袁亞利

（宣化鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，河北張家口075100）

1 存在的主要問題

宣鋼4#高爐2005年10月投產(chǎn)，容積為1800m3，2011年9月受市場影響，全國高爐限產(chǎn)，4#高爐退出運行系列，進行4#高爐中修，2012年4月投產(chǎn)，3#高爐大修改造擴容為2000m3，經(jīng)過大修改造于2011年6月投產(chǎn)，高爐爐頂設(shè)備采用西冶的并罐式無料鐘裝料設(shè)備，氣密箱采用水冷氮風冷卻方式和密封方式，爐前除塵采用兩臺風機分別控制不同除塵點的方式，一臺采用變頻調(diào)速控制，一臺采用液力耦合器調(diào)速控制，沖渣、水泵站和管廊溝都沒有進行新建筑，新建噴煤設(shè)備、空壓機及空壓機水泵站，熱風爐采用卡魯金式頂燃式熱風爐，各閥控制采用全液壓控制等。在生產(chǎn)過程中3#、4#高爐區(qū)域部分設(shè)備暴露出可靠性和精確性不足及部分設(shè)計施工缺陷，使能源介質(zhì)消耗增高，主要表現(xiàn)在：

1.1 氣（汽）體消耗量高

1.1.1 4#高爐氮氣系統(tǒng)存在調(diào)節(jié)閥不能滿足需求，影響氮氣系統(tǒng)正常工作的情況，需要進行改造，同時由于4#高爐噴煤在生產(chǎn)過程中存在噴吹罐存在著流化波動大，造成煤粉噴吹不勻產(chǎn)生脈動現(xiàn)象，必須進行加大氮氣量和壓縮空氣量才能滿足高爐生產(chǎn)需要，氮氣消耗大需要改造。

1.1.2 4#高爐由于冬季保溫設(shè)施的不合理，造成冬季蒸汽消耗量較大，需要通過優(yōu)化蒸汽管網(wǎng)和設(shè)備改造節(jié)約蒸汽消耗量。

1.1.3 原設(shè)計氣密箱水冷氮風系統(tǒng)退水采用開式“U”型水封，投產(chǎn)后頂壓上升到180k Pa時即被擊穿，前期休風時對“U”型水封進行了改造，增加脫氣罐和平衡管，取得了一定的效果。但是氮氣壓力不穩(wěn)定還經(jīng)常出現(xiàn)水封被擊穿的現(xiàn)象。為保證氣密箱溫度不高于50℃并且保證氣密箱密封效果，還不能減小氮氣壓力和流量值，這樣就會造成氮氣的大量外排，浪費資源。鑒于這種進退維谷的現(xiàn)狀，需要對氣密箱的密封工藝進行二次改造。

1.1.4 高爐軟水循環(huán)系統(tǒng)依靠膨脹罐來實現(xiàn)水系統(tǒng)脫氣和保證軟水壓力平衡。而膨脹罐壓力的穩(wěn)定主要是通過調(diào)節(jié)氮氣的壓力來實現(xiàn)。原設(shè)計采用的控制工藝和閥門的選型都不能滿足實際生產(chǎn)需求，而為保證軟水系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，只能采用氮氣外排的方式來實現(xiàn)，造成氮氣的浪費，需要進行改造。

1.1.5 無鐘爐頂料罐放料采用一均荒煤氣均壓，二均氮氣加壓的控制原理來實現(xiàn)。但是由于原設(shè)計中氮氣罐出口處就設(shè)二均閥，二均閥后再次設(shè)減壓，這樣就造成二均閥承受壓力較大，磨損快，而出現(xiàn)二均閥門不嚴，氮氣泄漏使料罐壓力無故增高的故障；且在給料罐充壓過程中還有氮氣阻力大，沖壓慢影響料速的現(xiàn)象，所以必須進行改造。

1.2 電能消耗較高

1.2.1 4#高爐爐前除塵消耗電能較高，通過觀察和試運行，完全可以通過改造和優(yōu)化來彌補設(shè)備上的不足，節(jié)能降耗。

1.2.2 爐前液壓站采用4臺泵并聯(lián)的方式，一般是南北場各兩臺泵，一用一備，但是開爐初期，由于泥炮的設(shè)計原因造成回轉(zhuǎn)速度低經(jīng)常造成擠泥等故障，為滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要采用兩臺液壓油泵重聯(lián)的方式進行堵口操作，造成電能浪費和設(shè)備壽命降低，必須進行改造。

1.2.3 3#高爐大修后熱風爐采用頂燃式熱風爐，各閥均采用液壓系統(tǒng)控制，設(shè)獨立的液壓站，由兩臺油泵控制，開爐后由于油泵頻繁啟動（平均3s啟動一次）造成電能浪費和燒毀多臺油泵，液壓站壓力也無法正常，必須進行改造。

1.2.4 3#高爐爐前除塵1600k W電機采用變頻調(diào)速控制，由于設(shè)計原因造成變頻器C 3單元多次發(fā)生燒毀事故，電機不得不采用市電加風門控制調(diào)節(jié)，造成電能浪費。

2 節(jié)能改造方案及措施

2.1 節(jié)氣（汽）改造

2.1.1 針對噴吹罐硫化波動大問題采取改進流化床的方式，更新為孔徑稍大的流化床解決了脈動問題。使噴吹更加順暢，節(jié)約氮氣和空氣消耗。

2.1.2 在4#高爐噴煤房頂分開4#高爐和噴煤支路上設(shè)一個蘑菇閥用以調(diào)節(jié)各處壓力和流量，并設(shè)一個旁通之路，直接用閘閥控制，在實際應(yīng)用中，經(jīng)常發(fā)生氮氣蘑菇閥故障時不能及時切換或者是切換后直接使用中壓氮氣造成后方設(shè)備承受超過額定壓力，損壞設(shè)備和密封，在各支路旁通管路上各安裝一個蘑菇閥，與原管路上的蘑菇閥同時處于電腦控制之中，一用一備，一旦一個發(fā)生故障造成后端氮氣發(fā)生波動降低到一定值后，備用系統(tǒng)直接開啟，保證了后續(xù)氮氣壓力的穩(wěn)定。同時把各個控制系統(tǒng)由4#高爐噴煤控制改造到分別分開到各高爐區(qū)域控制，保證了控制系統(tǒng)能夠隨高爐檢修。改造后沒有發(fā)生斷氮氣的情況和超壓的情況，設(shè)備運行良好。

2.1.3 對于4#高爐各部蒸汽管路進行優(yōu)化布置，減少爬坡和轉(zhuǎn)彎處，減少工藝退汽排放點，對于熱風爐保溫系統(tǒng)進行改造，取消部分保溫，使油液在管路內(nèi)部溫度均衡，滿足合理的壓縮比，解決了溜閥的難題。節(jié)約了蒸汽消耗。

2.1.4 水冷氮風改造

在保證氣密箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)不變的前提下，在水冷結(jié)構(gòu)上增設(shè)一套閉路循環(huán)水系統(tǒng)，替代原設(shè)計的U型水封開路循環(huán)，在閉路循環(huán)水系統(tǒng)中增設(shè)一個3 M 3水罐，用于閉路循環(huán)水回流和氮氣壓力平衡。所有的新增設(shè)備實現(xiàn)了自動控制。

2.1.5 穩(wěn)定膨脹罐壓力節(jié)能改造

結(jié)合水系統(tǒng)自動控制程序，熱風爐和爐頂軟水系統(tǒng)膨脹罐頂部和氮氣的入口處各安裝一個氣動調(diào)節(jié)閥，頂部調(diào)節(jié)閥設(shè)定壓力為35k Pa，入口處調(diào)節(jié)壓力設(shè)定為25k Pa，控制系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)，同時在控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定壓力報警限，以便于崗位人員及時觀察。這樣既保證了膨脹罐壓力保持在25～35k Pa的范圍內(nèi)，又解決了氮氣長期外排的能源浪費現(xiàn)象。

2.1.6 二均加壓的節(jié)能改造

采用均壓閥和減壓閥互換的措施，氮氣從儲氣罐出來后先經(jīng)過二次減壓后進入均壓閥，理順了氮氣的通路，減小阻力，使均壓閥承受壓力減小，解決了不嚴和損壞的難題，同時沖壓時間優(yōu)化了1s，節(jié)約了氮氣的使用。

2.2 節(jié)電改造

2.2.1 3#、4#高爐爐前除塵均分為兩個系統(tǒng)：一個是鐵口除塵，使用6k V、1000k W電機，風機風量為500000m3/h；另一個是鐵溝擺動溜槽除塵，使用6 k V、1400k W電機，風機風量為 700000m3/h；2009～2010年的運行模式是，堵鐵口期間采取減轉(zhuǎn)操作，出鐵期間加轉(zhuǎn)至90%負荷。在實際運行中我們發(fā)現(xiàn)，在開鐵口過程及出鐵初期，煙塵較大，風機需要高轉(zhuǎn)速運行；而在出鐵中后期，煙塵濃度變小，在這種情況下，完全可以降低轉(zhuǎn)速，通過合理調(diào)節(jié)，既能保證除塵效果，又能實現(xiàn)經(jīng)濟運行，最大限度地挖潛增效，減小電能浪費，于是在2011年我們對除塵操作采取進一步優(yōu)化措施。除塵操作優(yōu)化如下：

（1）在改造優(yōu)化初期，除塵工通過攝像畫面，實時掌握除塵效果，根據(jù)煙塵濃度變化、是否被捕集罩收集，確定何時減轉(zhuǎn)，減至多少轉(zhuǎn)效果最好。

（2）隨著逐漸摸索，確定相應(yīng)的時間的轉(zhuǎn)速、電流：

1400k W電機，出鐵初期轉(zhuǎn)速879r/m i n，電流128A，出鐵中后期轉(zhuǎn)速減至500r/m i n，電流80A，20m i n后開始減轉(zhuǎn)。

1000k W電機，出鐵初期轉(zhuǎn)速650r/m i n，電流80A，出鐵中后期轉(zhuǎn)速減至450r/m i n，電流50A，20m i n后開始減轉(zhuǎn)。

2.2.2 4#高爐鐵口除塵采用高壓變頻控制，高壓變頻器對環(huán)境溫度有特殊要求，要求0℃＜工作環(huán)境溫度＜40℃。室內(nèi)采用空調(diào)制冷，但由于高壓配電室內(nèi)發(fā)熱設(shè)備較多，而空調(diào)制冷相對不足，在炎熱的夏季，室內(nèi)溫度偏高，最高時超過停機最高溫度，3次使變頻器主機報警停車溫度，不但影響變頻器長期穩(wěn)定和可靠運行，而且環(huán)境及社會影響很大。針對這種情況，于2011年5月對變頻器排風系統(tǒng)進行完善。對爐前除塵高壓變頻器的兩個排風口通過實際測量，制作排氣裝置，導(dǎo)出室外，從而避免熱風排入室內(nèi)，進而在室內(nèi)循環(huán)，導(dǎo)致室內(nèi)環(huán)境溫度過高的情況發(fā)生。

2.2.3 3#、4#高爐空壓機進行并聯(lián)改造，使兩座高爐空壓機互聯(lián)互通，可以少開1臺空壓機節(jié)電降耗。

2.2.4 爐前除塵變頻器控制單元問題采用變頻器升級措施，有效解決了變頻器故障，保證了變頻調(diào)速的正常運行。針對設(shè)備運行中，電能尚有進一步挖掘的潛力，為最大限度降低能耗，實現(xiàn)最優(yōu)最合理的運行，對除塵操作再次優(yōu)化。原運行模式是，堵鐵口期間采取減轉(zhuǎn)操作，出鐵期間加轉(zhuǎn)至90%負荷。在實際運行中我們發(fā)現(xiàn)，在開鐵口過程及出鐵初期，煙塵較大，風機需要高轉(zhuǎn)速運行；而在出鐵中后期，煙塵濃度變小，在這種情況下，完全可以降低轉(zhuǎn)速，通過合理調(diào)節(jié)，既能保證除塵效果，又能實現(xiàn)經(jīng)濟運行，最大限度地挖潛增效，減小電能浪費。2.2.5 對于擠泥和翻泥的現(xiàn)象，經(jīng)過分析是泥炮回轉(zhuǎn)速度慢，在液壓系統(tǒng)中速度主要決定于流量，液壓泵的流量足夠，主要是到泥炮回轉(zhuǎn)油缸的管路和閥的選型存在問題，對操作閥臺、部分閥件、泥炮調(diào)壓塊、液壓油管等進行了增大通經(jīng)改造，以增加流量，使泥炮回轉(zhuǎn)速度提高以滿足宣鋼的出鐵模式。徹底杜絕了2臺泵重聯(lián)運行的問題。

3 節(jié)能改造應(yīng)用效果分析

節(jié)電效果明顯，通過除塵操作更進一步優(yōu)化和配電排風系統(tǒng)改造，既能滿足除塵效果，又能節(jié)約電能，一舉兩得。4#高爐改造后的2012年比改造前2011年電單耗低電節(jié)約0.06k W·h/t·F e。3#高爐改造后的2012年比改造前2011年電單耗低電節(jié)約0.04k W·h/t·F e。

節(jié)約蒸汽和氮氣效果顯著，4#高爐通過氮氣氣源控制改造、噴煤改造、蒸汽管網(wǎng)優(yōu)化改造后，蒸汽8個月（各含2個冬季月）改造后2012年比改造前2011年節(jié)約966t，氮氣噸鐵單耗節(jié)約10m3，效果明顯。3#高爐通過二均系統(tǒng)改造、膨脹罐改造、水冷氮風改造等優(yōu)化改造后，改造后的2012年比改造前的2011年單耗節(jié)約15m3，效果明顯。

4 結(jié)束語

通過在3#、4#高爐區(qū)域?qū)嵤┮怨?jié)約氣體介質(zhì)和電能為主的節(jié)能綜合改造，3#、4#高爐區(qū)域的氣體消耗和電能消耗明顯降低，帶動了其他能源介質(zhì)節(jié)能水平的提高。使3#、4#高爐區(qū)域能源介質(zhì)消耗處于較好水平，有效地滿足了高爐生產(chǎn)節(jié)能的要求。