任金喜   符政学   刘力铭  刘力源

（河南省豫兴热风炉工程技术有限公司）

摘 要：高炉热风炉在由燃烧转为送风期间，为保证阀门能够安全启闭，必须对热风炉进行均压，常规均压通过冷风管道上的均压阀进行均压，由于均压时分流了部分冷风，造成高炉风压、风量、炉内气流、透气性指数、炉顶压力等指标波动，这样对高炉的稳定运行造成破坏。为降低波动，采用均压阀门小开度，小流量进行均压，但是这种操作均压时间非常长，虽然波动减小，但是减少了热风炉有效烧炉时间，降低了热风炉使用效率。河南豫兴热风炉工程技术有限公司采用独特的专利技术，利用外来气源进行均压，彻底解决了因为均压造成的运行弊病，并且增加了烧炉时间，提高了风温，为高炉稳定顺行及节能增效创造了条件。

关键词：热风炉；波动；均压

1  现状

吕梁建龙实业有限公司有1座高炉，配套3座热风炉，采用“两烧一送”的工作制度，单炉送风时间为45分钟，高炉热风炉换炉充压方式为常规充压，充压由冷风均压管利用部分高炉冷风进行充压。高炉生产要求充压时对鼓风的影响≤10KPa，为了达到此目的，充压阀的开度非常小，一次充压时长为14分钟，致使换炉时间接近于18分钟，虽然控制了风压波动≤10KPa，但是极大地减少了热风炉的蓄热时间，致使热风炉不能发挥最佳状态，严重制约了高炉节能降耗的能力。

为改变这种操作弊病，吕梁建龙实业有限公司考察了另外一种热风炉均压技术， 即鼓风机“定压送风”技术，但鼓风机“定压送风”技术弊病也比较多，主要表现为如下弊病：

①  鼓风机正常生产时不能满负荷生产，需要一直保留 15%-20%的风量，满足均压时的风量增加，这样会降低鼓风机的能效，风机不能满负荷生产。

②  根据使用效果，采用“定压送风”技术后，只能将鼓风波动控制在10kPa左右，仍然很难完全消除风压、风量及炉况波动影响。

③  均压时间在7分钟左右，风机控制迟滞，均压时间较长，操作不灵活。

④  在均压时风机负荷提升，容易对机械及电气系统造成冲击，造成电网波动。

⑤  均压换炉时间受高炉生产制约，热风炉不能随时换炉，制约热风炉正常工作。

   由于鼓风机“定压送风”技术存在以上弊病，很多单位已经弃用，继续采用常规均压技术。

   综上所述，采用无波动换炉技术，已迫在眉稍，势在必行。

2  无波动换炉技术方案及实施运行情况

为彻底消除热风炉换炉均压造成的以上弊病，河南豫兴热风炉工程技术有限公司采用独特的专利技术，利用外来气源进行均压，彻底解决了因为均压造成的运行弊病，并且增加了烧炉时间，提高了风温，为高炉稳定顺行及节能增效创造了条件。

（1） 可行性

空压机的风与鼓风机的风同属空气，充压介质的性质没有发生改变，为满足生产需要，改造时，只需将压缩空气管连接在冷风支管上（冷风阀与热风炉之间），原管道及系统不做调整，在新的均压管道上增加1个气动或液动阀门，原来均压阀门作为备用阀门，利用压缩空气进行充压，热风炉原来操作工艺未作改变，因此该项目是可行的。

（2）  无波动换炉系统基本组成及工艺流程图

无波动换炉系统主要包括如下装置：高压气罐，为高压气罐充压的空压机，调压阀组及相关管道阀门组成。该系统和原来充压系统并联，新旧系统可以进行转换，无波动换炉系统能够为每座热风炉进行快速充压操作。无波动换炉工作制度为空压机连续工作，根据热风炉工作需要，进行集中供气均压。由于是完全独立于高炉供风系统的外来充压气源，所以在每次充压时不会对高炉风压产生影响。另外，由于该独立充压装置为高压设备，配置多路自动减压阀门，可以实现“小压差大流量”安全充压，这样通常的充压过程所花费时间由14分钟缩短为4分钟以内，提高热风炉的有效作业时间。

图1无波动换炉系统工艺流程图

（3） 无波动换炉系统设计及投运

此次改造本着经济适用，使用便捷，不额外增加工人及操作难度的情况下，彻底消除高炉及热风炉因为换炉均压造成的弊病，为高炉稳定顺行创造必要条件。

经过交流及现场考察，空压站现有两台空压机，一直闲置停用，通过计算，可以满足无波动换炉所用高压气源。空气罐及阀组区域在烟筒旁边的一小块空地进行建设，管道系统依靠现场管廊进行铺设。增加一个独立的PLC系统，在原来操作界面上显示数据，另外每个热风炉均压阀旁边增加新均压阀符号，新旧均压阀能够相互切换，原来操作程序不做调整，热风炉操作按照原来程序进行运行。这种设计能够达到投资最小，生产稳定性最好。

   经过紧张施工，该系统于2021年8月25日顺利投产，一直使用至今，使用效果完全达到设计要求。均压时间由原来的14分钟，缩短为2分钟，风压波动0~2KPa。

                 图2空气罐安装图                       图3均压阀安装图  

（4）无波动换炉系统实施后的效果  

①  彻底消除了充压时对高炉运行造成的系统压力、风量、高炉透气性指数等消极影响，并且消除了因为热风炉换炉误操作而造成风口灌渣事故发生。

图4 使用前的高炉运行数据曲线               图5 使用后的高炉运行数据曲线

②  增加了热风炉的烧炉时间，（由原来均压时间14分钟，缩短为2分钟，增加了15%的烧炉时间）由于不再受高炉生产制约，可以缩短送风时间，提高风温20℃，（原来平均风温1173℃，投运后平均温度1194℃）降低高炉燃料消耗 。

 图6 使用前的高炉风温记录表                图7使用后的高炉风温记录表  

③  因热风炉操作不再受高炉制约，需要换炉就换炉， 减少高炉值班室的工作量，高炉操作人员专心高炉操作。热风炉操作人员根据高炉要求，进行独立操作，互不干涉。
   ④  常规充压方式每次换炉都减去一部分鼓风风量，无形中给高炉减了风。技改后实质是将空压机产生的压缩空气代替了均压需要的冷风，相当于给高炉新增加了风量，提高了产量。

3  无波动换炉系统效益分析

 （1）  直接效益如下：

①  高炉热风炉通过稳定烧炉，延长烧炉时间,缩短送风间隔时间，可提高风温20℃，降低焦比0.5%，以目前520kg/t计，燃料比可降低2.6kg/t；高炉以日产4500t/d计，日节焦11.7t/d,年节焦4095t/a，焦炭价格2500元/t，一年节约焦炭价格1023.75万元。

②  因为利用压缩空气代替热风炉冷风均压，相当于高炉增加了风量，每日可增加生铁产量铁44t/d,每年可增铁15400t/a，生铁利润按照150元/t。每年增产生铁利润为231万元。

③  因为使用压缩空气进行均压，每次均压需要压缩空气1600m³，压缩空气成本为0.1元/m³。每次均压成本为160元，40分钟换炉，每年压缩空气费用为201.6万元。

每年利润合计如下：

1023.75万元+231万元-201.6万元=1053.15万元

 投资回收期：5月

间接效益如下：
   ①  降低高炉运行波动，保证了炉况顺行，稳定生铁质量。
   ②  热风炉不受高炉生产制约，根据送风情况，随时更换热风炉，提高了风温，并保证了风温稳定。
   ③  减少热风炉误操作所引起高炉事故。
   ④  降低了高炉及热风炉操作人员劳动强度，使操作人员专职本职操作。

⑤  对于热风炉运行期间，由于煤气压力低，在规定时间内，烟道无法达到温度要求，形成被动换炉。采用无波动换炉技术，可以延长10%的烧炉时间，满足热风炉储存更多的热量，保证送风温度。

4  结语

  无波动换炉技术是一项新技术，效益可观，能够在现有热风炉工作基础上进行升级改造，新建热风炉系统可以作为配套设备，为高炉的稳定顺行创造有利条件。

参考文献

[1]  王华  《冶金热工基础》 中南大学出版社