CN110206749A - 一种高炉鼓风机的节能运行调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉鼓风机的节能运行调控方法，所述方法包括以下步骤：a.以喉部差压值为X轴、送风压力值为Y轴建立直角坐标系；b.绘制喘振控制线；c.在喘振控制线下方绘制一条节能运行线；d.对节能运行线进行调整，获得经济运行线；e.将喘振控制线整体下移一个安全裕度数值，得到防喘控制线；f.利用监视器实时监测鼓风机工况运行点的位置，通过调节风机静叶角度和喘振阀开度，使工况运行点落在经济运行线上。本发明在合理设置经济运行线和安全裕度数值的基础上对高炉鼓风机的运行状态进行调控，该方法既能防止工况运行点上升至喘振控制线，保证鼓风机安全运行，又可通过少放风、减少鼓风机电耗来降低动能成本，避免能源的浪费。

Description

一种高炉鼓风机的节能运行调控方法

技术领域

本发明涉及一种高炉鼓风机的调控方法，可减少能源的消耗，属于冶金技术领域。

背景技术

高炉鼓风机是炼铁高炉的心脏，是高炉最重要的动力设备，其作用是根据炉况的需要,不断给高炉鼓入一定压力和流量的空气,以保障高炉中燃烧的焦炭和喷吹的燃料所需要的氧气,克服料柱的阻力,确保炉顶维持一定的炉顶压力。鼓风机送风量的大小主要由风机静叶角度和喘振阀开度进行调节。高炉鼓风机的工况运行点可在以喉部差压值为X轴、送风压力值为Y轴的直角坐标系中表示，调大静叶角度，工况运行点向右移动，反之向左移动；调大喘振阀开度，工况运行点向下移动，反之向上移动。静叶角度越大，鼓风机电机做功就会越多，能耗越大。喘振阀开度大，放风就多，造成能源的浪费，不利于节能降耗。为保证设备稳定运行，鼓风机的工况运行点必须在直角坐标系中的喘振控制线以下（参看图1），否则防喘阀就会进入自动控制状态，自动打开喘振阀放风，影响高炉生产的正常进行。也就是说，在喘振控制线以下的区域内，工况运行点离喘振控制线越远，鼓风机运行越安全，但能源浪费也越严重。在生产过程中，工况运行点时时刻刻都在发生波动，需要不断进行调节，由于目前没有一种成熟的调控方法，操作人员只能根据经验来对静叶角度和喘振阀进行调节，控制效果受人为因素影响较大。为防止工况运行点进入喘振控制线，一般操作人员都是将工况运行点控制在离喘振控制线较远的位置，造成能源的严重浪费。因此如何更经济地控制工况运行点的位置，降低鼓风机电耗，就成为有关人员面临的课题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种高炉鼓风机的节能运行调控方法，在确保鼓风机安全运行的同时，最大限度地减少能源的浪费。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高炉鼓风机的节能运行调控方法，所述方法包括以下步骤：

a.以喉部差压值为X轴、送风压力值为Y轴建立直角坐标系；

b.以高炉鼓风机初始安装喘振试验数据为依据，在直角坐标系中绘制喘振控制线；

c.以高炉鼓风机各工况运行点的能耗数据为依据，在喘振控制线下方绘制一条节能运行线；

d.对节能运行线进行调整，获得经济运行线：

设置送风压力安全裕度数值，在Y轴方向上计算节能运行线上各点到喘振控制线的距离，将距离小于2倍安全裕度数值的点下移，使其到喘振控制线的距离等于2倍安全裕度数值，调整后的节能运行线即为经济运行线；

e.将喘振控制线整体下移一个安全裕度数值，得到防喘控制线；

f.利用监视器实时监测鼓风机工况运行点的位置，通过调节风机静叶角度和喘振阀开度，使工况运行点落在经济运行线上。

上述高炉鼓风机的节能运行调控方法，所述节能运行线的绘制方法如下：

①将风机的静叶角度设置为定值，通过调节喘振阀开度使风机工况运行点在以喉部差压值为X轴、送风压力值为Y轴的直角坐标系中上下移动，同时测量高炉鼓风机的功率，当高炉鼓风机的功率最小时，将风机工况运行点标记在直角坐标系中；

②以一定的步长改变风机的静叶角度，重复步骤①的操作，得到多个静叶角度下使高炉鼓风机功率最小的工况运行点；

③连接步骤②得到的多个工况运行点，得到所需的节能运行线。

上述高炉鼓风机的节能运行调控方法，所述风机静叶角度和喘振阀开度的调节方法如下：

Ⅰ.当鼓风机工况运行点在经济运行线以下时，若炉况需要加风，则通过关小喘振阀开度，使工况运行点回到经济运行线上；若炉况不需要加风，则分次进行调整，每次将静叶角度和喘振阀开度调小一定值，一次调整到位后再进行下一次的操作，直至工况运行点回到经济运行线上；

Ⅱ.当鼓风机工况运行点在经济运行线与防喘控制线之间时，分次进行调整，每次将静叶角度和喘振阀开度调大一定值，一次调整到位后再进行下一次的操作，直至工况运行点回到经济运行线上；

Ⅲ. 当工况运行点在防喘控制线以上时，首先调大2°喘振阀，使工况运行点落回到经济运行线上或线下，然后再按照Ⅰ或Ⅱ的方法进行调整。

上述高炉鼓风机的节能运行调控方法，所述送风压力安全裕度数值设置为10Kpa。

本发明在合理设置经济运行线和安全裕度数值的基础上对高炉鼓风机的运行状态进行调控，该方法既能防止工况运行点上升至喘振控制线，保证高炉鼓风机安全运行，又可通过少放风、减少鼓风机电耗来降低动能成本，避免能源的浪费。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是喘振控制线、防喘控制线和经济运行线示意图。

具体实施方式

本发明解决的问题是如何更经济地控制高炉鼓风机工况运行点位置，降低高炉鼓风机电耗，且能够使鼓风机安全稳定运行。

本方法主要通过合理操作静叶角度、喘振开度，达到使鼓风机安全、经济运行的目的。

为保证鼓风机安全稳定运行，鼓风机运行程序编程上均设有保护程序，工况运行点一旦进入喘振控制线以上的防喘振区域，防喘阀就会进入自动控制状态，自动打开喘振阀放风，影响高炉正常生产。工况运行点在生产过程中时时刻刻都在发生波动，为达到节能降耗的目的，本发明在喘振控制线下方设置了经济运行线，为保证生产的顺利进行，避免工况运行点进入防喘振区域，在绘制经济运行线时还设置了安全裕度值。对高炉鼓风机进行调控的目标就是将工况运行点调节到经济运行线上，这种调控方法不仅可使鼓风机经济运行，还可满足生产顺行要求。需要说明的是，当工况运行点与经济运行线的距离小于一个设定值（例如1 Kpa）时，即可认为工况运行点在经济运行线上，所谓将工况运行点调节到经济运行线上是指将工况运行点调节到经济运行线附近。

通过总结分析工况运行点在经济控制线上的运行轨迹曲线，我们将工况运行点超出经济运行线的安全裕度数值设定为10Kpa，由于安全裕度数值的存在，工况运行点正常波动时不会上升到喘振控制线。

本方法的具体步骤：

a.以喉部差压值为X轴、送风压力值为Y轴建立直角坐标系（与传统调控方法一致）；

b. 以高炉鼓风机初始安装喘振试验数据为依据，在直角坐标系中绘制喘振控制线（与传统调控方法一致）；

c.以高炉鼓风机各工况运行点的能耗数据为依据，在喘振控制线下方绘制一条节能运行线，具体方法如下：

①将风机的静叶角度设置为定值，通过调节喘振阀开度使风机工况运行点在以喉部差压值为X轴、送风压力值为Y轴的直角坐标系中上下移动，同时测量高炉鼓风机的功率，当高炉鼓风机的功率最小时，将风机工况运行点标记在直角坐标系中；

②以一定的步长改变风机的静叶角度，重复步骤①的操作，得到多个静叶角度下使高炉鼓风机功率最小的工况运行点；

③连接步骤②得到的多个工况运行点，得到所需的节能运行线；

d.对节能运行线进行调整，获得经济运行线：

设置送风压力安全裕度数值为10Kpa，在Y轴方向上计算节能运行线上各点到喘振控制线的距离，将距离小于2倍安全裕度数值（即20Kpa）的点下移，使其到喘振控制线的距离等于2倍安全裕度数值，调整后的节能运行线即为经济运行线；

e.将喘振控制线整体下移一个安全裕度数值，得到防喘控制线；

f.利用监视器实时监测鼓风机工况运行点的位置，通过调节风机静叶角度和喘振阀开度，使工况运行点落在经济运行线上，具体方法如下：

Ⅰ.当鼓风机工况运行点在经济运行线以下时，若炉况需要加风，则通过关小喘振阀开度，使工况运行点回到经济运行线上；若炉况不需要加风，则分次进行调整，每次将静叶角度和喘振阀开度调小一定值，一次调整到位后再进行下一次的操作，直至工况运行点回到经济运行线上。例如工况运行点高出经济运行线5Kpa以内时，一次调整即可，如果工况运行点高出经济运行线5Kpa以上，10Kpa以内，分两次调整，一次调整静叶角度和喘振阀开度0.5°；

Ⅱ.当鼓风机工况运行点在经济运行线与防喘控制线之间时，分次进行调整，每次将静叶角度和喘振阀开度调大一定值，一次调整到位后再进行下一次的操作，直至工况运行点回到经济运行线上；

Ⅲ. 当工况运行点在防喘控制线以上时（例如在一个料批约10分钟内，工况运行点从经济控制线缓慢上升了10Kpa，进入防喘振区域且一值保持没有下降），首先调大2°喘振阀，使工况运行点落回到经济运行线上或线下，保证风机安全运行，不发生放风事故，然后再按照Ⅰ或Ⅱ的方法进行调整。

本发明在合理设置经济运行线和安全裕度数值的基础上对高炉鼓风机的运行状态进行调控，优化了鼓风机静叶角度、喘振阀开度的控制过程，做到少放风，多鼓风到高炉，降低动能成本，提高鼓风机工作效率，使鼓风机经济、安全运行。本发明为高炉鼓风机节能运行提供了一套完整控制方案，解决了生产与设备运行中的一些矛盾，既保证了设备安全，也减少了能源消耗，相比原来的粗放式操作，月节约电耗30余万元。

Claims (4)

1.一种高炉鼓风机的节能运行调控方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

a.以喉部差压值为X轴、送风压力值为Y轴建立直角坐标系；

b.以高炉鼓风机初始安装喘振试验数据，在直角坐标系中绘制喘振控制线；

c.以高炉鼓风机各工况运行点的能耗数据为依据，在喘振控制线下方绘制一条节能运行线；

d.对节能运行线进行调整，获得经济运行线：

设置送风压力安全裕度数值，在Y轴方向上计算节能运行线上各点到喘振控制线的距离，将距离小于2倍安全裕度数值的点下移，使其到喘振控制线的距离等于2倍安全裕度数值，调整后的节能运行线即为经济运行线；

e.将喘振控制线整体下移一个安全裕度数值，得到防喘控制线；

f.利用监视器实时监测鼓风机工况运行点的位置，通过调节风机静叶角度和喘振阀开度，使工况运行点落在经济运行线上。

2.根据权利要求1所述的一种高炉鼓风机的节能运行调控方法，其特征是，所述节能运行线的绘制方法如下：

①将风机的静叶角度设置为定值，通过调节喘振阀开度使风机工况运行点在以喉部差压值为X轴、送风压力值为Y轴的直角坐标系中上下移动，同时测量高炉鼓风机的功率，当高炉鼓风机的功率最小时，将风机工况运行点标记在直角坐标系中；

②以一定的步长改变风机的静叶角度，重复步骤①的操作，得到多个静叶角度下使高炉鼓风机功率最小的工况运行点；

③连接步骤②得到的多个工况运行点，得到所需的节能运行线。

3.根据权利要求1或2所述的一种高炉鼓风机的节能运行调控方法，其特征是，所述风机静叶角度和喘振阀开度的调节方法如下：

Ⅰ.当鼓风机工况运行点在经济运行线以下时，若炉况需要加风，则通过关小喘振阀开度，使工况运行点回到经济运行线上；若炉况不需要加风，则分次进行调整，每次将静叶角度和喘振阀开度调小一定值，一次调整到位后再进行下一次的操作，直至工况运行点回到经济运行线上；

Ⅱ.当鼓风机工况运行点在经济运行线与防喘控制线之间时，分次进行调整，每次将静叶角度和喘振阀开度调大一定值，一次调整到位后再进行下一次的操作，直至工况运行点回到经济运行线上；

Ⅲ. 当工况运行点在防喘控制线以上时，首先调大2°喘振阀，使工况运行点落回到经济运行线上或线下，然后再按照Ⅰ或Ⅱ的方法进行调整。

4.根据权利要求3所述的一种高炉鼓风机的节能运行调控方法，其特征是，所述送风压力安全裕度数值设置为10Kpa。