任金喜   符政學   劉力銘  劉力源

（河南省豫興熱風爐工程技術有限公司）

摘 要：高爐熱風爐在由燃燒轉為送風期間，為保證閥門能夠安全啟閉，必須對熱風爐進行均壓，常規均壓通過冷風管道上的均壓閥進行均壓，由于均壓時分流了部分冷風，造成高爐風壓、風量、爐內氣流、透氣性指數、爐頂壓力等指標波動，這樣對高爐的穩定運行造成破壞。為降低波動，采用均壓閥門小開度，小流量進行均壓，但是這種操作均壓時間非常長，雖然波動減小，但是減少了熱風爐有效燒爐時間，降低了熱風爐使用效率。河南豫興熱風爐工程技術有限公司采用獨特的專利技術，利用外來氣源進行均壓，徹底解決了因為均壓造成的運行弊病，并且增加了燒爐時間，提高了風溫，為高爐穩定順行及節能增效創造了條件。

關鍵詞：熱風爐；波動；均壓

1  現狀

呂梁建龍實業有限公司有1座高爐，配套3座熱風爐，采用“兩燒一送”的工作制度，單爐送風時間為45分鐘，高爐熱風爐換爐充壓方式為常規充壓，充壓由冷風均壓管利用部分高爐冷風進行充壓。高爐生產要求充壓時對鼓風的影響≤10KPa，為了達到此目的，充壓閥的開度非常小，一次充壓時長為14分鐘，致使換爐時間接近于18分鐘，雖然控制了風壓波動≤10KPa，但是極大地減少了熱風爐的蓄熱時間，致使熱風爐不能發揮最佳狀態，嚴重制約了高爐節能降耗的能力。

為改變這種操作弊病，呂梁建龍實業有限公司考察了另外一種熱風爐均壓技術， 即鼓風機“定壓送風”技術，但鼓風機“定壓送風”技術弊病也比較多，主要表現為如下弊病：

①  鼓風機正常生產時不能滿負荷生產，需要一直保留 15%-20%的風量，滿足均壓時的風量增加，這樣會降低鼓風機的能效，風機不能滿負荷生產。

②  根據使用效果，采用“定壓送風”技術后，只能將鼓風波動控制在10kPa左右，仍然很難完全消除風壓、風量及爐況波動影響。

③  均壓時間在7分鐘左右，風機控制遲滯，均壓時間較長，操作不靈活。

④  在均壓時風機負荷提升，容易對機械及電氣系統造成沖擊，造成電網波動。

⑤  均壓換爐時間受高爐生產制約，熱風爐不能隨時換爐，制約熱風爐正常工作。

   由于鼓風機“定壓送風”技術存在以上弊病，很多單位已經棄用，繼續采用常規均壓技術。

   綜上所述，采用無波動換爐技術，已迫在眉稍，勢在必行。

2  無波動換爐技術方案及實施運行情況

為徹底消除熱風爐換爐均壓造成的以上弊病，河南豫興熱風爐工程技術有限公司采用獨特的專利技術，利用外來氣源進行均壓，徹底解決了因為均壓造成的運行弊病，并且增加了燒爐時間，提高了風溫，為高爐穩定順行及節能增效創造了條件。

（1） 可行性

空壓機的風與鼓風機的風同屬空氣，充壓介質的性質沒有發生改變，為滿足生產需要，改造時，只需將壓縮空氣管連接在冷風支管上（冷風閥與熱風爐之間），原管道及系統不做調整，在新的均壓管道上增加1個氣動或液動閥門，原來均壓閥門作為備用閥門，利用壓縮空氣進行充壓，熱風爐原來操作工藝未作改變，因此該項目是可行的。

（2）  無波動換爐系統基本組成及工藝流程圖

無波動換爐系統主要包括如下裝置：高壓氣罐，為高壓氣罐充壓的空壓機，調壓閥組及相關管道閥門組成。該系統和原來充壓系統并聯，新舊系統可以進行轉換，無波動換爐系統能夠為每座熱風爐進行快速充壓操作。無波動換爐工作制度為空壓機連續工作，根據熱風爐工作需要，進行集中供氣均壓。由于是完全獨立于高爐供風系統的外來充壓氣源，所以在每次充壓時不會對高爐風壓產生影響。另外，由于該獨立充壓裝置為高壓設備，配置多路自動減壓閥門，可以實現“小壓差大流量”安全充壓，這樣通常的充壓過程所花費時間由14分鐘縮短為4分鐘以內，提高熱風爐的有效作業時間。

圖1無波動換爐系統工藝流程圖

（3） 無波動換爐系統設計及投運

此次改造本著經濟適用，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爐因為換爐均壓造成的弊病，為高爐穩定順行創造必要條件。

經過交流及現場考察，空壓站現有兩臺空壓機，一直閑置停用，通過計算，可以滿足無波動換爐所用高壓氣源。空氣罐及閥組區域在煙筒旁邊的一小塊空地進行建設，管道系統依靠現場管廊進行鋪設。增加一個獨立的PLC系統，在原來操作界面上顯示數據，另外每個熱風爐均壓閥旁邊增加新均壓閥符號，新舊均壓閥能夠相互切換，原來操作程序不做調整，熱風爐操作按照原來程序進行運行。這種設計能夠達到投資最小，生產穩定性最好。

   經過緊張施工，該系統于2021年8月25日順利投產，一直使用至今，使用效果完全達到設計要求。均壓時間由原來的14分鐘，縮短為2分鐘，風壓波動0~2KPa。

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

（4）無波動換爐系統實施后的效果  

①  徹底消除了充壓時對高爐運行造成的系統壓力、風量、高爐透氣性指數等消極影響，并且消除了因為熱風爐換爐誤操作而造成風口灌渣事故發生。

圖4 使用前的高爐運行數據曲線               圖5 使用后的高爐運行數據曲線

②  增加了熱風爐的燒爐時間，（由原來均壓時間14分鐘，縮短為2分鐘，增加了15%的燒爐時間）由于不再受高爐生產制約，可以縮短送風時間，提高風溫20℃，（原來平均風溫1173℃，投運后平均溫度1194℃）降低高爐燃料消耗 。

 圖6 使用前的高爐風溫記錄表                圖7使用后的高爐風溫記錄表  

③  因熱風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。熱風爐操作人員根據高爐要求，進行獨立操作，互不干涉。
   ④  常規充壓方式每次換爐都減去一部分鼓風風量，無形中給高爐減了風。技改后實質是將空壓機產生的壓縮空氣代替了均壓需要的冷風，相當于給高爐新增加了風量，提高了產量。

3  無波動換爐系統效益分析

 （1）  直接效益如下：

①  高爐熱風爐通過穩定燒爐，延長燒爐時間,縮短送風間隔時間，可提高風溫20℃，降低焦比0.5%，以目前520kg/t計，燃料比可降低2.6kg/t；高爐以日產4500t/d計，日節焦11.7t/d,年節焦4095t/a，焦炭價格2500元/t，一年節約焦炭價格1023.75萬元。

②  因為利用壓縮空氣代替熱風爐冷風均壓，相當于高爐增加了風量，每日可增加生鐵產量鐵44t/d,每年可增鐵15400t/a，生鐵利潤按照150元/t。每年增產生鐵利潤為231萬元。

③  因為使用壓縮空氣進行均壓，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，每年壓縮空氣費用為201.6萬元。

每年利潤合計如下：

1023.75萬元+231萬元-201.6萬元=1053.15萬元

 投資回收期：5月

間接效益如下：
   ①  降低高爐運行波動，保證了爐況順行，穩定生鐵質量。
   ②  熱風爐不受高爐生產制約，根據送風情況，隨時更換熱風爐，提高了風溫，并保證了風溫穩定。
   ③  減少熱風爐誤操作所引起高爐事故。
   ④  降低了高爐及熱風爐操作人員勞動強度，使操作人員專職本職操作。

⑤  對于熱風爐運行期間，由于煤氣壓力低，在規定時間內，煙道無法達到溫度要求，形成被動換爐。采用無波動換爐技術，可以延長10%的燒爐時間，滿足熱風爐儲存更多的熱量，保證送風溫度。

4  結語

  無波動換爐技術是一項新技術，效益可觀，能夠在現有熱風爐工作基礎上進行升級改造，新建熱風爐系統可以作為配套設備，為高爐的穩定順行創造有利條件。

參考文獻

[1]  王華  《冶金熱工基礎》 中南大學出版社