王玉會(huì)，張海鑫，尹雪山，馮伯成

（日照鋼鐵控股集團(tuán)有限公司，山東 276806）

0 引言

日鋼15 號(hào)高爐常用風(fēng)機(jī)型號(hào)為AV56-14 軸流風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)是在15 號(hào)高爐大修期間由AV56-13風(fēng)機(jī)經(jīng)動(dòng)葉加一級(jí)改造而成。目前風(fēng)機(jī)在大修后已經(jīng)運(yùn)行5年，超期服役2年，存在較大突發(fā)故障的風(fēng)險(xiǎn)，急需返廠維修。2019 年1 月29 日15 號(hào)高爐AV56-14 風(fēng)機(jī)開(kāi)始返廠大修，大修需要17 天，在此期間需要投入15 號(hào)高爐備用風(fēng)機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。15 號(hào)高爐的備用風(fēng)機(jī)型號(hào)為AV45-13，該風(fēng)機(jī)是由AV45-12 風(fēng)機(jī)經(jīng)動(dòng)葉加一級(jí)改造而成。根據(jù)歷史生產(chǎn)情況，15號(hào)高爐常用風(fēng)機(jī)與備用風(fēng)機(jī)供風(fēng)參數(shù)對(duì)比如表1 所示。由表1 可以看出，如果常用風(fēng)機(jī)大修期間，15 號(hào)高爐使用AV45-13 一臺(tái)備用風(fēng)機(jī)，則高爐日均產(chǎn)量將降低980t/d，在目前鋼鐵市場(chǎng)高漲的情況，對(duì)公司來(lái)說(shuō)是一種效益損失；另一方面?zhèn)錂C(jī)與正常風(fēng)機(jī)相比，風(fēng)量差異大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行勢(shì)必造成高爐爐缸工作狀態(tài)下滑，帶來(lái)生產(chǎn)的被動(dòng)。

表1 兩種風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)對(duì)比

終上所述，日鋼公司考慮在風(fēng)機(jī)大修期間使用兩臺(tái)AV45-13風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)，則可避免風(fēng)量降低幅度過(guò)大、產(chǎn)量下降過(guò)多的問(wèn)題。即便是兩臺(tái)AV45-13 風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)，相比于AV56-14 風(fēng)機(jī)正常生產(chǎn)狀態(tài)，仍存在風(fēng)壓低、風(fēng)量小的問(wèn)題。本文結(jié)合兩套風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)的生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)并聯(lián)送風(fēng)存在問(wèn)題進(jìn)行了梳理，并從高爐操作和管理方面提出了調(diào)整改進(jìn)措施。

1 風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行

1.1 并聯(lián)送風(fēng)前的準(zhǔn)備

日鋼1、2、15、16 號(hào)四座高爐臨近布置，為節(jié)約基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用，四座高爐共用一臺(tái)備用風(fēng)機(jī)AV45-13。2 號(hào)高爐停產(chǎn)后，2 號(hào)高爐2#風(fēng)機(jī)供1 號(hào)高爐生產(chǎn)，1#風(fēng)機(jī)處于閑置狀態(tài)。根據(jù)現(xiàn)有管路布局，15號(hào)高爐適合采用備用風(fēng)機(jī)與2號(hào)高爐2#風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)。因此風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)切換前主要工作如下。

（1）將2 號(hào)高爐2#風(fēng)機(jī)送風(fēng)管道與15、16 號(hào)風(fēng)機(jī)聯(lián)絡(luò)送風(fēng)管道對(duì)接；

（2）啟動(dòng)2 號(hào)高爐1#風(fēng)機(jī)供1 號(hào)高爐，并停用給1號(hào)高爐供風(fēng)的2#風(fēng)機(jī)；

（3）將15、16號(hào)高爐自動(dòng)撥風(fēng)系統(tǒng)改手動(dòng)；

（4）對(duì)備用風(fēng)機(jī)、2#風(fēng)機(jī)送風(fēng)管道上的逆止閥做強(qiáng)制關(guān)閉連鎖實(shí)驗(yàn)。

1.2 風(fēng)機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行

兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)工藝要求高、操作難度大，且對(duì)日鋼來(lái)說(shuō)沒(méi)有任何操作經(jīng)驗(yàn)供借鑒。為運(yùn)行穩(wěn)定，決定采用一臺(tái)風(fēng)機(jī)定壓的操作模式，即保持2#風(fēng)機(jī)排氣壓力350kPa不變，通過(guò)調(diào)節(jié)備用風(fēng)機(jī)以滿足高爐爐況調(diào)劑過(guò)程中的加減風(fēng)需求。風(fēng)機(jī)調(diào)整過(guò)程中為安全起見(jiàn)，工況點(diǎn)距防喘線按照20kPa以上控制，風(fēng)機(jī)靜葉不超過(guò)65 度，高爐若出現(xiàn)放風(fēng)等異常操作必須提前通知鼓風(fēng)機(jī)操作人員。

2019 年1 月29 日6：20，15 號(hào)爐休風(fēng)40 分鐘，6：30分啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)，6：40分啟動(dòng)2#風(fēng)機(jī)。15號(hào)高爐復(fù)風(fēng)前1 小時(shí)2#風(fēng)機(jī)排氣壓力提至350kPa 左右。接到送風(fēng)通知后，緩慢打開(kāi)2#風(fēng)機(jī)送風(fēng)閥，進(jìn)行加風(fēng)。加風(fēng)中保持排氣壓力350kPa 不變，當(dāng)電機(jī)功率達(dá)7600kW 時(shí)，2#風(fēng)機(jī)停止加風(fēng)。如果需要繼續(xù)加風(fēng)，先將備用風(fēng)機(jī)排氣壓力加至高于送風(fēng)壓力20kPa，并在保持排氣壓力不變下，緩開(kāi)備用風(fēng)機(jī)送風(fēng)閥。使用備用風(fēng)機(jī)加風(fēng)期間，穩(wěn)定2#風(fēng)機(jī)排氣壓力350kPa，并保持2#風(fēng)機(jī)排氣壓力高于備用風(fēng)機(jī)排氣壓力15kPa左右，低于10kPa需立即調(diào)整。

需要減風(fēng)時(shí)，要先用備用風(fēng)機(jī)減風(fēng)，再操作2#風(fēng)機(jī)減風(fēng)，減風(fēng)期間保持2#風(fēng)機(jī)排氣壓力較備用風(fēng)機(jī)高15KPa。若備用風(fēng)機(jī)風(fēng)壓減至最低，則關(guān)閉備用風(fēng)機(jī)的送風(fēng)閥。

若兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)期間，出現(xiàn)突發(fā)憋風(fēng)狀況，應(yīng)立即調(diào)節(jié)備用風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)，控制在正常運(yùn)行范圍內(nèi)，特別緊急的情況要立即打開(kāi)備用風(fēng)機(jī)手動(dòng)放風(fēng)閥進(jìn)行放風(fēng)操作。

1 月29 日風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行投用至2 月14 日風(fēng)機(jī)大修結(jié)束，穩(wěn)定運(yùn)行約17 日，運(yùn)行主要參數(shù)見(jiàn)表2。經(jīng)實(shí)踐證明雙機(jī)并聯(lián)送風(fēng)，各風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。

表2 并聯(lián)送風(fēng)運(yùn)行參數(shù)

2 并聯(lián)送風(fēng)的高爐操作調(diào)整

兩臺(tái)AV45-13 風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)雖然較一臺(tái)備用風(fēng)機(jī)送風(fēng)量大，但是對(duì)比AV56-14 風(fēng)機(jī)，仍然存在風(fēng)壓低、風(fēng)量小問(wèn)題，可能會(huì)造成高爐鼓風(fēng)動(dòng)能偏低，爐缸死焦堆透氣、透液性降低，情況嚴(yán)重的甚至?xí)斐蔂t缸堆積。為緩解低風(fēng)量生產(chǎn)對(duì)爐況造成的影響，高爐操作上對(duì)上下部制度及日常管理等方面進(jìn)行了調(diào)整。

2.1 送風(fēng)制度調(diào)整

2.1.1 風(fēng)口面積調(diào)整

風(fēng)量減少后，如果不相應(yīng)調(diào)整風(fēng)口面積，易出現(xiàn)邊緣氣流發(fā)展，中心氣流走弱，爐況往往表現(xiàn)為不抗波動(dòng)、穩(wěn)定性差、渣皮容易波動(dòng)、不接受大礦批操作、爐缸活躍狀態(tài)下滑甚至出現(xiàn)風(fēng)口燒損等問(wèn)題[1]。故必須通過(guò)縮小風(fēng)口面積，使高爐保持一定的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，維持爐缸均勻、活躍，保證渣鐵物理熱充沛，從而保證爐況在低風(fēng)量下的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行[2]。

本高爐對(duì)比同級(jí)別1000m3高爐，風(fēng)口數(shù)量?jī)H16 個(gè)，鼓風(fēng)動(dòng)能及風(fēng)速控制相對(duì)較高，風(fēng)口面積的調(diào)整更需要謹(jǐn)慎。風(fēng)機(jī)切換前根據(jù)預(yù)期風(fēng)量的變化，按照工況風(fēng)速不低于280m/s，鼓風(fēng)動(dòng)能不低于145kj/s 考慮，則風(fēng)口面積需要由當(dāng)前0.1964m2縮小到不高于0.1750m2。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)口布局，確定縮小并適當(dāng)加長(zhǎng)3、6、8、10、13、14、15 號(hào)共計(jì)7 個(gè)風(fēng)口，這7個(gè)風(fēng)口調(diào)整前后的參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 風(fēng)口布局的調(diào)整情況

2.1.2 高爐富氧調(diào)整

風(fēng)量降低后，富氧不變的情況下，富氧率上升，則理論燃燒溫度上升，一般富氧率1%影響理論燃燒溫度約35～45℃。除了理論燃燒溫度上升以外，隨著風(fēng)量降低，高爐頂溫也出現(xiàn)大幅下降，頂溫由165℃最低降至135℃，對(duì)于維持高爐布袋除塵的正常運(yùn)行帶來(lái)不利影響。因此，將高爐富氧流量由8350m3/h 下調(diào)到7980m3/h，富氧率由4.8%上升到5.0%，理論燃燒溫度維持在2240～2260℃范圍，以維持頂溫的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)最大限度富氧。在干熄焦不足的情況下，取消了4%的羅泊河塊改全熟料冶煉，控制入爐水分。

2.1.3 高爐頂壓調(diào)整

小風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)，風(fēng)壓低、風(fēng)量小，通過(guò)降低頂壓可以起到降低風(fēng)機(jī)系統(tǒng)阻力的作用，有利于提高風(fēng)機(jī)風(fēng)量，在維持合理風(fēng)速及鼓風(fēng)動(dòng)能方面有一定作用。并聯(lián)送風(fēng)前頂壓為211 kPa，并聯(lián)送風(fēng)期間將頂壓降低到約193kPa。頂壓的降低，在抑制邊緣穩(wěn)定中心方面也具有作用[3]。

綜上所述，通過(guò)對(duì)風(fēng)口面積、富氧及頂壓的調(diào)整，15 號(hào)高爐送風(fēng)制度相關(guān)參數(shù)的變化見(jiàn)表4。從表4看，鼓風(fēng)動(dòng)能基本穩(wěn)定，達(dá)到了調(diào)整的效果。

表4 雙機(jī)并聯(lián)送風(fēng)前后下部制度相關(guān)參數(shù)變化

2.2 上部制度的調(diào)整

為避免風(fēng)機(jī)切換后高爐氣流分布出現(xiàn)邊緣過(guò)分發(fā)展中心嚴(yán)重減弱的情況，根據(jù)15 號(hào)高爐的氣流分布現(xiàn)狀，于風(fēng)機(jī)切換前第5 日，即24 日調(diào)整料制，保持焦炭平臺(tái)穩(wěn)定，取消內(nèi)環(huán)礦石的同時(shí)將礦角縮小0.5°。即由K39.5（2）37.5（3）35.5（3）33.5（3）31.5（2）、J41（2）39（2）37（2）35（2）33（2）31（2），調(diào)整為K39（3）37（4）35（4）33（3）、J41（2）39（2）37（2）35（2）33（2）31（2），角差由-0.5°調(diào)整為0°。調(diào)整后十字測(cè)溫中心溫度由550℃上升到560～580℃，中心指數(shù)由3.45 上升到3.55，邊緣指數(shù)由0.90降低到0.85。

1月29日風(fēng)機(jī)切換后，礦批由39.5t調(diào)整為35t。礦批縮小后，中心氣流呈繼續(xù)發(fā)展趨勢(shì)，中心指數(shù)最高上升到3.9，邊緣指數(shù)降低到0.82；2月2日維持0°角差不變，礦角與焦角同縮0.5°；2 月4 日又將焦角回?cái)U(kuò)0.5°，適當(dāng)抑制中心。通過(guò)料制及礦批的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了小風(fēng)機(jī)生產(chǎn)期間，中心邊緣兩股氣流的平衡穩(wěn)定。

2.3 提高日常管理

針對(duì)小風(fēng)量生產(chǎn)對(duì)生產(chǎn)組織帶來(lái)的影響，重點(diǎn)從原料篩分及高爐出鐵的日常管理進(jìn)行管控。

2.3.1 原料篩分管理

雙機(jī)并聯(lián)送風(fēng)期間，高爐產(chǎn)量降低，入爐原料減少，為提高槽下篩分效率提供了條件，燒結(jié)礦及塊礦篩分速度控制在10kg/s，入爐＜5mm 燒結(jié)礦粉末由4.5%降低到約3.8%，5～10mm 粒級(jí)由29.0%降低到27.5%，改善了料柱的透氣性。

2.3.2 爐前出鐵管理

雙機(jī)并聯(lián)送風(fēng)期間，鐵產(chǎn)量降低約410t/d，且風(fēng)壓降低導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)系統(tǒng)壓力降低，爐前出鐵表現(xiàn)出鐵速度變慢，見(jiàn)渣時(shí)間晚的現(xiàn)象。為改善出鐵節(jié)奏，穩(wěn)定鐵口狀態(tài)，將鐵次適當(dāng)開(kāi)大鐵口，同時(shí)縮短鐵間隔時(shí)間，出鐵率由71.4%提高到73.2%。

2.4 高爐調(diào)劑效果

2.4.1 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

15 號(hào)高爐從1 月29 日至2 月13 日為兩臺(tái)AV45-13 風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)。對(duì)比高爐兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)前后兩個(gè)階段經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表5。

表5 15號(hào)高爐并聯(lián)送風(fēng)前后經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)變化

兩臺(tái)AV45-13 風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)對(duì)比AV56-14 風(fēng)機(jī)，高爐產(chǎn)量降低410t/d，煤比基本不變，焦比降低11.8kg/t，硅偏差降低0.02，爐溫穩(wěn)定性改善，但是鐵水物理熱降低5.6℃。整體來(lái)看，小風(fēng)量生產(chǎn)期間冶強(qiáng)低，燃料比低。

2.4.2 爐缸工作狀態(tài)

小風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)，風(fēng)量小的情況下，對(duì)高爐造成最大影響往往是高爐爐缸工作狀態(tài)的下滑，日鋼15號(hào)高爐通過(guò)送風(fēng)制度、上部布料制度的調(diào)整及日常對(duì)篩分、出鐵的管理，在取得較低燃耗條件下，也維持了爐缸工作狀態(tài)的基本穩(wěn)定。1月30日至2月13 日并聯(lián)送風(fēng)期間爐芯溫度平均490℃，對(duì)比并聯(lián)送風(fēng)前1 月11 日至28 日平均降低5℃。爐芯溫度的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。

圖1 15號(hào)高爐風(fēng)機(jī)大修前后爐芯溫度趨勢(shì)

3 效益分析

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，兩臺(tái)AV45-13風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)與一臺(tái)AV45-13風(fēng)機(jī)送風(fēng)在產(chǎn)量、成本方面的差異對(duì)比見(jiàn)表6。

表6 15號(hào)高爐小風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)與備機(jī)單機(jī)送風(fēng)主要成本差異

通過(guò)對(duì)比，兩臺(tái)AV45-13 風(fēng)機(jī)送風(fēng)對(duì)比單臺(tái)AV45-13風(fēng)機(jī)送風(fēng)，產(chǎn)量提高約597t/d，產(chǎn)量的提升帶來(lái)固定費(fèi)用降低32元/t，噸鐵電耗上升32.5kWh。不考慮固定費(fèi)用減少，按照當(dāng)期噸鐵利潤(rùn)約500 元計(jì)算，電價(jià)0.51元/kwh，則日效益如下所示：

597×500 -（3367×144.7-2770×112.20）×0.51=20.85萬(wàn)元

從無(wú)形效益來(lái)看，若采用單機(jī)送風(fēng)則入爐風(fēng)量進(jìn)一步降低，對(duì)爐缸的工作狀態(tài)不利，會(huì)對(duì)高爐的長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定低耗造成影響。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)15 號(hào)高爐風(fēng)機(jī)大修期間采用兩臺(tái)AV45-13小風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)代替一臺(tái)小風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)實(shí)踐，積累了風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)和爐況調(diào)劑的經(jīng)驗(yàn)，既為高爐風(fēng)機(jī)大修期間的保產(chǎn)穩(wěn)爐況提供了新思路，也為高爐低冶強(qiáng)下低耗生產(chǎn)提供了借鑒。

（1）風(fēng)機(jī)并聯(lián)送風(fēng)可以采用一臺(tái)風(fēng)機(jī)定壓操作，通過(guò)調(diào)節(jié)另一臺(tái)風(fēng)機(jī)以滿足高爐對(duì)送風(fēng)的調(diào)節(jié)需求，這種運(yùn)行模式是穩(wěn)定可靠的。存在的缺點(diǎn)是其中一臺(tái)風(fēng)機(jī)防喘閥開(kāi)度大，電耗高，噸鐵電耗上升約28%，還需要進(jìn)一步摸索經(jīng)驗(yàn)。

（2）風(fēng)壓低、風(fēng)量小的條件下，通過(guò)縮小并加長(zhǎng)風(fēng)口維持鼓風(fēng)動(dòng)能及風(fēng)速不降低，優(yōu)化料制避免高爐煤氣流邊緣發(fā)展中心走弱，強(qiáng)化日常管理控制入爐料粉末并提高出鐵率，可以實(shí)現(xiàn)高爐爐缸工作狀態(tài)的穩(wěn)定并取得較低的燃料消耗。