鼓风机在线倒机操作的优化研究.pdf

鼓风机在线倒机操作的优化研究王庆军，赵利平，蔡强，郎军海（首钢京唐钢铁联合有限责任公司能源与环境部，河北唐山063200）摘要：现代化钢铁企业常规配套有多座高炉、多台鼓风机，为确保高炉冶炼连续性，合车解列操作已成为衡量风机操作人员技能水平一项重要操作。通过深度剖析鼓风机离线倒机、在线合车解列操作的弊端，并据此对在线合车解列方法提出改进措施，解决了在线合车解列难点问题，保证了鼓风机在线切换状态下高炉生产的稳定性，在钢铁行业有极强的推广价值。关键词：高炉鼓风机；离线倒机；在线合车解列；优化操作模式中图分类号：TF321.8文献标识码：A文章编号：1672-1152（2023）09-0141-020引言高炉鼓风机作为钢铁企业重要的能源供应设备，直接关系到高炉生产的稳定性，某公司建有 3 座5 500 m3的高炉，配备 3 台进口 AV100-17 风机及1 台原苏尔寿经陕鼓改造的 AV100-18 风机，利用这4 台风机为 3 座高炉送风，设备 3 用 1 备。在高炉检修前后及鼓风机发生非停机故障时需要进行倒机操作，如何实现在满足高炉正常冶炼模式下完成鼓风机倒机操作已成为行业研究的重要课题。1倒机模式现状分析离线倒机是在高炉休风时进行的倒机操作，高炉开始休风后，原运行鼓风机机组断风后停机，高炉复风前 1 h，开启备用鼓风机机组为高炉供风。鼓风机机组离线调整的优点是降低了鼓风机运行值班工的操作难度，对鼓风机逆止阀、送风门等设备有无卡涩敏感度要求不高；缺点是离线倒机必须在高炉休风停炉状态下进行。高炉稳产、高产、低耗已成为各大钢铁企业追寻的目标，一旦高炉被迫休风将直接影响炉况稳定性，间接增大了生产成本，但若持续运行故障机组会增加事故机组发生跳机的风险，因此离线倒机已成为鼓风机倒机非主流操作。在线倒机是在高炉不减风连续生产下进行的倒机操作。首先对合车机组进行（备用机组）开机前检查，确保合车机组具备启机条件，在得到高炉允许后执行启机操作，同时打开对应高炉的配风阀，利用管网冷风对送风阀至配风阀（DN=1 600 mm）之间的管路（约 50 m）缓慢充压，管道充压完毕后，调整合车机组风压与解列机组（运行机组）风压相同，逐渐开启解列机组放风门，缓慢关闭合车机组主风门。在此操作期间，一定保证风压波动小于 0.005 MPa，负荷倒完后解列机组逆止阀自动关闭，手动关闭解列机组的主风门，解列机组退出送风，合车机组根据高炉需求进行单独送风。鼓风机送风管路工艺如图 1 所示。在线倒机是在对高炉零影响的基础上进行的，因此在线倒鼓风机已成为主流操作，合车解列 2 台鼓风机组并联运行，向同 1 座高炉供风，整个工艺流程为一个密闭的空间，随着合车机组逆止阀打开，2 台机组风量全部涌入冷风管网，合车机组逐渐增加送出流量，解列机组逐渐减少送出流量，倒机过程中要求风量波动控制在 200 m3/min 以内，风压波动不超过0.005 MPa，因此合车解列操作对精准度及 2 名操作人员的配合度要求极高。在实际在线倒机过程中也曾多次出现压力波动情况，通过研究分析造成压力波动的主要原因有以下两个方面：1）鼓风机逆止阀与配风阀之间具有管线长（约52 m）、管路直径大（1 600 mm）、配风阀阀板前后压差大的特点，大口径阀门操作难度大、控制精度低，为减少对高炉风压、风量影响，通常采用人工手动操作的方式操控 DN=1 600 mm 的配风阀为管路充压，通过控制大口径阀门保持小流量充压，稍微不慎就会引起高炉风量波动，充压操作容错率低。2）逆止阀功能完好性是合车解列操作顺利进行的关键，随着设备使用年限的延长，逆止阀卡涩现象时有发生，在倒机过程中如何克服逆止阀卡涩故障、保证 2 台鼓风机顺利切换成为重点攻关课题。2在线倒机操作优化高炉鼓风机站的用户是炼铁高炉，属于特级用收稿日期：2023-04-26第一作者简介：王庆军（1984），男，河北景县人，毕业于保定电力职业技术学院，技师，主要从事高炉鼓风机班组日常管理工作。总第 212 期2023 年第 9 期山西冶金Shanxi MetallurgyTotal 212No.9，2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.09.054图 1鼓风机送风管路工艺图主风门1 号配风阀2 号配风阀3 号配风阀DN=1600 mm1 号高炉2 号高炉3 号高炉鼓风机生产实践DN=1600 mmDN=1600 mm山西冶金E-mail:第 46 卷户。因此，应强化鼓风机倒机操作过程管理，以严格执行联系制度为前提，精准操作零失误为基本要求，优化倒机操作模式、降低风压波动，确保倒机过程对高炉零影响。鼓风机优化后送风管路工艺图如图2 所示。为规避操作大口径阀门充压过程中对高炉带来的风险，考虑在每台风机机组配风阀两侧加装均压阀（DN=100 mm），在主风门与配风阀之间的管道增设就地、远传压力表，压力数值通过 PLC 将此管段压力上传至工控机，在充压过程中进行现场操作确认、主控远程监督指导。在开启合车机组前，先打开合车机组对应的连接高炉与配风阀两侧管路的均压阀，提前对合车机组逆止阀与配风阀之间的管道进行充压，待配风阀前后风压均衡后全开配风阀。管道充压完毕后再启动鼓风机。通过操作小口径阀门充压，彻底杜绝了充压过程带来的高炉风压、风量波动现象，同时先充压后启机的操作缩短了合车机组空载运行时间，在提高充压精准操作的基础上降低了电能消耗，达到了生产稳定与节约能耗兼顾的效果。重锤式逆止阀主要利用介质本身的流体力与重锤重力的相互作用而实现单向开启功能，合车解列接近尾声时完全依靠逆止阀开闭来控制 2 台机组的切换，逆止阀的开启和关断是整个倒机的关键节点。若合车机组止逆阀出现卡涩，会因无法向高炉送风而导致倒机操作终止；解列机组逆止阀卡涩容易造成高炉风量波动。因此，当合车、解列机组逆止阀出现卡涩时，需要制定针对性措施，保证倒机操作连续性，减少对高炉的影响。逆止阀开启及关闭完全依靠阀门前后介质压差而实现，在合车机组逆止阀出现卡涩时，充分利用逆止阀这一特性，人为制造逆止阀前后压力差，通过提高流体力压力推动逆止阀开启。按照这一思路，在主风门与逆止阀之间加装 DN=100 mm 的泄压阀门，合车机组逆止阀出现卡涩时，关闭主风门，将合车机组与系统隔离，从而防止对系统造成影响。开启泄压阀，缓慢提升合车机组风压，逆止阀两侧压差逐渐扩大，介质流向力在完全达到克服重锤阻力时，逆止阀缓慢开启，成功避开卡涩点后关闭泄压阀，回降机组出口风压，使其与解列机组压力保持一致，开启主风门继续合车操作。解列操作进入尾声时，逆止阀杠杆、重锤和阻尼装置等部件及阀板位置易造成卡涩，此时 2 台机组应停止放散阀门操作，转由解列机组缓慢关闭主风门。合车机组根据高炉风量变化进行调整，如现场观察逆止阀阀杆有关闭动作时，则保持此操作直至解列机组主风门全关；如现场观察逆止阀阀杆无动作，为避免逆止阀因阀板两侧压力差过大而突然关闭造成高炉风量猛增，应在现场用倒链固定逆止阀重锤，由主风门进行节流操作直至关闭。操作结束后，拆下倒链，恢复逆止阀位置。通过对解列机组逆止阀的开关状态及解列机组送出风量的分析，同时对几次合车解列过程进行实践摸索，确定将解列机组逆止阀关至 10%作为解列机组送风门关闭的操作节点。当解列机组送风门关至 10%时，控制好操作节奏并继续关送风门，控制好风压、风量，合车机组根据高炉风量、风压的变化进行及时调整，直至解列机组送风门全关，可以有效地避免解列机组逆止阀关闭末期风量突然波动的现象，在降低操作难度的基础上降低了倒机过程中对高炉的影响。3结语通过对鼓风机机组在线调整方式进行了过程优化，丰富了鼓风机机组合车解列的操作手段，提升了鼓风机运行工人的操作水平，在高炉稳定炉况、节能高效方面起到了积极作用，同时也降低了操作难度，避免了因鼓风机设备故障对高炉炉况造成的影响。在鼓风机出现故障的非停机状态下，在线倒机操作可随时具备备用机组倒运条件，为故障机组的安全退出创造条件，避免了故障机组的事故扩大化，对于高炉鼓风机起到了安全保护作用。同风机主体设备一样，操作人员一定要掌握辅助设备的特性，对于设备管理应内外兼修，不分伯仲，日常中除了要强化设备维护外，还要有设备出现异常状态的针对性响应手段，从而降低在线倒机风险。此研究可为同行业在线倒机操作提供借鉴。（编辑：武倩倩）（下转第 150 页）图 2鼓风机优化后送风管路工艺图主风门1 号高炉2 号高炉3 号高炉鼓风机泄压阀均压阀142窑窑山西冶金E-mail:第 46 卷Optimization Research on Online Switching Operation of a FanWang Qingjun,Zhao Liping,Cai Qiang,Lang Junhai（Department of Energy and Environment,Shougang Jingtang Steel Joint Co.,Ltd.,Tangshan Hebei 063200,China）Abstract:Modern steel enterprises typically have multiple blast furnaces and multiple blowers.To ensure the continuity of blast furnacesmelting,the operation of combining and disconnecting trains has become an important operation to measure the skill level of fan operators.By deeply analyzing the drawbacks of offline switching and online train operation of the blower,as well as proposing improvement measuresfor the online train operation method,the difficult problem of online train operation has been solved,ensuring the stability of blast furnaceproduction under the online switching state of the blower,and has strong promotion value in the steel industry.Key words:blast furnace blower;offline switching;online train combination and disconnection;optimize operation mode图 22022 年 3 月检修时静叶承缸图 32023 年 3 月检修打开静叶承缸修周期，并根据这一情况将该 TRT 机组的操作规范在按原规范维护的基础上予以进一步明确：1）将净化出口煤气温度控制在 120 以上。2）因机组相对于该 1 080 m3高炉选型时偏大，故而在炉顶压力达到 0.15 MPa 后方可进行启动、冲转并网。3）机组使用说明要求暖机时间在 2 h 以上。根据机组运行维护中总结的经验，为保证透平膨胀机充分膨胀，将机组的暖机时间充分延长至 10 h，有条件的话可以在机组四周架设百分表测量透平机的膨胀量，从而保证机组冲转后并网稳定，且并网后运行稳定。高炉炉况较差时更应延长暖机时间。4）高炉炉况顺行时适当延长检修周期，炉况不顺时适当缩短检修周期。4经济效益分析西安动力股份有限公司对机组返厂维修保养的报价为 110 万元。检修周期需要 25 d，每天少发电量为18 万 kW h，电价按 0.5 元/（kW h）计算，由此产生的经济效益为 25 d18 万 kW h/d0.5 元/（kW h）=225 万元。因此，可取得的直接经济效益为 225 万元+110 万元=335 万元。5结论1）根据高炉工艺状况来定该机组的检修周期，炉况顺行时（一般以年度考虑），要考虑将 TRT 的检修周期适当延长，炉况较差时，要考虑将 TRT 的检修周期适当缩短。2）应将机组使用说明的通用规则作为确定检修周期的参考，这样既能避免机组的过修（俗话说的过度保养），又能创造一定的经济效益，这也对技术人员提出较高的职业要求，要对机组的运行数据进行认真的分析与对比，并将结果进行实际的勘测校对，不死照搬机组使用说明，不过度维修保养。3）该机组根据高炉工艺状况来确定部件的寿命管理，对于别的钢铁企业 TRT 机组运行维护同样有借鉴意义。（编辑：武倩倩）Study on the TRT Life Management Based on the Process Condition of Blast FurnaceZhao Wenwei,Chen Gaopeng（Shougang Changzhi Iron&Steel Co.,Ltd.,Changzhi Shanxi 046031,China）Abstract:Considering the advantages of TRT,such as purifying gas,reducing noise,improving blast furnace production conditions,energyconservation and environmental protection,achieving efficient life management of blast furnace gas residual pressure turbine powergeneration device is of great significance.Taking the 1 080 m3blast furnace TRT device of Changgang as the research background,thispaper analyzes the problems in current TRT equipment management,deeply analyzes the reasons for poor operation of TRT,and proposesrelevant measures to increase the service life of TRT equipment based on the blast furnace process conditions and implement TRT lifemanagement,which can generate significant economic benefits.Key words:blast furnace;gas;power generation;operation code;maintenance cycle（上接第 142 页）150窑窑