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高炉鼓风机BPRT同轴机组的自动控制与节能运行分析【摘要】介绍了高炉鼓风机BPRT机组的自动控制特点和节能分析。
【关键词】BPRT；节能【Abstract】This paper introduced an automatic control characteristic and energy saving analysis of BPRT unit of blast furnace blower【Key words】Blast Furnace Power Recovery Turbine；energy conservationBPRT（Blast Furnace Power Recovery Turbine）装置是一种节能环保装置，是高炉鼓风与高炉煤气与压透平发电装置合二为一的装置。
它是把以往高炉减压阀组白白浪费掉的煤气余压余热能量加以利用，使其通过煤气透平转化为机械能，并将回收的能量直接补充高炉鼓风记得能耗，避免能量转换的损失，使驱动鼓风机的电机降低电流而节能。
该机组既能满足高炉供风工艺的需要，又能通过同轴透平膨胀机把高炉煤气的余压余热、转换为旋转机械能直接传递给压缩机轴端、降低电机出力，达到能量回收的目的。
一、机组概况二、BPRT机组运行要求及自动控制：高炉生产时如果炉顶压力不稳，会引起炉内反应的剧烈波动。
炉压高于额定值时，会使炉内煤气气流分布不均，引起崩料，而当炉内压力低于额定值时，会引起炉内煤气体积增大，气流压力损失增大，煤气流速上升，使炉喉磨损严重，更有甚者会引起炉顶设备事故。
因此，作为能量回收设备，投入运行的先决条件是在任何情况下均能保证炉压稳定。
电动机提供透平机与鼓风机功率之间的差额，补充鼓风机所需的功率，从而保证高炉鼓风机正常运转。
电动机与煤气透平间用离合器联接，当煤气透平转速升到3000r/min时离合器自动啮合，使煤气透平与电机一起驱动轴流压缩机。
当煤气透平自身有故障时，煤气透平转速降到2900r/min时离合器自动脱开，不影响轴流压缩机向高炉正常送风。
中钢炼铁1#、4#、5#高炉鼓风机自动拨风系统摘要：为了解决高炉因鼓风机突然跳闸造成炉膛“坐料”、风口“灌渣”问题关键词：高炉；鼓风机；拨风中钢炼铁1#、4#、5#高炉自2008年投产以来，由于各种原因相继发生鼓风机事故跳闸，造成高炉事故断风，致使高炉风口灌渣事故发生.高炉风口灌渣事故不仅造成更换风口的直接经济损失，如风口设备费和人工费；间接经济损失更惨重，如停产及恢复炉况造成的经济损失。
本文详细介绍了中天钢铁1#、4#、5#高炉的自动拨风系统，论述了该系统的设计思想、系统组成、系统运行情况、plc 系统的硬件与软件构成。
1.鼓风机系统配置说明1#、4#550m3高炉配置鼓风机型号为av45-12，进口冷风流量2200 m3/min，出口冷风压力0.39mpa，常用冷风压力为0.28--0.29mpa。
5#850m3高炉配置鼓风机型号为av56-13，进口冷风流量3150m3/min，出口冷风压力0.45mpa，常用冷风压力为0.33--0.34mpa。
送风管道通径都为1200mm。
1#高炉鼓风机位于1#高炉鼓风机房，4#、5#高炉鼓风机同在4#高炉鼓风机房，两地相距约200米，中间有一根离心备用鼓风机送风管道相连。
（如下图1）2.拨风系统设计方案在1#、5#高炉之间增加自动拨风系统一套（因1#高炉与5#高炉工作压力相差较大，1#高炉向5#高炉拨风时，无法满足两个高炉的最低工作压力，因此只能5#高炉向1#高炉拨风），当1#高炉鼓风机故障跳机时，5#高炉鼓风机通过拨风管道自动往1#高炉冷风系统拨风，使1#高炉不至于风口灌渣，并在一段时间内维持较低的生产压力。
拨风管道可利用1#高炉离心备用风机冷风管道。
在4#、5#高炉之间增加自动拨风系统一套，当4#或5#高炉其中一台鼓风机故障跳机时，4#、5#高炉鼓风机通过拨风管道自动往对方高炉冷风系统拨风，使故障高炉不至于风口灌渣，并在一段时间内维持较低的生产压力。
高炉鼓风机参数一、引言高炉鼓风机是高炉炼铁过程中至关重要的设备之一。
它通过提供高压空气使炉内燃烧充分，保证高炉正常运行。
高炉鼓风机的参数对于高炉炼铁工艺的稳定性和效率起着关键性的作用。
本文将详细介绍高炉鼓风机的主要参数及其重要性。
二、风量风量是高炉鼓风机的重要参数之一，它表示单位时间内通过鼓风机的空气量。
风量的大小直接影响到高炉的冶炼能力和产量。
通常情况下，高炉的风量需根据高炉的规模和炼铁工艺来确定，一般以立方米/小时为单位。
三、风压风压是指鼓风机出口的空气压力。
高炉鼓风机需要产生足够的风压，以克服高炉内的阻力，将空气送入炉腔。
风压的大小与高炉的高度、炉内负荷以及炉渣特性等因素有关。
合理的风压能够保证燃烧充分，提高高炉的冶炼效率。
四、功率功率是高炉鼓风机的电机功率，用于驱动鼓风机正常运转。
功率的大小与高炉的规模、风量和风压有关。
高炉鼓风机的功率应根据实际需要进行合理选取，以保证鼓风机的正常运行，并尽可能减少能耗。
五、转速转速是指鼓风机旋转的圈数，通常以转/分钟为单位。
高炉鼓风机的转速与风量、风压以及鼓风机的结构有关。
合理的转速能够保证风量和风压的稳定性，同时减少鼓风机的噪音和振动。
六、效率效率是高炉鼓风机的重要指标之一，表示鼓风机的能量转换效率。
高效率的鼓风机能够提高能源利用率，减少能耗。
鼓风机的效率与其结构设计、风叶形状以及传动装置等因素有关。
高炉鼓风机的效率需根据实际情况进行合理选取，以达到节能降耗的目的。
七、温升温升是指高炉鼓风机在运行过程中的温度升高。
温升的大小与鼓风机的负荷、风量以及传热方式有关。
合理的温升能够保证鼓风机的正常运行，同时减少对环境的热污染。
八、噪音噪音是高炉鼓风机在运行过程中产生的声音。
噪音的大小与鼓风机的转速、风量以及结构设计有关。
过大的噪音会对工人的健康和工作环境造成影响。
合理的设计和维护能够降低鼓风机的噪音水平，保证工作场所的安静。
九、维护周期维护周期是指高炉鼓风机进行例行维护的时间间隔。
高炉的“心脏”—鼓风机原理及问题处理【案例概述】鼓风机通过吸进大量空气经过加压，增大了空气的压力，从而形成一定的压力和流量的气体。
经过风压以及风量调节之后，输入到高炉的一种动力机械。
鼓风机的作用：高炉冶金生产中需要大量的氧气作为化学反应的原料，从而为高炉中的烧结矿料能充分燃烧。
鼓风机通过吸入大量空气进行加压，形成一定的风压和风量，最终输入高炉中燃烧。
高炉鼓风机是高炉生产运行的关键，从高炉的英文名称“BlastFurnace”可以看出，Blast指的就是鼓风的意思。
可以说，高炉鼓风机就是高炉的心脏，为高炉运行提供源源不断地动力。
实际生产中经常说的“有风才有铁”就是这个道理。
按照目前的国内高炉实际运行情况估计，国内高炉保守数量900座，风机数量与高炉数量比例1.2，那么鼓风机数量在1080台左右。
提高鼓风机的效率、稳定率对于国内炼铁工业的稳定和成本控制具有十分关键的意义。
一、分类鼓风机的类型很多，按照鼓风机的动力类型、气流方向等进行划分，可以分为以下几种：1.驱动类型:对大容量高炉鼓风机组，通常分为汽动机组和电动机组，电动鼓风机组由电动机驱动风机运转，对厂区电力系统的稳定性要求较高；汽动鼓风机组由汽轮机驱动风机运转，对汽轮机、锅炉及其辅机系统的稳定性要求较高。
2.气体流动方向分为罗茨式鼓风机、轴流式鼓风机、离心式鼓风机。
二、风机选型目前国内外的高炉鼓风机均采用叶片式风机,主要有离心式和轴流式两大类。
离心鼓风机具有结构简单,运行可靠,设计点效率高,噪声较小等优点；轴流式鼓风机具有结构紧凑、体积小、重量轻、负荷调节性好、使用范围宽、风机转动惯量小、电机易启动等特点,所以在大型化和现代化高炉上被广泛使用。
离心式鼓风机结构简单,安全可靠,但其体积庞大,转子特重,安装和维护不方便,电机的启动也非常困难。
另外还要附加盘车等辅助装置,使成本提高,所以在大型高炉上通常不采用该种风机。
但是,使用离心式鼓风机可以比使用轴流式风机少用一台风机和电机,减少设备的一次性投入,运行3年左右即可收回购买轴流式风机多支出的投资。
高炉轴流风机防喘振控制系统优化及实验摘要：针对萍钢4#高炉鼓风机存在的问题，阐明了防喘振控制优化的方案，包括工况点沿防喘线精确控制，入口温度对喉部差压、出口压力的补偿，提出了控制优化的具体实施方法，优化达到了预期目标。
【关键词】轴流风机防喘振优化实施一、前言高炉鼓风机是高炉炼铁生产的关键动力设备，为确保鼓风机的安全稳定运行，在其控制系统中必须配备防喘振自动控制，并应兼顾高炉生产、机组安全、节能降耗等各方因素，高炉作为鼓风机供风的负载，炉内状况瞬息万变，鼓风阻力发生扰动，控制系统将使防喘振阀动作，就会在高炉意外崩料和风机喘振之间处于两难的境地，本文以萍乡钢铁公司4#高炉鼓风机的防喘振控制优化为例，阐述控制系统在防喘振调节过程中如何保证送风压力的稳定性，在安全运行前提下充分发挥风机能力，进而为高炉稳产、高产奠定基础。
二、存在的问题萍乡钢铁公司4#高炉采用AV45-13全静叶可调式轴流风机，由于防喘振控制侧重于保护鼓风机，加之防喘振控制品质不高，2010年投产以来，防喘振控制系统运行状况不甚理想，主要表现在以下几方面：1）防喘阀开度基本在10%左右，轴流风机经常处于放风状态，造成大量无谓能量损失，放风噪声污染严重。
2）防喘振的控制品质有待提高：一旦高炉路况不顺，鼓风阻力增大使风机工况点进入调节区时，通常是采用人工紧急干预打开防喘阀使工况点回到稳定工作区，保守的安全意识使工况点总是远离防喘振线。
3）不同入口温度对风机喘振性能有较大影响，采用固定的喘振性能曲线不能真实地反映风机喘振性能，一方面可能影响风机的安全、稳定运行，另一方面可能制约风机供风能力的充分发挥。
三、防喘振控制优化方案1．防喘振控制优化的先决条件为了实现防喘振控制的优化，必须借助于性能优良的PLC系统。
PLC的高速运算性能可使用户程序的扫描周期在10毫秒级，为有效克服鼓风阻力瞬变扰动成为可能；PLC丰富的运算和编程功能可以实现各种先进控制算法，达到预期的控制效果；PLC的高可靠性，实现风机控制系统的安全运行进而确保风机的安全可靠运行。
*钢铁股份有限公司五、设计分工及资料提供六、性能保证七、执行标准及工厂检验八、技术服务九、供货范围十、其他协议附件一、前言*钢铁股份有限公司（以下简称需方）、西安陕鼓动力股份有限公司（以下简称供方），双方就需方850m3高炉鼓风轴流压缩机组的有关技术事宜经友好协商，达成共识，形成以下技术协议。
2.12.22.32.4低压单相动力负荷及照明电源（双路）：220V50Hz直流控制电源：220V2.5水源条件（循环水）供水温度：≤35℃供水压力：0·4MPa悬浮物含量：≤25mg/l水硬度：≤25德国度PH值：6.5～8.52.6净化风（用作防喘振阀气源、仪表源等）气体种类:N24.1.2设计要求(1)、轴流压缩机E点作为设计点，设计点效率≥90%。
(2)、旋向：从进气端看为顺时针。
(3)、启动角度：14?o（第一级静叶角度）。
4.1.3轴流压缩机的结构特点轴流压缩机采用三层缸（机壳、调节缸、叶片承缸）结构，具有刚性好、吸振、降噪等特点。
机壳采用水平剖分型式，由灰铸铁铸造而成，上、下机壳由螺栓连接。
机壳为四点支撑，其中一端为固定端，另一端为滑动端。
机壳两端设有垂直导向键，保证机壳受热膨胀时的对中性。
调节缸为静叶角度的调节机构，由钢板焊接而成，上、下水平剖分。
支撑在机壳内，由安装在机PT1002个(互成904.1.4o V35 AT i0 调节缸Q235 A 4.1.5主要部件重量及外形尺寸（参考值）风机总重量57吨风机维修最大件重量10吨风机安装最大件重量15吨外形尺寸(m m)5100×3020×2775最小起吊高度2800m m4.2润滑油系统4.2.1润滑油站及高位油箱油站油箱容积（暂定）10000L润 6 泵i nP a/h 4.2.34.3供 a 供i n 冷却水耗量3T/h 油过滤精度5μm 蓄能器容量16L× 2 油牌号V G4 6 整个油站材质为不锈钢，油站配两台电动油泵（选用力士乐产品），一台作为主泵，另一台作为辅助泵。
BPRT系统组成BPRT系统区别于传统的TRT装置和高炉鼓风机组。
在传统TRT装置和高炉鼓风机组的基础上，专门合并集成了高精度顶压智能稳定装置。
高炉鼓风机的调节控制，功能不减，安全裕度不减。
该系统主要由十大子系统组成：①高炉鼓风主机系统。
②能量回收透平主机系统。
③高精度顶压智能稳定系统。
④管网输配与大型阀门系统。
⑤自动化仪表控制系统。
⑥高低压电气系统。
⑦液压伺服控制系统。
③润滑油控制系统。
⑨氮气密封系统。
⑩冷却水系统。
1、高炉鼓风主机系统。
高炉鼓风机是高炉最重要的动力设备。
它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。
现代大、中型高炉所用的鼓风机，大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。
近年来使用大容量同步电动鼓风机。
这种鼓风机耗电虽多，但启动方便，易于维修，投资较少。
高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气，以保证燃烧一定的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高炉强化程度有关、一般按单位炉容2.1～2.5m3／min的风量配备。
但实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风机能力都大于这一比例。
二、能量回收透平主机系统。
高炉在炼铁的过程中，产生的高炉煤气除具有煤气的一般性质外，还有高温和高压的特点；高炉煤气从炉顶出来一般是180-250℃；大风量、高压是现代高炉的特点，一般炉顶压力为0.20-0.25MpG。
高炉没有配TRT机组时，高炉煤气从高炉出来后，经过除尘洗涤（除尘洗涤后的高炉煤气的含尘量≯10mg/Nm3），进入减压阀组减压后，进入煤气管网，供用户使用。
TRT机组就是与减压阀组并联，在正常运行时，取代减压阀组，就是将高炉煤气中的压力能和热能转变为机械能的透平机械。
高炉除尘的方式有干式除尘和湿式除尘两种形式，干式除尘几乎不降低高炉煤气的温度，湿式除尘将高炉煤气的温度降低到50℃左右。
TRT机组有干式TRT和湿式TRT的两种形式，能够适应钢铁用户对应的除尘工艺。
第一部分高炉鼓风机知识第一章高炉鼓风机定义及其分类一、高炉鼓风机的定义高炉鼓风机定义：它是能将一部分大气汇集起来，并通过加压提高空气压力形成具有一定压力和流量的高炉鼓风，再根据高炉炉况的需要进行风压、风量调节后将其输送至高炉的一种动力机械。
从能量的观点来看，高炉鼓风机是把原动机的能量转变为气体能量的一种机械。
鼓风机的作用：向高炉送风，以保证高炉中燃烧的焦炭和喷吹的燃料所需的氧气。
另外，还要有一定的风压克服送风系统和料柱的阻损，并使高炉保持一定的炉顶压力。
高炉鼓风设备是为冶炼高炉提供足够的含氧空气，它是高炉生产的重要组成部分。
由于高炉冶炼的连续性，要求鼓风机均匀地供给一定量的空气，另外还应有一定的风压，以克服送风系统和料柱阻力，并使高炉保持一定的炉顶压力，在整个冶炼过程中，由于原料、燃料、操作等条件的变化，引起炉况经常改变，也相应地要求供风参数也要变化，所以要求高炉风机具有一定的稳定调节范围和可靠的安全控制系统。
二、高炉鼓风机的分类㈠压缩机按排气压力分类通风机：P＞0.0142Mpa（表压）鼓风机：P＝0.0142～0.245Mpa（表压）压缩机：P＞0.245Mpa（表压）㈡按原理分1．容积式（间断流式）鼓风机，其主要分为往复式鼓风机和回转式鼓风机。
2．速度式（连续流式）鼓风机，其主要分为喷射式和透平式，透平式鼓风机按流体在叶轮中流动的情况分为三种，即离心式（径流式）、轴流式和混流式。
现代轴流式鼓风机按其静叶又可分为静叶可调式和静叶固定式；静叶可调式又包括全静叶可调式和部分静叶可调式两种。
现代离心式鼓风机又分为带中间冷却器和不带中冷器两种。
透平式鼓风机按其调节方式可以分为转速调节和静叶调节两大类。
目前动力厂的高炉鼓风机风压均大于0.245Mpa，严格而言应属压缩机范畴，其大都属于轴流和离心两类。
㈢汽轮机的分类1．按工作原理分⑴冲动式汽轮机：按冲动作用原理工作的汽轮机又称为冲动式汽轮机。
在近代冲动式汽轮机中，蒸汽在动叶内都有一定程度的膨胀（在有些级中甚至还相当大），但习惯上仍可称为冲动式汽轮机。
高炉鼓风机监控系统的设计与应用【摘要】本文介绍了高炉鼓风机主体设备及炉鼓风机组的工艺流程。
根据高炉鼓风机的控制要求,给出了自动控制系统设计的原理与框架。
实现了风机流量控制与防喘振等核心功能,在风机的安全可靠和经济运行方面发挥了重要作用。
【关键词】风机流量防喘振1 引言高炉鼓风机是钢铁企业保证高炉稳产、高产的核心设备。
鼓风机的控制系统如果出现异常,其后果将有可能造成高炉停产、风机毁坏等重大事故,严重时甚至造成高炉报废,给钢铁企业造成不可估量的损失。
因此高炉鼓风机送风量的大小,风压平稳与否,保护措施得当与否,直接表明控制系统质量的好坏。
采用轴流压缩机替代国内钢铁企业较多使用的离心压缩机,将极大地降低能耗,产生很大经济效益。
本文主要介绍采用瑞士苏尔寿A V系列风机的监控系统。
2 高炉风机2.1 风机系统构成及工艺本系统由一台盘车电机及相应的减速机构、主电机、增速箱、一台全静叶可调的轴流式风机、动力油站、润滑油站和各种辅助设备组成。
图1为轴流压缩机组的工艺流程。
可以看出,对于鼓风机系统,空气在经过滤风室之后进入鼓风机。
鼓风机对其做功后将其从排风管道排出。
排风管道分成3路分别通向主风门、防喘振阀和电动放风阀。
当机组处于正常的工况时,防喘振阀和电动放风阀都处于关闭状态,鼓风机排出的空气由主风门通向高炉。
如果风机工作点进入了防喘震控制,则控制系统将打开防喘振阀进行放风,从而降低风机的出口压力,使风机的工作点远离喘振边界。
防喘阀分为大阀和小阀,大、小防喘阀为分程控制方式,分程节点为小阀开度的60%。
小阀先开后关,大阀后开先关。
关阀时,大阀先关,小阀关至60%而后再全关。
当两个防喘振阀均出现故障,不能正常工作时,操作人员用手动控制电动放风阀完成放风操作。
2.2 高炉鼓风机控制要求高炉鼓风机的主要性能参数有送风量、排气(出口)压力、转速、静叶角度、效率等。
描绘这些参数之间关系的曲线称为特性曲线。
从喘振边界到阻塞线的范围称为稳定工况区,高炉鼓风机必须在稳定工况区内工作。
6.3高炉送风系统高炉送风系统是为高炉冶炼供给足够数量和高质量风的鼓风设施，送风系统的设备主要包括高炉鼓风机，热风炉，加湿或脱湿装置，送风管道和阀门等。
6.3.1高炉鼓风机高炉鼓风机是高炉冶炼的重要动力设备。
它不仅直接为高炉冶炼供给所需的氧气，还为炉内煤气流的运动抑制料柱阻力供给必需的动力，使高炉生产中各种气体循环流淌。
高炉鼓风机是高炉的“心脏”。
6.3.1.1高炉鼓风机技术要求（1）有足够的送风系统力气，即不仅能供给高炉冶炼所需要的风量，而且鼓风机的出口压力要能够足以抑制送风系统的阻力损失，高炉料柱阻力损失以保证有足够高的炉顶煤气压力。
（2）风机的风量及风压要有较大宽的调整范围，即风机的风量和风压均应适应与炉况的顺行。
冶炼强度的提高与降低，喷吹燃料与富氧操作以及其他的多种因数变化的影响。
（3）送风均匀而稳定，即风压变动时，风量不得自动的产生大幅度变化。
（4）能够保证长时间连续，安全及高效率运行。
6.3.1.2高炉鼓风机选择（1）鼓风机出口风量的计算鼓风机出口风量包括入炉风量、送风系统漏风量和热风炉换炉时的充风量之和。
计算时用标准状态下的风量表示。
1）高炉入炉风量的计算V Iqq =u jv 140式中: q ——高炉入炉风量，m 3/ min ；vV——高炉有效容积，m 3；uI ——冶炼强度，t/m 3 ⋅ d ，一般取综合冶炼强度，本设计为 1.1；——每吨干焦的耗风量，m 3/ t 。
qj每吨干焦的耗风量与焦炭的灰分含量和风的湿度有关，焦炭灰分为 12%时，每吨干焦的耗风量一般为 2550 m 3/ t 。
V Iq3200 ⨯1.1⨯ 2550q =u j =v 1440 1440= 6233.33m3 / min 2）送风系统漏风量损失计算q =η⋅qo v式中qo——送风系统漏风量损失，m 3/ min ；η——漏风系数，正常状况，大型高炉为10%左右，中小型高炉为15%左右。
q =η⋅q = 10% ⨯ 6233.33 = 623.33m3 / mino v3）热风炉换炉时的充风量计算热风炉换炉充风量，热风炉换炉时，假设风机仍依据原来的风量送风，高炉风口的风压势必会降低，从而导致炉内的煤气流淌性，影响炉况稳定，这种状况虽然对于中小型高炉影响并不重要，但是对于大型高炉来说，影响不行无视，大型高炉热风炉操作时，为了维护高炉风口风压不变，风纪从定风量调整，即增加风纪的供风量，充入送风的热风及充风时间长短等有关，按标准计算充风量比较简洁，生产中是依据阅历公式估算，或按阅历取值确定。
