刘挺

（梅山钢铁公司炼铁厂  南京  210039）

摘  要  梅钢炼铁厂有三座高炉，都是采用加湿鼓风模式。无论从工艺角度还是经济效益方面对高炉的顺行和成本有一定影响，导致高炉炉况波动的因素很多，比如高炉用料结构、焦炭质量、上下部制度的匹配等等，加湿鼓风就是往往被忽视的因素，加湿用不好不仅直接消耗了蒸汽，对高炉的理论燃烧温度和燃料比也产生了较大的影响。梅钢5高炉投产后近五年实际入炉湿份较高，平均在20～22g/m3左右，提高了燃料消耗和蒸汽消耗；计划通过项目推广，降低入炉湿份到年均18g/m3左右。

关键词  高炉  技术推广  加湿鼓风  炉热平衡 降低消耗

1  概述

梅钢炼铁厂有三座高炉，都是采用加湿鼓风模式。无论从工艺角度还是经济效益方面对高炉的顺行和成本有一定影响，导致高炉炉况波动的因素很多，比如高炉用料结构、焦炭质量、上下部制度的匹配等等，还有一些因素是变化过程缓慢，影响程度较小或是无法准确检测往往被操作者忽视。许多情况下，正是这些被忽视的影响因素导致了高炉炉况波动甚至失常，也带来了一系列的浪费导致成本升高。加湿鼓风就是往往被忽视的因素，加湿用不好不仅直接消耗了蒸汽，对高炉的理论燃烧温度和燃料比也产生了较大的影响；梅钢高炉加湿系统流量计控制一直存在问题加之南方一年四季相对湿度变化大，梅钢的冬季与夏季含湿量约相差20g/m³。虽然经过多次攻关，但加湿量仍难以稳定不能达到工艺要求，随着公司节能增效的要求提升，对加湿系统提出了更高要求，迫切需要通过推广项目形式，将目前的问题解决，满足生产物流需求。股份总部炼铁厂加湿系统稳定性非常高，加湿蒸汽消耗一直控制在较低的水平，并多次成功指导其它铁厂加湿方面的工作，具有非常丰富的实践经验。

2  项目实施情况

2.1现场调查诊断

移植项目确立前，技术双方通过多种形式进行沟通，双方的技术人员针对梅钢高炉加湿控制方式进行了交流，明确了加湿鼓风的作用及操作要点，同时对需达到的目标有了统一的认识，为下一阶段提出具体的解决方案奠定了基础。大家对其完善和提高也达成了初步的构想：

（1）5#高炉送风管道为配合实现自动加湿，安装送风湿度仪，通过调试使仪表精度达到要求。

（2）针对现场设备存在的问题，为实现高炉送风加湿自动控制的目标，需对系统中的主要设备如：加湿蒸汽流量计、压力、温度、送风湿度检测系统、加湿蒸汽流量调节阀等设备进行全面检查和调整，以满足自动串接控制的要求。

（3）在全部设备保持完好的基础上，根据梅钢的实际情况，编制相应的控制模型，并在恰当的时间进行控制模型的调试及系统联动调试，在高炉加湿时进行自动串级控制调节。

（4）开展人员技术交流，派遣人员到宝钢现场，学习宝钢现有高炉湿份操作控制技术，熟悉操作步骤。

2.2  项目实施情况

（1）指导对大气湿份计算及意义理解

首先从鼓风湿分变化范围、影响及存在的问题着手，摸清天气对鼓风湿分的影响，分析湿分对高炉热制度的影响，增加对加湿鼓风对高炉操作意义的理解（尤其是高炉休风恢复及全焦冶炼时，需要较高湿份）。

鼓风湿分由大气湿分和加入湿分两部分组成，大气湿分随着气温的升高，大气饱和湿分增加，温度不变时，随着相对湿度的提高，实际含湿量也会上升。可以说大气温度决定了湿分变化范围，相对湿度影响该温度下的实际湿分。梅钢地处长江下游年平均气温高、相对湿度大，因而湿分偏高。所以我们操作高炉时要关注一天内大气湿分的变化，在电脑画面上显示大气湿度，便于及时了解大气湿度变化情况。

鼓风所带入的湿分在风口回旋区发生如下分解吸热反应：H2O→H2+1/2[O2]-10.8MJ/m³反应消耗了风口回旋区的热量，使燃烧温度降低并导致焦比的升高。含湿量每增加1g/m³，理论燃烧温度降低7℃，焦比增加0.8kg/t，该湿分的分解热可以通过提高风温得到补偿。鼓风湿度对喷煤的影响也非常明显，湿分增加风口燃烧温度降低，直接影响煤粉的燃烧，限制了喷煤量的提高，所以我们要高煤比必须精确控制鼓风湿度的使用。

（2）优化入炉湿份控制方法

高炉湿分调剂基本通过加湿蒸汽流量计压力调节实现的，当高炉操作需要湿分时，我们的蒸汽消耗也随之增加，在大气湿度较高的季节里要求鼓风机房开始进行脱湿作业，脱湿后湿度在10g/m³左右。在夏季高炉需要湿分不大的情况下可以联系汽机进行湿度调节，避免了加湿蒸汽的消耗同时节约了汽机脱湿的电耗；高炉炉内当班人员要与汽机房人员保持密切联系，综合炉况、炉温判断所需湿度，要求汽机房对湿度进行控制，炉内人员跟踪调节效果，直到达到要求。

通过上、下部制度调节煤气流合理分布进而稳定高炉炉况、炉温，避免调整时出现反复，造成能源浪费。每天密切跟踪高炉炉温的变化趋势，经常到现场观察铁水稳定变化及风口明暗度变化，风口小盖窥视孔是否有水汽等现象，及时调节炉温达到稳定控制炉温，避免炉温大起大落，每天在操业会上对炉况进行细致分析，对每个班的炉温、加湿量、煤比、风温等相关参数进行统计，然后制定详细的操业方针；尤其是大幅度调节煤量的时候要更加谨慎的使用加湿，由于通过煤量调节炉温大概4小时后起作用比湿度调节滞后2个小时，避免出现炉温出现异常；

制定落实设备点检制度，增加点检频次，维护好加湿设备（现要求仪表每天进行加湿设备点检，遇到异常及时处理）减少因为设备原因造成的加湿量不准影响炉温，减少加湿蒸汽阀门的泄漏，避免不必要的浪费。

（3）优化改进加湿设备控制效果，避免加湿量波动

在宝钢本部技术人员及梅钢相关人员共同努力下，参照宝钢高炉控制模式，结合梅钢5高炉的自身装备特点,通过控制加入到冷风总管的加湿蒸汽量，达到高炉所要求的送风湿度值；通过送风总量与加湿蒸汽流量的比例，来修正送风湿度控制的输出值；通过送风流量，脱湿湿度计加湿蒸汽流量计算出送风湿度值，将该值与湿度检测装置的输出值进行比较，并输出偏差报警。

具体实施方案如下：

    1）蒸汽流量检测有时波动较大，可以在第一级流量计之前做一个移动平均，既取N个采样数据进行移动平均，从而取得较为平稳的采样数据;

    2）富氧流量与送风流量在加运算时进量程单位的转换；

    3）调湿蒸汽流量控制是前馈控制，因此控制时要根据以下公式进行运算：I=n*Ii+a+b

   其中：I:调湿蒸汽流量调节阀的设定值

 Ii：送风总流量=送风流量+富氧流量

n:比例设定值，经计算为1.4

a:送风湿度调节阀的输出

b:Bias  (-50%) 

4）在开始投入控制时，先把蒸汽流量调节阀设为手动，慢慢调节开度，使湿度检测值与湿度设定值一致后，将湿度比例设定器和蒸汽流量PID调节器设置为自动，再进行串接控制；

5）通过计算得到的湿度与检测出来的湿度进行比较，并进行偏差报警，增加湿度检测及加湿蒸汽流量控制画面显示；增加加湿蒸汽流量控制“手动”、“自动”、“串接”及湿度控制“手动”、“自动”控制选择，同时在画面上可以进行手动设置输出值；增加加湿蒸汽流量控制调节器及湿度控制调节器的PID参数设置界面及“a”值设置窗口。

6）对湿度计的现场安装提出整改建议：采样管路一般不超过5m，采样管路必须做好保温措施，管路上要采取多级减压排放并控制相应的排放量（排放量控制应掌握前大后小的原则）；在分析仪柜内控制进入探头的气体流量，一般为4L/M左右，压力在10k帕，控制盘内温度控制在45℃左右；

7）根据梅钢高炉现场实际情况，蒸汽流量检测计的位置对检测精度影响较大，建议进行位置改变，确保前10D、后5D的安装要求。

通过以上一系列改进措施送风湿度实际测量值与设定值基本接近，波动范围在1.5g/m³左右，控制效果良好。

3  项目指导实施后效果

通过项目推进实施及梅钢高炉操作人员共同努力，梅钢5高炉送风湿份明显降低，主要针对原鼓风加湿系统设备及操作认识上存在不足进行创新和改进，通过本项目研究探索了一套较为完善的高炉送风自动加湿模型，通过项目实施高炉工艺能根据送风管道湿度大小，正确控制工艺参数，合理控制加湿湿度，稳定炉况、炉温，通过技术推广交流使梅钢的高炉操作人员加深了对加湿鼓风的理解，提高了业务水平同时减少能源消耗，达到公司“绿色生产”目标。2019年送风湿度在17.8g/m3左右（10～12月份由于炉况异常，煤比较低在126kg/t,为控制理论燃烧温度有意提高湿份用量保炉况,未纳入统计），按高炉年平均风量6579m3/min折算，加湿蒸汽消耗量在原先基础上下降了0.87t/h，取得良好的经济效益，完成项目目标小于送风湿份小于18g/m3要求。

4  总结

（1）技术的成功推广，实现了梅钢高炉加湿控制技术的提升，提高了梅钢炼铁高炉加湿系统的设备管理水平;同时对炉内操作人员的操作习惯触动较大，避免一边风机房脱湿操作，一边高炉侧加湿操作，增强了成本意识。

（2）掌握了南京地区湿度变化规律，灵活运用汽机房对鼓风湿度进行调节，大大降低了能源消耗，根据鼓风湿度的在线监测稳定了鼓风湿度，及时调整风温、煤量等操作参数确保了高炉的稳定顺行。

（3）项目实施后，年高炉平均湿份下降2.2g/m3（从原先的20g/m3下降到2019年17.8g/m3），折算到加湿蒸汽消耗量下降了0.87t/h。以及湿份下降减少燃料比1.76kg/t的代替使用（考虑贡献系数0.5，年铁水产量335万吨），蒸汽节约成本99万左右，节约燃料成本177万，项目年效益达在276万左右。

5  参考文献

[1]周传典等.高炉炼铁生产技术手册.--北京：冶金工业出版社，2002.8：321-326.

[2]朱仁良等.宝钢大型高炉操作与管理.--北京：冶金工业出版社，2015.9：550-554.