利潤(rùn)按照150元/t。每年增產(chǎn)生鐵利潤(rùn)為231萬(wàn)元。

③  因?yàn)槭褂脡嚎s空氣進(jìn)行均壓，每次均壓需要壓縮空氣1600m³，壓縮空氣成本為0.1元/m³。每次均壓成本為160元，40分鐘換爐，每年壓縮空氣費(fèi)用為201.6萬(wàn)元。

每年利潤(rùn)合計(jì)如下：

1023.75萬(wàn)元+231萬(wàn)元-201.6萬(wàn)元=1053.15萬(wàn)元

 投資回收期：5月

間接效益如下：
   ①  降低高爐運(yùn)行波動(dòng)，保證了爐況順行，穩(wěn)定生鐵質(zhì)量。
   ②  熱風(fēng)爐不受高爐生產(chǎn)制約，根據(jù)送風(fēng)情況，隨時(shí)更換熱風(fēng)爐，提高了風(fēng)溫，并保證了風(fēng)溫穩(wěn)定。
   ③  減少熱風(fēng)爐誤操作所引起高爐事故。
   ④  降低了高爐及熱風(fēng)爐操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，使操作人員專職本職操作。

⑤  對(duì)于熱風(fēng)爐運(yùn)行期間，由于煤氣壓力低，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，煙道無(wú)法達(dá)到溫度要求，形成被動(dòng)換爐。采用無(wú)波動(dòng)換爐技術(shù)，可以延長(zhǎng)10%的燒爐時(shí)間，滿足熱風(fēng)爐儲(chǔ)存更多的熱量，保證送風(fēng)溫度。

4  結(jié)語(yǔ)

  無(wú)波動(dòng)換爐技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，效益可觀，能夠在現(xiàn)有熱風(fēng)爐工作基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)改造，新建熱風(fēng)爐系統(tǒng)可以作為配套設(shè)備，為高爐的穩(wěn)定順行創(chuàng)造有利條件。

參考文獻(xiàn)

[1]  王華  《冶金熱工基礎(chǔ)》 中南大學(xué)出版社