裴永红，叶宗春

（马鞍山钢铁股份有限公司，安徽马鞍山 243000）

【摘 要】 分析了自动拨风工艺现状，阐述了基础控制技术，针对不同风压参数高炉供风系统的拨风安全性问题，研究出一种控制方法，实时采集系统风压参数，在控制单元中设置拨风阀开度控制曲线及拨风阀开启条件，显著提高了拨风工艺性能，实现了不同风压高炉供风系统安全可靠的自动拨风。

【关键词】 高炉供风；不同风压；自动拨风；工艺技术

引言

高炉供风对炼铁生产具有极其重要作用。高炉生产特性决定了鼓风机组与高炉是一对一的供风方式，鼓风机组一旦出现故障停机、供风中断，即会造成高炉断风、风口灌渣等严重事故，企业直接和间接经济损失很大。为避免以上生产事故发生，冶金行业的高炉供风系统普遍采用了拨风工艺装置。生产中，一旦某一台鼓风机组出现异常并失去供风能力，拨风工艺装置及时将处于正常运行鼓风机组的部分风量拨送至异常鼓风机组所对应高炉，从而可有效避免高炉断风事故。

1 工艺现状

2 座及以上高炉的供风系统，都具备了实施拨风工艺的条件。拨风工艺装置包括拨风阀组和控制单元两个部分，拨风阀组设置在高炉鼓风站供风管道现场，拨风阀组由拨风阀、隔离阀和拨风管道组成。为了确保拨风的时效性，拨风阀通常选用气动蝶阀，控制单元设置在高炉鼓风站控制室，负责采集鼓风机组异常停机等信息，判断拨风允许条件并向拨风阀发出 开启指令，实现供风系统自动拨风。^［1］ 目前，行业的高炉供风系统拨风工艺装置都是采取拨风阀全开全关控制方式，通过调整拨风阀组的隔离阀开度可对拨风量进行适度控制。这种拨风工艺装置和控制方式在实际供风压力参数相同或相近的高炉供风系统中发挥了重要作用，拨风过程也是安全可靠的，但在不同炉容、不同供风压力参数的高炉供风系统，以及炉容虽然相同但实际供风压力参数有明显差异的生产情景，使用这种拨风工艺装置和控制方式就会存在诸多安全隐患。若较低风压的鼓风机组出现异常，拨风阀打开混风瞬间，会使较低风压的高炉风量、风压快速上升，直接影响到高炉安全生产。若较高风压的鼓风机组出现异常，拨风阀打开混风瞬间，因供风管道容积作用，较高风压鼓风机组供风管道的风压仍然存在，可能会导致较低风压的高炉风量、风压突然上升，影响高炉炉况。若两台鼓风机组的供风压力差异很大，极易引起较低风压的鼓风机组安全保护动作，导致事故扩大。

鉴于以上情况，为了保障拨风过程安全，行业内被动采取各种做法。例如，根据经验减小隔离阀开度来增加管路系统阻力，实行较高风压高炉向较低风压高炉拨风。但较低风压高炉向较高风压高炉安全拨风问题难以解决，即只能实现单向拨风。又如，当炉容相同高炉的实际供风压力参数有明显差异时，人为将拨风工艺装置从生产系统中退出停用，当实际供风压力参数相同或相近时，再投入拨风工艺装置，等等。显然这些做法不仅大大削弱了拨风工艺装置的功能作用，同时也影响了高炉的安全供风保障。

2 拨风工艺基础控制

控制单元是拨风工艺装置的关键环节，控制单元设计方案的优劣很大程度上决定了拨风工艺过程的安全性和可靠性，控制单元的设计要充分考虑 拨风允许条件和系统关联因素。

2.1 拨风条件设计鼓风机组“故障停机”会造成高炉断风，鼓风机组转入“安全运转”，会出现静叶角度关至最小、防喘振阀打开，同样会造成高炉断风，故此，需将“故障停机”和“安全运转”信号采集传送至控制单元，两者为并列关系，是允许拨风的前提条件。为防止拨风时正常运行鼓风机组的供风流入异常鼓风机组内部，造成其转子反向转动和设备损坏，需将异常鼓风机组的逆止阀关闭信号采集传送至控制单元，是允许拨风必要条件之一。拨风时，即出现一台鼓风机组向两座高炉供风情况，2座高炉的风量、风压与正常生产时相比会有大幅度下降，为避免对高炉炉况产生严重影响，同时要确保正常运行鼓风机组设备安全，需要设置风量、风压设定值，控制单元实时采集鼓风机组出口风量、风压参数并与设定值进行比较，当实际风量、风压不小于设定值时，即可安全拨风，这是允许拨风的又一必要条件。以上允许拨风条件均满足时，控制单元即刻向拨风阀发出开启指令，供风系统进入拨风状态。

2.2 系统关联设计

大型高炉鼓风机组正常运行中都是执行定风量或定风压自动控制。拨风时，仅有 1 台鼓风机组向 2 座高炉供风，处于正常运行鼓风机组的出口风量和风压参数必然会出现很大变化。若是执行定风量控制，静叶角度会一定程度关小，2座高炉的风量、风压都会进一步减少，严重影响拨风效果和高炉炉况。若是执行定风压控制，静叶角度会急剧增大，严重危害鼓风机组安全运行。为防止以上情况发生，设计控制单元在向气动拨风阀发出开启指令时，同时向正常运行鼓风机组发出定风量或定风压控制信号，从自动转为手动指令。^［2］ 

2.3 控制逻辑

拨风工艺基础控制逻辑，见图1。^［3］

3 不同风压参数拨风工艺控制

3.1 总体思路

实时采集 2 座高炉的实际供风压力参数，在控制单元中设置不同供风压力参数差值对应的拨风阀开度和开启条件。拨风时，控制单元识别出较低或较高风压鼓风机组异常信息并按照拨风阀开启图1 控制逻辑图控制策略向拨风阀发出指令，提高拨风阀打开混风瞬间的系统稳定性，从而可实现不同风压参数的自动拨风。

3.2 拨风阀开度和风压差值控制范围

拨风阀选用的是蝶阀，因开度在15°～70°之间，具有近似的对数流量特性，节流和流量调节性能好，故可选定15°为最小开度，70°为最大开度。根据国内冶金行业情况调研，在同一座高炉鼓风站的供风系统，不同高炉的实际供风压力参数差值一般不会大于 0.25 MPa，故可确定供风压力差值控制范围为0～0.25 MPa。

3.3 拨风阀开启控制策略

当较低风压鼓风机组出现异常，较高风压鼓风机组向较低风压鼓风机组所对应的高炉拨风时，2 座高炉的实际供风压力参数差值与对应的拨风阀开度设置，见图2。

当较高风压鼓风机组出现异常，需要较低风压鼓风机组向较高风压鼓风机组所对应的高炉拨风，控制单元设置拨风阀开启条件，当监测到两台鼓风机组出口风压参数相等时再发出拨风阀开启指令，拨风阀开度设置为70°，也可设置为全开。在高炉正常供风生产中，一旦某一台鼓风机组出现异常并失去供风能力，控制单元即根据基础控制逻辑和拨风阀开启控制策略向拨风阀发出开启指令，实现自动拨风。

4 结束语

在高炉鼓风站的供风系统，不同高炉实际供风压力有差异的情况并不鲜见，研究出的拨风阀开度和开启条件控制方法，可有效解决不同风压参数的高炉供风系统安全可靠拨风问题，显著提高了拨风工艺装置的性能和适用范围，该控制技术在马钢2 500 m³ 、3 200 m³ 、4 000 m³ 高炉供风系统试验性使用效果较好。

［参 考 文 献］

[1] 陈玉俊，张云霞 . 高炉鼓风机快速拨风控制系统的应用与改进[C］//全国冶金自动化信息网2012年会论文集.2012：31-34.

[2] 徐永强 . 高炉鼓风机自动拨风系统的设计与应用［J］. 冶金自动化，2016，40（1）：69-73.

[3] 全国钢铁标准化技术委员会 .高炉自动拨风安全技术规范：YB/ T 4489—2015［S］.北京：冶金工业出版社，2015.