新抚钢3 号高炉鼓风机运行状况分析

王建同，付 江

（1.中冶京诚工程技术有限公司，北京100176；2.抚顺新钢铁有限责任公司，辽宁113001）

0 引言

高炉鼓风机是高炉生产的一个主要设备，其作用是向高炉送风，以提供高炉中燃料燃烧所需的氧气；同时还要提供一定的送风压力以克服全部送风系统的阻损，最终保证高炉维持一定的炉顶压力。因此，对高炉鼓风机进行科学选型以保证高炉正常生产，是高炉公辅设计中的一个重要的内容，如果风机选型不当，对高炉的正常生产以及对鼓风机自身都会带来较大的影响。

抚顺新钢铁有限责任公司（下称新抚钢）3 号高炉于2005 年建成投产，公称炉容450 m3，配置了陕西鼓风机厂制造的AV45-12 轴流风机。但自高炉投产以后，随着高炉生产情况的调整以及强化程度的提高，发现该风机经常性的自动跳闸放风，导致操作人员不得不对风机持续进行放风操作，以避免出现风机频繁跳闸的情况。本文介绍了新抚钢3 号高炉及风机实际运行情况，对引起风机自动跳闸放风的原因进行了分析。通过将3 号高炉实际需要风机运行工况与风机原设计工况点比对，发现了该风机异常运行的原因，并提出了改造方案。

1 新抚钢3 号高炉及风机实际运行情况

关于新抚钢3 号高炉及其配套风机，经现场搜集设备资料和实际调查高炉生产状况，获得了钢3号高炉相关数据。3 号高炉生产数据如表1 所示，风机参数如表2 所示。3 号高炉风机计算机实际监控画面如图1 所示。根据搜集风机设备资料数据及现场风机监控画面显示数据可以发现下述情况：

图1 3 号高炉风机控制画面

表1 3 号高炉生产数据

表2 3 号高炉风机参数

（1）风机选型时确定的主要工况运行参数（铭牌参数） 为：风机出口压力～300 KPa，风量～1 774 Nm3/min。

（2）从3 号高炉风机计算机监控画面上可以看到，目前的高炉鼓风机运行工况点（放风状态下）距离报警线、防喘振线都非常近。

2 高炉风机异常运行状态原因分析

2.1 高炉实际需要风机运行参数理论计算

根据现在3 号高炉日产量1 800 吨铁水要求，以及目前的燃料比（540 kg/t，其中喷煤155 kg/t）、炉顶压力（165 kPa）、全压差（114 kPa）等生产数据，可以对适合目前高炉生产条件的风机进行理论选型。

（1）所需风机出口压力计算。根据公式：鼓风机出口所需压力=炉顶压力+炉内料柱阻损+送风管路系统的阻力损失[1]，其中送风管路系统阻损根据现有数据可以确定为38 kPa。所以，3 号高炉风机出口压力可以计算出结果约为320 kPa（相对压力）。

（2）所需风机风量计算。根据公式：不富氧入炉风量=高炉日产铁水量×吨铁耗风量，其中吨铁耗风量，根据现有高炉燃料比可以取值为1 310 Nm3/t，则不富氧时的入炉风量计算结果为1 640 Nm3/min；又根据富氧时的入炉风量计算公式：富氧入炉风量=不富氧入炉风量×富氧折算系数，其中富氧折算系数，根据现有的富氧量（4 800 Nm3/h）经计算可取值为0.82，则富氧时的入炉风量计算结果为～1 350 Nm3/min。

依据上述计算，目前3 号高炉实际需要的风机运行参数理论计算数据应为：风机出口压力～320 kPa，风机出口风量～1 380 Nm3/min（含30 Nm3/min的管路漏风损失）。

2.2 风机异常运行状况分析

通过上述计算可以看出，风机原设计工况点与实际需要的工况点相比，原设计工况点处于目前风机运行工况点的右下侧，距离喘振报警线和防喘振线比较远，不易发生风机跳闸现象，此时风机可以安全稳定运行，也不用放风。

由于抚顺新钢铁3 号高炉原始设计资料遗失，我们没有找到高炉初始设计时的设计生产指标，故假定高炉设计指标与风机铭牌指标一致。那么可以看到目前高炉的运行状况相比初始设计指标有两处明显的不同：一是高炉实际所需入炉风量偏低，特别是在采取高富氧的强化措施之后，这更导致高炉风机出口风量降低；二是更高的顶压操作导致风机出口压力增大。这两个生产条件的变化就会导致风机实际运行工况点会向左上方移动，处于超过报警线，并且非常接近防喘振线的位置，所以一旦高炉送风系统有微小的工况波动，风机运行点就可能就会越过防喘振线，引起风机跳闸。因此实际操作中，风机操作人员不得不在维持风机出口压力的同时，加大风机出口风量（但又不能鼓入炉内），以向右移动风机工况点远离喘振报警线和防喘振线。

综上所述，3 号高炉风机需要持续放风以维持风机正常运转的原因，这就是风机选型时预定的高炉生产状况与高炉实际的生产状况差别较大所导致。

3 高炉操作拟采取应对措施的分析

根据上述分析，为保证3 号高炉风机安全稳定运行，目前可以考虑以下的应对处理措施：

（1）提高风机出口风压和风机出口压力限制，主要通过风机返厂增加1 级叶片实现；

（2）降低高炉炉顶压力；

（3）维持目前状态，风机放风运行。

这三种措施也会带来不同问题：对于风机加级改造，转子返厂一般需要1 个月左右的改造周期，但目前3 号高炉有备用风机，风机改造不会对3 号高炉的正常生产带来较大影响；对于降低炉顶压力，这必然需要调整3 号高炉的操作制度，肯定会对高炉的生产指标带来较大影响；对于风机继续放风运行，也就是维持目前的实际生产状况，肯定会增加电耗，并同时产生较大噪声。

4 高炉风机改造方案的确定

根据上述分析，建议新抚钢宜对3 号高炉风机进行加级改造，以保证风机运行工况点能适应目前的高炉生产需求。考虑到高炉的实际风量、风压需求，结合风机供货厂家进行的理论计算，本文对3号高炉生产指标和风机运行参数进行了测算。风机改造后3 号高炉生产指标测算如表3 所示，风机参数测算如表4 所示。风机改造前后控制画面对比模拟如图2 所示。

表3 风机改造后3 号高炉生产指标测算

表4 风机改造后3 号高炉风机参数测算

图2 中，左边的工况点和4 条虚线，为风机改造后工况点和风机喘振线、防喘振线、喘振报警线以及出口压力限制线；右边的工况点和4 条实线，为风机改造前工况点和风机喘振线、防喘振线、喘振报警线及出口压力限制线。从图2 可以看到，由于风机加级后出口压力限制线向上移动，防喘振线向左向上移动，风机工况点虽然因为出口风量减少也会向左略有移动，但与报警线仍有一定间隔，可以保证风机的安全平稳运行。

图2 风机改造前后控制画面对比模拟

这种情况下，不仅风机出口风量可以降低不用再放风，直接减少了放风带来的能源消耗，而且还可以适当摸索提高炉顶压力（此时高炉可以接受更大的入炉风量），有助于对高炉进一步强化操作[2]。考虑到前文的风机异常原因分析和上述的风机改造结果计算和模拟，最终新抚钢公司确定了对3 号高炉风机改造的措施，即择机将该风机送回陕鼓厂进行加级改造。

5 结语

通过对新抚钢3 号高炉风机异常运行状况的分析，结合风机改造结果计算和模拟，最终确定了3号高炉风机改造的方案和措施，即将该风机送回陕鼓厂进行加级改造。下一阶段还将跟踪风机改造后的实际工作情况，以确定改造的实际效果。此次3号高炉风机改造为今后高炉风机选型提供了借鉴，同时也积累了经验。

（1）高炉风机在选型时，一定要确保设计预定的风机工况与风机实际运行状况基本一致，不能有太大的偏差。否则肯定会出现问题，要么会影响风机安全、高效、低耗运行，要么就会迫使高炉不能按照操作者的要求工况进行生产。

（2）关于风机改造后的工作状态，可以通过理论计算模拟出来，为风机进行改造的决策提供依据。